CN105693778A - N-甲氧基甲酰胺导向合成二茂铁并吡啶酮衍生物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种N-甲氧基甲酰胺导向合成二茂铁并吡啶酮衍生物的方法，以醋酸钯为催化剂、醋酸铜为助催化剂、季铵盐和碱为添加剂的条件下，N-甲氧基二茂铁甲酰胺与炔烃进行环化反应，生成N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮衍生物。本发明采用N-甲氧基甲酰胺导向的碳-氢键和氮-氢键双活化反应，一步合成了N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮衍生物。该类金属有机稠杂环化合物结构独特，采用常规方法难以制备，而本发明提供的方法，具有原料易得、反应条件温和、无需惰性气体保护、合成产率高等特点，为新型二茂铁并杂环类化合物的合成提供新途径，对拓展其在药物化学、材料化学、催化剂等领域的应用具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种二茂铁并吡啶酮类稠杂环化合物及其合成方法，具体涉及一种N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮衍生物及其合成方法。
背景技术
杂环化合物是一类含有杂原子的环状有机化合物，多数具有重要的生物活性，各种杂环结构广泛存在于天然产物和药物、杀虫剂、除草剂、染料等化学品分子结构中((a)MichaelJ.P.Nat.Prod.Rep.,2008,25,139.(b)MichaelJ.P.Nat.Prod.Rep.,2007,24,191.(c)MichaelJ.P.Nat.Prod.Rep.,2005,22,603.)。因此，有关杂环化合物的研究，特别是稠杂环化合物的合成方法学研究一直倍受青睐。
二茂铁及其衍生物是一类非常重要的金属有机化合物，其核心骨架频繁出现在各种新型催化剂、新材料和新药分子结构中((a)Hayashi,T.；Togni,A.Eds.Ferrocenes；VCH:Weinheim,Germany,1995.(b)Togni,A.；Haltermann,R.L.Eds.Metallocenes；VCH:Weinheim,Germany,1998.)。人们研究发现，在某些生物活性分子中，引入二茂铁结构能显著提高其生物活性((a)Top,S.；Tang,J.；Vessières,A.；Carrez,D.；Provot,C.；Jaouen,G.Chem.Commun.,1996,955.(b)Hillard,E.；Vessières,A.；Thouin,L.；Jaouen,G.；Amatore,C.Angew.Chem.Int.Ed.,2006,45,285.(c)Hamels,D.；Dansette,P.M.；Hillard,E.A.；Top,S.；Vessieres,A.；Herson,P.；Jaouen,G.；Mansuy,D.Angew.Chem.Int.Ed.,2009,48,9124.(d)Monserrat,J.P.；Chabot,G.G.；Hamon,L.；Quentin,L.；Scherman,D.；Jaouen,G.；Hillard,E.A.Chem.Commun.,2010,46,5145.(e)Ornelas,C.NewJ.Chem.,2011,35,1973.(f)Kilpin,K.J.；Dyson,P.J.Chem.Sci.,2013,4,1410.)，因此对药物修饰和新药开发具有重要的意义。然而，目前把二茂铁骨架引入生物活性分子，尤其是各种杂环分子的方法还非常有限，主要是利用酰基化、锂基化等反应，其原子经济性不高，反应条件苛刻，合成步骤复杂。
近年来，随着金属催化的各种碳-氢键活化反应在杂环化合物合成中的应用，拓展了新型二茂铁衍生物的合成方法((a)Luis,A.；López,E.DaltonTrans.,2015,44,10128.(b)Xie,W.C.；Li,B.；Xu,S.S.；Song,H.B.；Wang,B.Q.Organometallics,2014,33,2138.(c)王佰全,谢吴成,徐善生,李滨.CN103788137A,2014-05-14)。其中，在王佰全等公开的专利(CN103788137A)中虽然描述了以N-烷基甲酰胺和N-芳基(这些芳基包括酯基、甲氧基以及各种卤素取代的苯环取代基)甲酰胺导向的碳-氢键和氮-氢键活化反应，在90-100℃的条件下合成了系列二茂铁并杂环衍生物，但其合成的化合物不易进一步转化为其他N-取代的二茂铁并杂环衍生物，在应用上具有一定的局限性。并且以N-甲氧基甲酰胺(MeONHCO-)导向合成N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物未见报道。
发明内容
本发明旨在针对上述技术分析中存在的不足，提供一种新型二茂铁并吡啶酮类稠杂环化合物的合成方法，目的是以N-甲氧基二茂铁甲酰胺和各种不对称炔烃为主要原料，通过N-甲氧基甲酰胺导向的碳-氢键和氮-氢键双活化反应，一步高效合成N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮衍生物。该方法不需惰性气体保护、反应条件温和、催化量(1～5mol％)的醋酸铜可明显加速反应、产率高。制备的N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮衍生物结构独特，其吡啶酮氮原子上含有甲氧基，易于通过脱甲氧基再衍生化，进一步拓展了二茂铁并吡啶酮类稠杂环化合物的应用范围。
本发明采用以下技术方案：
本发明的第一个方面，本发明提供一种N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物，其化学结构如式(I)所示：
(I)式中：R、R’为脂肪族取代基或芳香族取代基，R、R’可以相同，也可以不同。Me代表CH3。
本发明的第二个方面，本发明提供一种N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物的合成方法，包括以下步骤：以N-甲氧基甲酰胺为导向基，以醋酸钯为催化剂、醋酸铜为助催化剂、季铵盐和碱为添加剂的条件下，在反应溶剂中N-甲氧基二茂铁甲酰胺与炔烃进行环化反应，生成N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物。
进一步，当N-甲氧基二茂铁甲酰胺与炔烃进行环化反应生成含有目标化合物的混合物后，经提纯得到N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物。
具体提纯方法为：将含有目标化合物的混合物加水，用有机溶剂萃取，有机相经洗涤、干燥后，蒸除有机溶剂得到粗品；粗品经过柱层析分离纯化得到N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物。
更具体提纯方法为：将含有目标化合物的混合物加水，然后用乙酸乙酯萃取，萃取液用饱和食盐水洗涤，有机相用无水硫酸镁干燥，滤液减压蒸除溶剂得粗品；粗品经柱层析分离纯化(硅胶：200-300目，洗脱剂：乙酸乙酯和石油醚)，最后得到N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物。
本发明中所用的N-甲氧基二茂铁甲酰胺、各种炔烃、醋酸钯、醋酸铜、季铵盐和碱为普通化学品或参照文献方法自制，所用各种溶剂为普通化学品，经无水处理后直接使用。
本发明采用下列反应式表示：
本发明中所用的炔烃，结构为包括二芳基乙炔和烷基芳基乙炔，其中二芳基乙炔结构中R、R’可以相同，也可以不同，芳基可为苯基、对甲苯基、对甲氧苯基、对硝基苯基、对氰基苯基、对甲酰基苯基、二茂铁基、苯乙炔基；烷基芳基乙炔结构中的烷基包括丙基、丁基，芳基与二芳基乙炔中的相同。
优选的，本发明中炔烃摩尔用量为N-甲氧基二茂铁甲酰胺的1～3倍。
本发明中所用的醋酸钯为催化剂，优选的，所述醋酸钯的摩尔用量为N-甲氧基二茂铁甲酰胺的5～20％。
本发明中所用的醋酸铜为助催化剂(因在没有醋酸铜存在的条件下，反应仍可顺利进行，只是反应速度相对较慢，而加入少量醋酸铜后可明显提高反应速度，分别参见实施例1和实施例2)，优选的，所述醋酸铜的摩尔用量为N-甲氧基二茂铁甲酰胺的1～5％。
本发明中所用的季铵盐为四丁基溴化铵(TBAB)、四丁基碘化铵(TBAI)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)中的任意一种，优选的，所述季铵盐的摩尔用量为N-甲氧基二茂铁甲酰胺的10～50％。
本发明中所用的碱为磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、醋酸钠中的一种或两种以上组合，优选的，所述碱的摩尔用量为N-甲氧基二茂铁甲酰胺的1～3倍。
本发明中所用的反应溶剂为乙腈、四氢呋喃、甲醇、丁酮、甲苯中的一种或两种以上组合，优选的，所述反应溶剂的用量为N-甲氧基二茂铁甲酰胺重量的10～50倍。
本发明中的反应在空气中实施，不需要惰性气体保护，优化的反应温度为30～80℃，反应时间为1～24小时。本发明所提供的方法操作简便，在温和的条件下高效合成了N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮衍生物。
本发明中所用的N-甲氧基二茂铁甲酰胺结构中N-甲氧基甲酰胺基团(MeONHCO-)只是碳-氢键活化导向基，不是内置氧化剂，因在反应产物中吡啶酮氮原子上的甲氧基并未脱掉。
本发明的第三个方面，本发明的N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物结构独特，其吡啶酮氮原子上含有甲氧基，易于脱除甲氧基(参见实施例14)，使其实现再衍生化，进一步拓展了该类二茂铁并吡啶酮稠杂环化合物的应用范围。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明中所提供的N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮衍生物与相关的二茂铁并杂环类化合物相比，从化学结构来看，在吡啶酮氮原子含有甲氧基，化学结构独特，目前在现有技术中并没有发现二茂铁并吡啶酮类化合物在吡啶酮氮原子含有甲氧基。由于N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮衍生物的吡啶酮氮原子上连有甲氧基，容易通过脱甲氧基再衍生化，为合成更多新型含有二茂铁并吡啶酮结构的化合物提供了一种新思路；并且，本发明中所提供的N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮衍生物采用现有技术难于合成。因此，本发明中所提供的技术为制备二茂铁并吡啶酮类化合物提供了重要的基础。
(2)本发明中的N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物合成方法，采用N-甲氧基甲酰胺导向的碳-氢键和氮-氢键双活化反应，高效合成了N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮衍生物。本发明经研究发现，当以N-甲氧基甲酰胺为导向基，以醋酸钯为催化剂、醋酸铜为助催化剂、季铵盐和碱为添加剂的条件下，N-甲氧基二茂铁甲酰胺与炔烃进行环化反应，由于选择底物的特殊性，对整个反应具有重要影响，导致本发明技术与现有发明技术(CN103788137A)不同。具体表现为：N-甲氧基二茂铁甲酰胺结构中N-甲氧基甲酰胺基团(MeONHCO-)只是碳-氢键活化导向基，不是内置氧化剂，因在反应产物中吡啶酮氮原子上的甲氧基并未脱掉(通常，在一些碳-氢键活化反应中，N-甲氧基甲酰胺基团(MeONHCO-)不仅作为导向基，而且充当内置氧化剂，在生成相应化合物时，甲氧基会随之脱除)；醋酸铜在本发明技术中作为助催化剂，少量的醋酸铜可明显提高反应速度，而在没有醋酸铜存在的条件下，反应仍可顺利进行，只是反应速度相对较慢。
(3)本发明提供的合成方法，具有原料易得、无需惰性气体保护、操作简便、反应条件温和、合成产率高等特点。该类金属有机稠杂环化合物结构独特，采用常规方法难以制备，这为新型二茂铁衍生物的合成提供了新途径，特别是其结构中吡啶酮氮原子上的甲氧基易于脱除再衍生化，对拓展其在药物化学、材料化学、催化剂等领域的应用具有重要意义。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，本发明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，而不用于限定本发明的范围。
实施例1:
将N-甲氧基二茂铁甲酰胺(0.1036g,0.4mmol)、二苯基乙炔(0.1424g,0.8mmol)、醋酸钯(0.0100g,0.044mmol)、醋酸钠(0.0410g,0.5mmol)、CTAB(0.0292g,0.08mmol)和甲苯(2mL)的混合物，于65℃反应12小时。反应混合物冷却至室温，加入5mL水，然后用乙酸乙酯萃取，萃取液用饱和食盐水洗涤，有机相用无水硫酸镁干燥，滤液减压蒸除溶剂得粗品。粗品经柱层析分离纯化(硅胶：200-300目，洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚＝1:1,v/v,Rf＝0.5)得红色固体，N-甲氧基-5,6-二苯基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮，产率92％，m.p.177℃(dec.)。
HR-MS(ESI)(m/z):Calcd.forC26H21FeNO2[M]+435.0922,Found:435.0921.
1HNMR(300MHz,CDCl3):δ7.24-7.21(m,10H),5.32(d,1H,J＝2.4Hz),4.56(d,1H,J＝2.1Hz),4.36(t,1H,J＝2.7Hz),4.14(s,5H),3.62(s,3H)。
实施例2:
将N-甲氧基二茂铁甲酰胺(0.1036g,0.4mmol)、二苯基乙炔(0.1424g,0.8mmol)、醋酸钯(0.0100g,0.044mmol)、醋酸铜(0.0020g,0.011mmol)、醋酸钠(0.0410g,0.5mmol)、CTAB(0.0292g,0.08mmol)和甲苯(2mL)的混合物，于65℃反应8小时。反应混合物冷却至室温，加入5mL水，然后用乙酸乙酯萃取，萃取液用饱和食盐水洗涤，有机相用无水硫酸镁干燥，滤液减压蒸除溶剂得粗品。粗品经柱层析分离纯化(硅胶：200-300目，洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚＝1:1,v/v,Rf＝0.5)得红色固体，N-甲氧基-5,6-二苯基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮，产率93％，m.p.177℃(dec.)。
HR-MS(ESI)(m/z):Calcd.forC26H21FeNO2[M]+435.0922,Found:435.0921.
1HNMR(300MHz,CDCl3):δ7.24-7.21(m,10H),5.32(d,1H,J＝2.4Hz),4.56(d,1H,J＝2.1Hz),4.36(t,1H,J＝2.7Hz),4.14(s,5H),3.62(s,3H)。
实施例3:
将N-甲氧基二茂铁甲酰胺(0.1036g,0.4mmol)、1-苯基-2-(4-硝基苯基)乙炔(0.1785g,0.8mmol)、醋酸钯(0.0100g,0.044mmol)、醋酸铜(0.0020g,0.011mmol)、醋酸钠(0.0410g,0.5mmol)、CTAB(0.0292g,0.08mmol)和乙腈(2mL)的混合物，于65℃反应7小时。反应混合物冷却后，先加入5mL水，然后用乙酸乙酯萃取，萃取液用饱和食盐水洗涤，有机相用无水硫酸镁干燥，滤液减压蒸除溶剂得粗品。粗品经柱层析分离纯化(硅胶：200-300目，洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚＝1:1,v/v,Rf＝0.5)得暗红色固体，N-甲氧基-6-苯基-5-(4-硝基苯基)二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮，产率98％，m.p.165℃(dec.)。
HR-MS(ESI)(m/z):Calcd.forC26H20FeN2O4[M+H]+481.0851,Found:481.0974.
1HNMR(300MHz,CDCl3):δ8.11(d,2H,J＝8.4Hz),7.43-7.17(m,7H),5.35(s,1H),4.54(d,1H,J＝12.0Hz),4.42(s,1H),4.16(s,5H),3.63(s,3H)。
实施例4:
将N-甲氧基二茂铁甲酰胺(0.1036g,0.4mmol)、1-苯基-2-(4-氰基苯基)乙炔(0.1625g,0.8mmol)、醋酸钯(0.0100g,0.044mmol)、醋酸铜(0.0020g,0.011mmol)、醋酸钠(0.0410g,0.5mmol)、CTAB(0.0292g,0.08mmol)和甲苯(2mL)的混合物，于65℃反应6小时。反应混合物冷却后，先加入5mL水，然后用乙酸乙酯萃取，萃取液用饱和食盐水洗涤，有机相用无水硫酸镁干燥，滤液减压蒸除溶剂得粗品。粗品经柱层析分离纯化(硅胶：200-300目，洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚＝1:1,v/v,Rf＝0.4)得橙色固体，N-甲氧基-6-苯基-5-(4-氰基苯基)二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮，产率93％，m.p.186℃(dec.)。
HR-MS(ESI)(m/z):Calcd.forC27H20FeN2O2[M]+460.0874,Found:460.0857.
1HNMR(300MHz,CDCl3):δ7.53(d,2H,J＝8.1Hz),7.36-7.26(m,5H),7.16-7.14(m,2H),5.34(s,1H),4.55(s,1H),4.41(s,1H),4.14(s,5H),3.62(s,3H)。
实施例5:
将N-甲氧基二茂铁甲酰胺(0.1036g,0.4mmol)、1-苯基-2-(4-甲酰基苯基)乙炔(0.1649g,0.8mmol)、醋酸钯(0.0100g,0.044mmol)、醋酸铜(0.0020g,0.011mmol)、磷酸二氢钾(0.0680g,0.5mmol)、CTAB(0.0292g,0.08mmol)和甲苯(2mL)的混合物，于65℃反应8小时。反应混合物冷却后，先加入5mL水，然后用乙酸乙酯萃取，萃取液用饱和食盐水洗涤，有机相用无水硫酸镁干燥，滤液减压蒸除溶剂得粗品。粗品经柱层析分离纯化(硅胶：200-300目，洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚＝1:1,v/v,Rf＝0.4)得红色固体，N-甲氧基-6-苯基-5-(4-甲酰基苯基)二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮，产率90％，m.p.160℃(dec.)。
HR-MS(ESI)(m/z):Calcd.forC27H21FeNO3[M+Na]+486.0769,Found:486.0798.
1HNMR(300MHz,CDCl3):δ9.99(s,1H),7.76(d,2H,J＝7.5Hz),7.44-7.39(m,2H),7.29-7.17(m,5H),5.34(t,1H,J＝2.4Hz),4.57(d,1H,J＝2.7Hz),4.40(t,1H,J＝2.7Hz),4.16(s,5H),3.62(s,3H)。
实施例6:
将N-甲氧基二茂铁甲酰胺(0.1036g,0.4mmol)、1-苯基-2-(4-甲氧基苯基)乙炔(0.1665g,0.8mmol)、醋酸钯(0.0100g,0.044mmol)、醋酸铜(0.0020g,0.011mmol)、醋酸钠(0.0410g,0.5mmol)、CTAB(0.0292g,0.08mmol)和甲苯(2mL)的混合物，于65℃反应13小时。反应混合物冷却后，先加入5mL水，然后用乙酸乙酯萃取，萃取液用饱和食盐水洗涤，有机相用无水硫酸镁干燥，滤液减压蒸除溶剂得粗品。粗品经柱层析分离纯化(硅胶：200-300目，洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚＝1:1,v/v,Rf＝0.4)得红色固体，N-甲氧基-6-苯基-5-(4-甲氧基苯基)二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮，产率82％，m.p.141-142℃。
HR-MS(ESI)(m/z):Calcd.forC27H23FeNO3[M+H]+466.1106,Found:466.1106.
1HNMR(300MHz,CDCl3):δ7.29-7.14(m,7H),6.76(d,2H,J＝8.4Hz),5.31(d,1H,J＝2.4Hz),4.55(d,1H,J＝2.4Hz),4.35(t,1H,J＝2.7Hz),4.13(s,5H),3.79(s,3H),3.61(s,3H)。
实施例7:
将N-甲氧基二茂铁甲酰胺(0.1036g,0.4mmol)、1-苯基戊炔(0.1153g,0.8mmol)、醋酸钯(0.0100g,0.044mmol)、醋酸铜(0.0020g,0.011mmol)、醋酸钠(0.0410g,0.5mmol)、CTAB(0.0292g,0.08mmol)和甲苯(2mL)的混合物，于65℃反应18小时。反应混合物冷却后，先加入5mL水，然后用乙酸乙酯萃取，萃取液用饱和食盐水洗涤，有机相用无水硫酸镁干燥，滤液减压蒸除溶剂得粗品。粗品经柱层析分离纯化(硅胶：200-300目，洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚＝1:1,v/v,Rf＝0.6)得红色固体，N-甲氧基-5-正丙基-6-苯基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮，产率73％，m.p.125-127℃。
HR-MS(ESI)(m/z):Calcd.forC23H23FeNO2[M]+402.1156,Found:402.1135.
1HNMR(300MHz,CDCl3):δ7.47-7.43(m,3H),7.36-7.32(m,2H),5.25(t,1H,J＝3.0Hz),4.74(d,1H,J＝2.4Hz),4.39(d,1H,J＝2.7Hz),4.09(s,5H),3.62(s,3H),2.34-2.20(m,2H),1.70-1.60(m,2H),0.86(t,3H,J＝7.5Hz)。
实施例8:
将N-甲氧基二茂铁甲酰胺(0.1036g,0.4mmol)、1-(4-硝基苯基)戊炔(0.1513g,0.8mmol)、醋酸钯(0.0100g,0.044mmol)、醋酸铜(0.0020g,0.011mmol)、醋酸钠(0.0410g,0.5mmol)、CTAB(0.0292g,0.08mmol)和甲苯(2mL)的混合物，于65℃反应13.5小时。反应混合物冷却后，先加入5mL水，然后用乙酸乙酯萃取，萃取液用饱和食盐水洗涤，有机相用无水硫酸镁干燥，滤液减压蒸除溶剂得粗品。粗品经柱层析分离纯化(硅胶：200-300目，洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚＝1:1,v/v,Rf＝0.5)得红色固体，N-甲氧基-5-正丙基-6-(4-硝基苯基)二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮，产率83％，m.p.166℃(dec.)。
HR-MS(ESI)(m/z):Calcd.forC23H22FeN2O4[M+Na]+469.0827,Found:469.0842.
1HNMR(300MHz,CDCl3):δ7.77(t,2H,J＝6.2Hz),7.49(d,2H,J＝7.8Hz),5.28(d,1H,J＝3.0Hz),4.77(d,1H,J＝2.7Hz),4.43(t,1H,J＝2.6Hz),4.10(s,5H),3.62(s,3H),2.35-2.17(m,2H),1.73-1.58(m,2H),0.88(t,3H,J＝7.2Hz)。
实施例9:
将N-甲氧基二茂铁甲酰胺(0.1036g,0.4mmol)、1-(4-氰基苯基)戊炔(0.1353g,0.8mmol)、醋酸钯(0.0100g,0.044mmol)、醋酸铜(0.0020g,0.011mmol)、醋酸钠(0.0410g,0.5mmol)、CTAB(0.0292g,0.08mmol)和甲苯(2mL)的混合物，于60℃反应20小时。反应混合物冷却后，先加入5mL水，然后用乙酸乙酯萃取，萃取液用饱和食盐水洗涤，有机相用无水硫酸镁干燥，滤液减压蒸除溶剂得粗品。粗品经柱层析分离纯化(硅胶：200-300目，洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚＝1:1,v/v,Rf＝0.5)得黄红色固体，N-甲氧基-5-正丙基-6-(4-氰基苯基)二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮，产率72％，m.p.171-172℃。
HR-MS(ESI)(m/z):Calcd.forC24H22FeN2O2[M+H]+427.1109,Found:427.1109.
1HNMR(300MHz,CDCl3):δ8.34(d,2H,J＝8.1Hz),7.55(d,2H,J＝7.8Hz),5.29(d,1H,J＝2.7Hz),4.78(d,1H,J＝2.7Hz),4.44(t,1H,J＝2.9Hz),4.11(s,5H),3.62(s,3H),2.39-2.15(m,2H),1.80-1.55(m,2H),0.88(t,3H,J＝7.3Hz)。
实施例10:
将N-甲氧基二茂铁甲酰胺(0.1036g,0.4mmol)、1-(4-甲氧基苯基)戊炔(0.1393g,0.8mmol)、醋酸钯(0.0100g,0.044mmol)、醋酸铜(0.0020g,0.011mmol)、醋酸钠(0.0410g,0.5mmol)、CTAB(0.0292g,0.08mmol)和甲苯(2mL)的混合物，于65℃反应12小时。反应混合物冷却后，先加入5mL水，然后用乙酸乙酯萃取，萃取液用饱和食盐水洗涤，有机相用无水硫酸镁干燥，滤液减压蒸除溶剂得粗品。粗品经柱层析分离纯化(硅胶：200-300目，洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚＝1:1,v/v,Rf＝0.4)得红色固体，N-甲氧基-5-正丙基-6-(4-甲氧基苯基)二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮，产率70％，m.p.156-157℃。
HR-MS(ESI)(m/z):Calcd.forC24H25FeNO3[M+H]+432.1262,Found:432.1247.
1HNMR(300MHz,CDCl3):δ7.26(t,2H,J＝6.3Hz),6.97(t,2H,J＝6.2Hz),5.24(t,1H,J＝2.0Hz),4.73(d,1H,J＝3.3Hz),4.37(t,1H,J＝2.6Hz),4.08(s,5H),3.89(s,3H),3.62(s,3H),2.35-2.18(m,2H),1.73-1.60(m,2H),0.88(t,3H,J＝7.4Hz)。
实施例11:
将N-甲氧基二茂铁甲酰胺(0.1036g,0.4mmol)、1-二茂铁基-2-(4-硝基苯基)乙炔(0.2648g,0.8mmol)、醋酸钯(0.0100g,0.044mmol)、醋酸铜(0.0020g,0.011mmol)、醋酸钠(0.0410g,0.5mmol)、CTAB(0.0292g,0.08mmol)和甲苯(2mL)的混合物，于65℃反应5小时。反应混合物冷却后，先加入5mL水，然后用乙酸乙酯萃取，萃取液用饱和食盐水洗涤，有机相用无水硫酸镁干燥，滤液减压蒸除溶剂得粗品。粗品经柱层析分离纯化(硅胶：200-300目，洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚＝1:1,v/v,Rf＝0.5)得暗红色固体，N-甲氧基-6-二茂铁基-5-(4-硝基苯基)二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮，产率83％，m.p.154℃(dec.)。
HR-MS(ESI)(m/z):Calcd.forC30H24Fe2N2O4[M+H]+589.0513,Found:589.0497.
1HNMR(300MHz,CDCl3):δ8.32(s,1H),8.09(s,1H),7.77(s,1H),7.06(s,1H),5.68(d,1H,J＝2.4Hz),5.36(d,1H,J＝2.7Hz),4.87(d,1H,J＝2.1Hz),4.56(d,1H,J＝2.6Hz),4.36(t,1H,J＝2.6Hz),4.16(s,5H),4.06(s,5H),3.98(t,1H,J＝3.2Hz),3.58(s,3H),3.25(s,1H)。
实施例12:
将N-甲氧基二茂铁甲酰胺(0.1036g,0.4mmol)、1-二茂铁基-2-(4-甲氧基苯基)乙炔(0.2528g,0.8mmol)、醋酸钯(0.0100g,0.044mmol)、醋酸铜(0.0020g,0.011mmol)、醋酸钠(0.0410g,0.5mmol)、CTAB(0.0292g,0.08mmol)和甲苯(2mL)的混合物，于65℃反应10小时。反应混合物冷却后，先加入5mL水，然后用乙酸乙酯萃取，萃取液用饱和食盐水洗涤，有机相用无水硫酸镁干燥，滤液减压蒸除溶剂得粗品。粗品经柱层析分离纯化(硅胶：200-300目，洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚＝1:1,v/v,Rf＝0.4)得黄红色固体，N-甲氧基-6-二茂铁基-5-(4-甲氧苯基)二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮，产率70％，m.p.165℃(dec.)。
HR-MS(ESI)(m/z):Calcd.forC31H27Fe2NO3[M]+573.0690,Found:573.0638.
1HNMR(300MHz,CDCl3):δ7.49(d,1H,J＝8.4Hz),7.01(d,1H,J＝8.4Hz),6.76(d,2H,J＝11.7Hz),5.65(d,1H,J＝2.7Hz),5.32(d,1H,J＝2.7Hz),4.85(s,1H),4.49(d,1H,J＝2.6Hz),4.31(d,1H,J＝3.3Hz),4.13(s,5H),4.03(s,5H),3.96(t,1H,J＝2.9Hz),3.85(s,1H),3.57(s,3H),3.41(s,1H)。
实施例13:
将N-甲氧基二茂铁甲酰胺(0.1036g,0.4mmol)、二苯基丁二炔(0.1620g,0.8mmol)、醋酸钯(0.0100g,0.044mmol)、醋酸铜(0.0020g,0.011mmol)、醋酸钠(0.0410g,0.5mmol)、TBAB(0.0260g,0.08mmol)和甲苯(2mL)的混合物，于70℃反应20小时。反应混合物冷却后，先加入5mL水，然后用乙酸乙酯萃取，萃取液用饱和食盐水洗涤，有机相用无水硫酸镁干燥，滤液减压蒸除溶剂得粗品。粗品经柱层析分离纯化(硅胶：200-300目，洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚＝1:1,v/v,Rf＝0.5)得鲜红色固体，N-甲氧基-5-苯基-6-苯乙炔基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮，产率75％，m.p.168℃(dec.)。
HR-MS(ESI)(m/z):Calcd.forC28H21FeNO2[M+H]+460.1000,Found:460.1043.
1HNMR(300MHz,CDCl3):δ7.74(t,2H,J＝3.9Hz),7.57-7.44(m,3H),7.32-7.27(m,5H),5.34(t,1H,J＝2.7Hz),4.66(d,1H,J＝3.0Hz),4.44(t,1H,J＝2.7Hz),4.19(s,3H),4.15(s,5H)。
实施例14:
将N-甲氧基-5,6-二苯基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮(0.0870g,0.2mmol)、四氢锂铝(0.0300g,0.8mmol)和1,4-二氧六环(1.0mL)的混合物，搅拌回流1小时。反应结束后先冷却至室温，然后在冰-水浴冷却下向反应混合物中加入水，用乙酸乙酯萃取，萃取液用饱和食盐水洗涤，有机相用无水硫酸镁干燥，滤液减压蒸除溶剂得粗品。粗品经柱层析分离纯化(硅胶：200-300目，洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚＝2:1,v/v,Rf＝0.5)得红色固体，5,6-二苯基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮，产率80％，m.p.200℃(dec.)。
HR-MS(ESI)(m/z):Calcd.forC25H19FeNO[M+H]+406.0894,Found:406.0861.
1HNMR(300MHz,CDCl3):δ8.02(br,1H),7.34-7.17(m,10H),5.23(d,1H,J＝2.2Hz),4.64(d,1H,J＝2.1Hz),4.39(t,1H,J＝2.6Hz),4.12(s,5H)。
Claims (10)
1.一种N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物，其特征是，其化学结构如式(I)所示：
其中，R、R’表示苯基、对甲苯基、对甲氧苯基、对硝基苯基、对氰基苯基、对甲酰基苯基、二茂铁基、苯乙炔基、丙基、丁基，R、R’可以相同，也可以不同。
2.如权利要求1所述的N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物的合成方法，其特征是，包括以下步骤：
以醋酸钯为催化剂、醋酸铜为助催化剂、季铵盐和碱为添加剂的条件下，在反应溶剂中N-甲氧基二茂铁甲酰胺与炔烃进行环化反应，生成N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮衍生物；其中，所述醋酸铜的摩尔用量为N-甲氧基二茂铁甲酰胺的1～5％。
3.如权利要求2所述的方法，其特征是：所述炔烃包括二芳基乙炔和烷基芳基乙炔，其中所述芳基为苯基、对甲苯基、对甲氧苯基、对硝基苯基、对氰基苯基、对甲酰基苯基、二茂铁基、苯乙炔基中的一种；所述烷基为丙基、丁基中的一种。
4.如权利要求2所述的方法，其特征是：所述炔烃的摩尔用量为N-甲氧基二茂铁甲酰胺的1～3倍。
5.如权利要求2所述的方法，其特征是：所述醋酸钯的摩尔用量为N-甲氧基二茂铁甲酰胺的5～20％。
6.如权利要求2所述的方法，其特征是：所述季铵盐为四丁基溴化铵(TBAB)、四丁基碘化铵(TBAI)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)中的任意一种。
7.如权利要求2所述的方法，其特征是：所述季铵盐的摩尔用量为N-甲氧基二茂铁甲酰胺的10～50％。
8.如权利要求2所述的方法，其特征是：所述反应溶剂为乙腈、四氢呋喃、甲醇、丁酮、甲苯中的一种或两种以上组合，优选的，所述溶剂的用量为N-甲氧基二茂铁甲酰胺重量的10～50倍。
9.如权利要求2所述的方法，其特征是：反应温度为30～80℃，反应时间为1～24小时。
10.如权利要求1所述的N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物在作为中间体合成含有二茂铁并吡啶酮结构的化合物中的应用。
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