双环烷基化合物及合成制造技术

本文公开了通式(I)的化合物，以及使用第VII族或者第IX族过渡金属化合物合成取代的双环[1.1.1]戊烷的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过引用任何优先权申请而并入根据37CFR1.57以及4.18的规定和20.6的规定，将标识了国外优先权申明或者本国优先权申明的任何申请和所有申请(例如，如本申请所提交的申请数据表或者请求中的)通过引用并入本文。领域本公开内容涉及合成有机化学，并且具体地涉及[1.1.1]-双环戊烷基化合物(螺桨烷衍生物)及其合成。描述在合成有机化学中，对于用作试剂的新型种类的小有机分子存在重大需求。尽管据估计存在1060种可能的含碳小分子，但是仅有其中极少部分可使用熟知的反应和易于获得的原料(或者“结构单元”)来有效且高效地合成。新型结构单元或合成已知但昂贵的结构单元的更有效方法可拓展可用于探索的化学空间，例如在诸如药物、农业化学、聚合物、先进材料的领域以及所尝试的许多其它领域。在合成有机化学中非常不具代表性的一个结构基元为双环[1.1.1]戊烷(BCP)，其具有以下结构：这主要是由于BCP及其衍生物使用已知的合成方案存在困难、高成本和低收率。尽管BCP在药物、聚合物、液晶显示器、高能量密度材料、纳米颗粒或者分子棒、大环化合物、有机金属复合物以及物理有机化学中作为结构基元已经成为一些实验的对象，但是具有BCP结构的化合物在这些领域尚未实现商业化。简而言之，BCP的商业应用由于试剂的可用性和成本而受到了限制。概述本文公开的一些实施方案涉及制备取代的双环[1.1.1]戊烷化合物的方法，所述方法可包括将[1.1.1]螺桨烷；第VII族过渡金属化合物或者第IX族过渡金属化合物；氢化物源；以及能够提供全部取代基或者部分取代基的试剂结合，以便双环[1.1.1]戊烷被取代基取代。本文所述的一些实施方案涉及使用本文所述的方法以获得式(I)的化合物。本文所述的一些实施方案涉及式(I)的化合物。详述双环[1.1.1]戊烷是非常稳定的，尽管其可发生高度环应变。Wiberg在1964年报道了经分离的双环[1.1.1]戊烷的第一个实例(Wiberg等人，TetrahedronLett.1964,531-4)。然而，双环[1.1.1]戊烷领域的发展是缓慢的，这是由于困难且低收率的化学过程。经过大约20年后，Wiberg(Wiberg等人，J.Am.Chem.Soc.1982,104,5239-40)发现了BCP的更高产率的路线，并且由Sziemes(Semmler等人，J.Am.Chem.Soc.1985,107,6410-11)采用高度环应变的[1.1.1]螺桨烷作为原料进行了进一步发展。双环[1.1.1]戊烷具有独特的性质，包括形状(空间的)和极性(电子的)，其中高环应变对桥头碳上的取代基产生吸电子效应。例如，1-双环[1.1.1]戊胺与叔丁胺相比明显碱性较弱(1-双环[1.1.1]戊胺的共轭酸的pKa值为8.6，与之相对比的tBuNH2的共轭酸的pKa值为11.0)。同样地，1-羧基双环[1.1.1]戊烷比新戊酸具有更高的酸性(1-羧基双环[1.1.1]戊烷的pKa值为4.09，与之相对比的新戊酸的pKa值为5.05)。这些以及其它特性表明BCP作为有机化学结构单元可具有显著的应用。然而，尽管在一些BCP的合成上取得了进展(参见，例如，Bunker等人，Org.Lett.2011,13,4746-4748)，但是对其它BCP结构单元以及对已知的BCP基化合物的更有成本效益的合成存在需求。缩写如本文所使用，以下术语定义如下：术语定义THF四氢呋喃NMPN-甲基-2-吡咯烷酮DMF二甲基甲酰胺Mn(dpm)3三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烯酸)锰(III)DMSO二甲基亚砜MTBE甲基(叔丁基)醚定义当基团被描述为“任选取代的”时，该基团可以是未取代的或者被一个或多个所示取代基取代的。同样地，当基团被描述为“未取代的或者取代的”时，如果被取代，则取代基可选自所示取代基中的一个或多个。如果未指明取代基，则意指所示“任选取代的”或者“取代的”基团可由一个或多个单独且独立地选自以下的基团取代：烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、环炔基、芳基、杂芳基、杂环基、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)、杂环基(烷基)、羟基、烷氧基、酰基、氰基、卤素、硫代羰基、O-氨基甲酰基、N-氨基甲酰基、O-硫代氨基甲酰基、N-硫代氨基甲酰基、C-酰氨基、N-酰氨基、S-亚磺酰氨基、N-亚磺酰氨基、C-羧基、O-羧基、异氰酸基、氰硫基、异硫氰基、硝基、烃硫基、亚磺酰基、磺酰基、卤代烷基、卤代烷氧基、氨基、单取代的氨基和双取代的氨基。如本文所使用，其中“a”和“b”是整数的“Ca至Cb”指的是基团中碳原子的数目。所示基团可包含“a”至“b”(包括端值)个碳原子。因此，例如“C1至C4烷基”基团指的是具有1至4个碳原子的所有烷基基团，即CH3-、CH3CH2-、CH3CH2CH2-、(CH3)2CH-、CH3CH2CH2CH2-、CH3CH2CH(CH3)-和(CH3)3C-。如果未指定“a”和“b”，则假设为这些定义中所述的最宽范围。如本文所使用，术语“烷基”指的是完全饱和的脂肪族烃基。烷基部分可以是支链或直链。支链烷基的实例包括但不限于异丙基、仲丁基、叔丁基等。直链烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基等。烷基可具有1至30个碳原子(当其在本文中出现时，数值范围(例如“1至30”)指的是所给范围中的各个整数；例如，“1至30个碳原子”意指烷基可由1个碳原子、2个碳原子、3个碳原子等构成，多至且包括30个碳原子，然而本定义还涵盖未指定数值范围的术语“烷基”的出现)。烷基还可以是具有1至12个碳原子的中等大小的烷基。烷基还可以是具有1至6个碳原子的低级烷基。烷基可以是取代的或未取代的。本文所使用的术语“烯基”指的是具有包含碳双键的两个至二十个碳原子的单价直链基团或者支链基团，其包括但不限于1-丙烯基、2-丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基等。烯基可以是未取代的或者取代的。本文所使用的术语“炔基”指的是具有包含碳三键的两个至二十个碳原子的单价直链基团或者支链基团，其包括但不限于1-丙炔基、1-丁炔基、2-丁炔基等。炔基可以是未取代的或者取代的。如本文所使用，“环烷基”指的是完全饱和的(无双键或者三键)单环状烃环体系或者多环状烃环体系。当由两个或更多个环组成时，所述环可以以稠合、桥接或者螺接的方式连接在一起。环烷基可包含环中的3至10个原子或者包含环中的3至8个原子。环烷基可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备式(I)的化合物的方法，其包括：将[1.1.1]螺桨烷；第VII族过渡金属化合物或者第IX族过渡金属化合物；氢化物源；以及能够提供全部取代基或者部分取代基的试剂结合，以便双环[1.1.1]戊烷被取代基取代；其中所述式(I)的化合物具有以下结构：其中：R1为N3、F、Cl、Br、I、CN、OH、SCN、NCO、NO、‑C(＝NOR2)(CN)或者‑CH(＝NOR2)；以及R2为(C1至C10)烷氧基、取代的或未取代的(C1至C30)烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的烯基、取代的或未取代的炔基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烯基、取代的或未取代的环炔基、取代的或未取代的杂环、取代的或未取代的杂芳基、取代的或未取代的芳基(烷基)、取代的或未取代的烷基(芳基)或者取代的或未取代的杂芳基(烷基)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.12 US 61/915,415;2014.03.07 US 61/949,6191.制备式(I)的化合物的方法，其包括：
将[1.1.1]螺桨烷；
第VII族过渡金属化合物或者第IX族过渡金属化合物；
氢化物源；以及
能够提供全部取代基或者部分取代基的试剂结合，以便双环[1.1.1]戊烷被取代基取
代；
其中所述式(I)的化合物具有以下结构：
其中：
R1为N3、F、Cl、Br、I、CN、OH、SCN、NCO、NO、-C(＝NOR2)(CN)或者-CH(＝NOR2)；以及
R2为(C1至C10)烷氧基、取代的或未取代的(C1至C30)烷基、取代的或未取代的芳基、取代
的或未取代的烯基、取代的或未取代的炔基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的
环烯基、取代的或未取代的环炔基、取代的或未取代的杂环、取代的或未取代的杂芳基、取
代的或未取代的芳基(烷基)、取代的或未取代的烷基(芳基)或者取代的或未取代的杂芳基
(烷基)。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述方法使用第VII族过渡金属化合物。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述第VII族过渡金属化合物为钴基过渡金属化合
物。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述钴化合物为Co(II)化合物。
5.如权利要求3所述的方法，其中所述钴化合物为Co(III)化合物。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述方法使用第IX族过渡金属化合物。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述第IX族过渡金属化合物为锰基过渡金属化合物。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述锰化合物为Mn(II)化合物。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述锰化合物为Mn(III)化合物。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述过渡金属化合物选自：
和Mn(dmp)3，其中L为配位溶剂。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述过渡金属化合物为Mn(dmp)3。
12.如权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述氢化物源为金属基氢化物源。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述金属基氢化物源为碱金属基氢化物源。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述碱金属基氢化物源为NaBH4。
15.如权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述氢化物源为非金属基氢化物源。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述非金属基氢化物源为硅烷。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述硅烷为PhSiH3。
18.如权利要求1-17中任一项所述的方法，其中能够提供全部取代基或者部分取代基
的所述试剂具有结构LG1-R1，其中R1与[1.1.1]螺桨烷的碳连接并且LG1为离去基团。
19.如权利要求18所述的方法，其中LG1为任选取代的磺酰基、任选取代的膦酸酯、碱金
属或者过渡金属。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述任选取代的磺酰基为任选取代的甲苯磺酰基。
21.如权利要求18所述的方法，其中所述试剂选自：...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文·杜安·邦克，
申请(专利权)人：卡利拉制药公司，
类型：发明
国别省市：美国;US