一种通过2,2,2-三氟乙基酮合成2-羰基取代的腈类化合物的方法

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，特别是涉及一种通过2,2,2-三氟乙基酮合成2-羰基取代的腈类化合物的方法。

背景技术

腈类化合物在天然产物、药物和农用化学品等领域的研究方面有着重要的意义。目前，腈类化合物的合成方法通常是使用含有氰基的试剂进行氰化反应，然而许多氰化试剂是有毒且昂贵的化合物，且反应条件比较苛刻。而且现有合成腈类化合物方法中底物范围窄，反应条件苛刻，需要过渡金属催化剂参与，反应复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过2,2,2-三氟乙基酮合成2-羰基取代的腈类化合物的方法，该方法克服了之前底物范围窄，反应条件苛刻，需要过渡金属催化剂参与等问题。同时该方法原料简单易得，操作简单，不需无水无氧操作，在空气条件下即可顺利进行，同时避免了昂贵且有毒氰化试剂的使用，在合成上具有很高的价值。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种通过2,2,2-三氟乙基酮合成2-羰基取代的腈类化合物的方法，反应路线如下：

包括以下步骤：

以碳酸钾(K

所述化合物1的结构式为

所述化合物2为氨水。

本发明氰化反应的机理如下：

首先，反应物2,2,2-三氟乙基酮(化合物1)在碳酸钾及加热条件下发生去质子化反应，得到β，β-二氟-α，β-不饱和烯酮中间体A。然后，化合物氨水(化合物2a)与中间体A发生共轭加成后消除HF，生成烯胺中间体C。中间体C的烯胺-亚胺互变异构生成亚胺中间体D。最后，亚胺中间体D在碱性条件下消除HF，生成2-羰基取代的腈类化合物3。

本发明提供一种通过2,2,2-三氟乙基酮合成2-羰基取代的腈类化合物的制备方法，合成路线简单，成本较低，收率高。

进一步的，所述芳基为含有苯环的基团，包括苯基、萘基等含有苯环的基团，所述取代的芳基上的取代基可以是烷基、卤素、烷氧基、硝基、芳基和羰基中的任意一种；所述烷基为甲基；所述氨基包括烷基氨或芳基氨；所述烷氧基包括薄荷醇取代的烷氧基、金刚烷取代的烷氧基或雌二醇取代的烷氧基等生物活性分子。

进一步的，所述化合物1和化合物2的摩尔比为0.1∶1。

进一步的，加热反应的温度为50或80℃，时间为12小时或16小时。

进一步的，所述有机溶剂为乙腈。

进一步的，加热反应结束后，还包括干燥，旋转蒸发，柱层析的步骤。

一种2-羰基取代的腈类化合物，根据上述制备方法得到，2-羰基取代的腈类化合物的结构式为

本发明合成的2-羰基取代的腈类化合物在天然产物、农药及医药合成等方面具有很高的潜在应用价值。

进一步的，所述2-羰基取代的腈类化合物包括：苯甲酰乙腈、4-甲基苯甲酰乙腈、3-苯基苯甲酰乙腈、4-硝基苯甲酰乙腈、4-氟苯甲酰乙腈、4-氯苯甲酰乙腈、4-溴苯甲酰乙腈、2-萘甲酰乙腈、2-甲基-3-氧亚基-3-苯基丙腈、3-氧亚基-2,3-二苯基丙腈、氰基丙酮、2-氰基-N-苯基乙酰胺、2-氰基-N-(4-甲基苯基)乙酰胺、2-氰基-N-(4-氯苯基)乙酰胺、2-氰基-N-甲基-N-苯基乙酰胺、N-苄基-2-氰基乙酰胺、氰基乙酸-(1R,2S,5R)-5-甲基-2-(丙-2-基)环己基酯、氰基乙酸三环[3.3.1.13,7]癸-1-基甲基酯或氰基乙酸-(3aS,3bR,7S,9aS,9bS,11aS)-9a,11a-二甲基-1-氧亚基十六氢-1H-环戊并[1,2-i]菲-7-基酯。

本发明公开了以下技术效果：

本发明克服了之前腈类化合物合成过程中底物范围窄，反应条件苛刻，需要过渡金属催化剂参与等问题。同时该方法原料简单易得，操作简单，不需无水无氧操作，在空气条件下即可顺利进行，同时避免了昂贵且有毒氰化试剂的使用，在合成上具有很高的价值。

本发明合成路线简单，成本较低，反应条件温和，收率高。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例1制备的4-溴苯甲酰乙腈的核磁共振氢谱图；

图2为本发明实施例1制备的4-溴苯甲酰乙腈的碳谱图；

图3为本发明实施例2制备的苯甲酰乙腈的核磁共振氢谱图；

图4为本发明实施例2制备的苯甲酰乙腈的碳谱图；

图5为本发明实施例3制备的2-萘甲酰乙腈的核磁共振氢谱图；

图6为本发明实施例3制备的2-萘甲酰乙腈的碳谱图；

图7为本发明实施例4制备的N-苯基-2-氰基乙酰胺的核磁共振氢谱图；

图8为本发明实施例4制备的N-苯基-2-氰基乙酰胺的碳谱图；

图9为本发明实施例5制备的N-苄基-2-氰基乙酰胺的核磁共振氢谱图；

图10为本发明实施例5制备的N-苄基-2-氰基乙酰胺的碳谱图；

图11为本发明实施例6制备的氰基乙酸-(1R,2S,5R)-5-甲基-2-(丙-2-基)环己基酯的核磁共振氢谱图；

图12为本发明实施例6制备的氰基乙酸-(1R,2S,5R)-5-甲基-2-(丙-2-基)环己基酯的碳谱图；

图13为本发明实施例7制备的2-甲基-3-氧亚基-3-苯基丙腈的核磁共振氢谱图；

图14为本发明实施例7制备的2-甲基-3-氧亚基-3-苯基丙腈的碳谱图；

图15为本发明实施例8制备的2-氰基-N-甲基-N-苯基乙酰胺的核磁共振氢谱图；

图16为本发明实施例8制备的2-氰基-N-甲基-N-苯基乙酰胺的碳谱图；

图17为本发明实施例9制备的氰基乙酸三环[3.3.1.13,7]癸-1-基甲基酯的核磁共振氢谱图；

图18为本发明实施例9制备的氰基乙酸三环[3.3.1.13,7]癸-1-基甲基酯的碳谱图；

图19为本发明应用例1制备的3-氨基-5-苯基吡唑的核磁共振氢谱图；

图20为本发明应用例1制备的3-氨基-5-苯基吡唑的碳谱图；

图21为本发明应用例2制备的苯甲酰苯甲酸乙酯的核磁共振氢谱图；

图22为本发明应用例2制备的苯甲酰苯甲酸乙酯的碳谱图；

图23为本发明应用例3制备的3-氧代-3-苯基丙酰胺的核磁共振氢谱图；

图24为本发明应用例3制备的3-氧代-3-苯基丙酰胺的碳谱图。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

本发明的室温指的是25±2℃。

实施例1制备4-溴苯甲酰乙腈

在空气条件下，向反应管中依次加入三氟甲基取代的对溴苯乙酮(0.2mmol)，K

图1、2分别为本发明实施例1制备的4-溴苯甲酰乙腈的核磁共振氢谱图和碳谱图，表征如下：

1

实施例2制备苯甲酰乙腈

在空气条件下，向反应管中依次加入三氟甲基取代的苯乙酮(0.2mmol)，K

图3、4分别为本发明实施例2制备的苯甲酰乙腈的核磁共振氢谱图和碳谱图，表征如下：

1

实施例3制备2-萘甲酰乙腈

在空气条件下，向反应管中依次加入三氟甲基取代的2-萘乙酮(0.2mmol),K

图5、6为本发明实施例3制备的2-萘甲酰乙腈的核磁共振氢谱图和碳谱图，表征如下：

1

实施例4制备N-苯基-2-氰基乙酰胺

在空气条件下，向反应管中依次加入三氟甲基取代的N-苯基苯乙酮(0.2mmol),K

图7、8分别为本发明实施例4制备的N-苯基-2-氰基乙酰胺的核磁共振氢谱图和碳谱图，表征如下：

1

实施例5制备N-苄基-2-氰基乙酰胺

在空气条件下，向反应管中依次加入三氟甲基取代的N-苄基苯乙酮(0.2mmol),K

图9、10分别为本发明实施例5制备的N-苄基-2-氰基乙酰胺的核磁共振氢谱图和碳谱图，表征如下：

1

实施例6制备氰基乙酸-(1R,2S,5R)-5-甲基-2-(丙-2-基)环己基酯

在空气条件下，向反应管中依次加入3,3,3-三氟丙酸-(1R,2S,5R)-5-甲基-2-(丙-2-基)环己基酯(0.2mmol),K

图11、12分别为本发明实施例6制备的氰基乙酸-(1R,2S,5R)-5-甲基-2-(丙-2-基)环己基酯的核磁共振氢谱图和碳谱图，表征如下：

1

实施例7制备2-甲基-3-氧亚基-3-苯基丙腈

在空气条件下，向反应管中依次加入3,3,3-三氟-2-甲基-1-苯基丙-1-酮(0.2mmol),K

图13、14分别为本发明实施例7制备的2-甲基-3-氧亚基-3-苯基丙腈的核磁共振氢谱图和碳谱图，表征如下：

1

实施例8制备2-氰基-N-甲基-N-苯基乙酰胺

在空气条件下，向反应管中依次加入3,3,3-三氟-N-甲基-N-苯基丙酰胺(0.2mmol),K

图15、16分别为本发明实施例8制备的2-氰基-N-甲基-N-苯基乙酰胺的核磁共振氢谱图和碳谱图，表征如下：

1

实施例9制备氰基乙酸三环[3.3.1.13,7]癸-1-基甲基酯

在空气条件下，向反应管中依次加入3,3,3-三氟丙酸三环[3.3.1.13,7]癸-1-基甲基酯(0.2mmol),K

图17、18分别为本发明实施例9制备的氰基乙酸三环[3.3.1.13,7]癸-1-基甲基酯的核磁共振氢谱图和碳谱图，表征如下：

1

应用例1

为了证明氰化反应的实用性，进一步对实施例2制备的苯甲酰乙腈的转化进行了研究。反应路线如下：

将苯甲酰乙腈(2.0mmol)、肼(2.6mmol)、甲醇(1.0mL)在微波条件下(100W,70℃)加热15min。反应完成后，47℃旋转蒸发，柱层析(洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝40：1)。经称重，3-氨基-5-苯基吡唑分离得到30mg，收率95％。

图19、20分别为本发明应用例1制备的3-氨基-5-苯基吡唑的核磁共振氢谱图和碳谱图，表征如下：

1

应用例2

为了证明氰化反应的实用性，进一步对实施例2制备的苯甲酰乙腈的转化进行了研究。反应路线如下：

将苯甲酰乙腈(1.0mmol)和(二乙酰氧基碘)苯(PIDA)(2.2mmol)溶解于乙醇(8.0mL)中，并在80℃回流下搅拌1h。在反应完成后，45℃旋转蒸发，柱层析(洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝25：1)。经称重，苯甲酰苯甲酸乙酯分离得到30mg，收率86％。

图21、22分别为本发明应用例2制备的苯甲酰苯甲酸乙酯的核磁共振氢谱图和碳谱，表征如下：

1

应用例3

为了证明氰化反应的实用性，进一步对实施例2制备的苯甲酰乙腈的转化进行了研究。

反应路线如下：

将苯甲酰乙腈(1.0mmol)、乙醛肟(2.0mmol)、醋酸钯(Pd(OAc)

图23、24分别为本发明应用例3制备的3-氧代-3-苯基丙酰胺的核磁共振氢谱图和碳谱，表征如下：

1

由上述内容可知，苯甲酰乙腈可以高效转化为3-氨基-5-苯基吡唑、苯甲酰苯甲酸乙酯和3-氧代-3-苯基丙酰胺。

以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。