一种蓝光照射条件下由溴乙腈制备3-腈乙基-2-烃基-4H-苯并噁嗪的方法技术

本发明专利技术公开了一种蓝光照射条件下由溴乙腈制备3‑腈乙基‑2‑烃基‑4H‑苯并噁嗪的方法，属于烯基双官能团化技术领域。在处理过的Schlenk管中加入三(2‑苯基吡啶)合铱、磷酸钾或碳酸钾、N‑[2‑异烯基芳基]酰胺、溴乙腈和溶剂，氮气氛围下，将Schlenk管置于蓝色LED灯光照射下搅拌24小时。反应液由饱和食盐水终止，然后经萃取，柱层析得到产物。本发明专利技术首次采用溴乙腈为腈甲基来源，在蓝色LED光照射条件下，构建3‑腈乙基‑2‑烃基‑4H‑苯并噁嗪化合物。具有反应原料及催化剂简单易得，不需要过量的氧化剂和当量的铜盐，反应条件温和，产物收率高，操作和后处理过程简单等优点。

A method for preparing 3-nitrile ethyl-2-alkyl-4H-benzoxazine from bromoacetonitrile under blue light irradiation

【技术实现步骤摘要】
一种蓝光照射条件下由溴乙腈制备3-腈乙基-2-烃基-4H-苯并噁嗪的方法
本专利技术涉及烯基双官能团化
，具体涉及的是含烯基化合物的官能团化/环化反应。
技术介绍
氰基广泛存在于天然产物中，例如，农作物、染料、以及药物。其次，氰基也是一种重要的有机中间体，可以方便地转化成多种有用官能团，例如：氰基可以转化成羧基、酰胺基、酯基、醛基等。因此，该类化合物在化学以及生物学方面都具有重要的应用价值，进一步发展含氰基化合物的合成方法，不仅具有较高的科学研究价值，也具有广泛的应用前景。（参见：(a)Kleemann,A.;Engel,J.;Kutscher,B.;Reichert,D.PharmaceuticalSubstance:SynthesisPatents,Applications,GeorgThiemeVerlag,Stuttgart,4thedn,2001;(b)Z.Rappoport,inChemistryoftheCyanoGroup,JohnWiley&Sons,London,1970,p.121.）近几十年来，含氰基化合物的合成方法得到了大力的发展，国内外已经有较多的该类化合物构建方法的报道。传统意义上讲，通过氰化碱金属盐与卤代烃的亲核取代反应，是制备有机氰化物的有效方法，然而该法中会用到毒性较大的氰化物，这给该方法的广泛应用带来极大的限制。其次，利用过渡金属催化的氰化反应，也是一种制备氰化物的有效方法。例如：2002年Buchwald教授等人报道了铜催化的溴代芳烃的氰化反应，（参见：Zanon,J.;Klapars,A.;Buchwald,S.L.J.Am.Chem.Soc.2003,125,2890.），该反应首先经历了碘代反应，接着芳基碘化物再与氰基反应，生成最终的芳基氰化物。然而，该方法还是需要用到有毒的氰化物。另一方面，利用安全氰源替代有毒有害的氰化物进行氰化反应，已经得到了广泛而深入的研究。例如：2011年，Cheng教授课题组，报道了Cu(OAc)2促进的卤代芳烃的氰化反应，其中，利用碳酸氢铵与N,N-二甲基甲酰胺作为组合氰源，该方法有效避免了有毒的氰化试剂的使用，是一种高效的氰化方法。（参见：Zhang,G.;Ren,X.;Chen,J.;Hu,M.;Cheng,J.Org.Lett.2017,13,5004-5007.）其次，通过低毒的含氰基试剂，经过自由基历程，对于不饱和键的双官能团化反应，也可以在目标化合物中引入氰基，是一类间接的氰化反应，例如：2017年，Sun教授课题组报道了一种在光催化条件下，利用溴乙腈为氰甲基源，咪唑并[1,2-a]吡啶的C3-位的C-H键，直接进行官能团化反应，合成了一系列的3-氰甲基化的咪唑并[1,2-a]吡啶化合物，该类化合物中的氰基可以进一步转化成相关有用的药物分子。（参见：Chang,Q.;Liu,Z.;Liu,P.;Yu,L.;Sun,P.J.Org.Chem.2017,82,5391−5397.）2018年，Cheng课题组，报道了一种在光催化条件下，3-苯基丙酸酯与溴乙腈的反应，溴乙腈也是提供了氰甲基源，其中，在光敏剂的作用下，首先产生氰甲基自由基，然后，该自由基对于碳碳三键进行自由基加成反应，产生碳自由基，随后，该碳自由基对于芳环进行自由基加成反应，再经过自由基氧化反应、脱质子反应，进而得到了一系列的3-氰甲基香豆素化合物。（参见：Zhang,W.;Yang,C.;Pan,Y.-L.;Li,X.;Cheng,J.-P.Org.Biomol.Chem.2018,16,5788-5792.）另一方面，官能团化的苯并噁嗪类化合物，也是一类广泛存在于药物分子中的重要片段结构。今年来，发展该类化合物的高效合成方法，也一直是广大化学工作者的研究方向。其中，通过酰胺基烯烃的双官能团化反应，是该类化合物的高效合成方法。例如：2015年，Xiao教授课题组（参见：Deng,Q.-H.;Chen,J.-R.;Wei,Q.;Zhao,Q.-Q.;Lu,L.-Q.;Xiao,W.-J.Chem.Commun.2015,51,3537.），发展了一种光催化条件下的，利用N-[2-丙烯基苯基]酰胺与亲电试剂的环化反应，构建了一系列4-三氟甲基-苯并噁嗪。2016年，Song教授课题组（参见：Fu,W.;Han,X.;Zhu,M.;Xu,C.;Wang,Z.;Ji,B.;Hao,X.-Q.;Song,M.-P.Chem.Commun.2016,52,13413.），报道了一种利用可见光诱导的二氟甲基试剂与N-[2-异丙烯基苯基]苯甲酰苯胺及其衍生物的自由基加成、氧化、环化反应，简单快递地构建了一系列的二氟甲基取代的苯并噁嗪衍生物。其次，2015年，苏州大学纪顺俊教授课题组（参见：Chu,X.-Q.;Xu,X.-P.;Meng,H.;Ji,S.-J.RSCAdv.2015,5,67829.），发展了一种三氟甲磺酸铜催化的乙腈与N-[2-异丙烯基苯基]苯甲酰苯胺的环化反应，并以此高效地构建了一系列的腈亚甲基取代的3-腈乙基-2-烃基-4H-苯并噁嗪类化合物。然而，该反应中需要用到化学计量的过氧化物，以及铜盐，这给反应的后处理都带来了极大的麻烦。综上所述，进一步发展苯并噁嗪类衍生物的合成方法，不仅具有较高的科学研究价值，也具有广泛的应用前景。有鉴于此，本专利技术发展了一种在温和条件下，利用N-[2-异烯基苯基]酰胺为起始原料、溴乙腈为氰甲基源，在蓝光照射光敏剂的催化作用下，以较高的产率以及选择性，制备出一系列的3-腈乙基-2-烃基-4H-苯并噁嗪类衍生物。
技术实现思路
本专利技术旨在开发一种蓝光照射条件下由溴乙腈制备3-腈乙基-2-烃基-4H-苯并噁嗪的方法，该方法有着所需原料简单易得，反应条件温和，反应后处理简单方便且反应产率高等特点。本专利技术利用溴乙腈为腈甲基源，在光敏剂以及蓝光的照射条件下，促进N-[2-异烯基苯基]酰胺与溴乙腈的反应，制备出3-腈乙基-2-烃基-4H-苯并噁嗪系列衍生物的反应。合成工艺反应式如下：为达到上述专利技术目的，拟通过以下技术方案实现：一种蓝光照射条件下由溴乙腈制备3-腈乙基-2-烃基-4H-苯并噁嗪的方法，按照下述步骤进行：(1)在经脱水脱氧处理的Schlenk管（史兰克管）中，按一定比例加入N-[2-异烯基芳基]酰胺、溴乙腈、光敏剂、无机碱、以及溶剂，在氮气氛围下，将上述反应管置于蓝光照射条件下，搅拌6小时；(2)终止反应，首先使用饱和食盐水对反应液进行淬灭处理，再用乙酸乙酯萃取出体系中的有机相，最后通过柱层析分离提纯产物，然后干燥得到3-腈乙基-2-烃基-4H-苯并噁嗪化合物。其中：所述步骤(1)首先在氮气氛围下，在经脱水脱氧处理的Schlenk管（史兰克管）中，加入0.10mmolN-[2-异烯基芳基]酰胺，0.20mmol溴乙腈，0.4mmol无机碱，接着加入0.002mmol三(2-苯基吡啶)合铱，再往反应管中加入约1.0mL乙腈。其中：所述步骤(1)中反应条件为16W蓝色LED灯带照射，反应温度为25°C；反应体系中，氮气氛围，碱的用量为2当量（相对于N-[2-异烯基苯基]酰胺）。所述的碱为：碳酸钾、磷酸钾中的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓝光照射条件下由溴乙腈制备3‑腈乙基‑2‑烃基‑4H‑苯并噁嗪的方法，其特征在于按照下述步骤进行：(1) 在反应管中，按一定比例加入N‑[2‑异烯基芳基]酰胺、溴乙腈、光敏剂、无机碱、以及溶剂，在氮气氛围下，将上述反应管置于蓝光照射条件下，搅拌6小时；(2) 终止反应，首先使用饱和食盐水对反应液进行淬灭处理，再用乙酸乙酯萃取出体系中的有机相，最后通过柱层析分离提纯产物，然后干燥得到3‑腈乙基‑2‑烃基‑4H‑苯并噁嗪化合物。

【技术特征摘要】
1.一种蓝光照射条件下由溴乙腈制备3-腈乙基-2-烃基-4H-苯并噁嗪的方法，其特征在于按照下述步骤进行：(1)在反应管中，按一定比例加入N-[2-异烯基芳基]酰胺、溴乙腈、光敏剂、无机碱、以及溶剂，在氮气氛围下，将上述反应管置于蓝光照射条件下，搅拌6小时；(2)终止反应，首先使用饱和食盐水对反应液进行淬灭处理，再用乙酸乙酯萃取出体系中的有机相，最后通过柱层析分离提纯产物，然后干燥得到3-腈乙基-2-烃基-4H-苯并噁嗪化合物。2.根据权利要求1所述的一种蓝光照射条件下由溴乙腈制备3-腈乙基-2-烃基-4H-苯并噁嗪的方法，其特征在于：所述的3-腈乙基-2-烃基-4H-苯并噁嗪，其化学结构式如下：其中，R，R’选自烷基，芳基、杂环等中的一种或两种。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：孙松，周聪，成江，于金涛，董亚群，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32