[发明专利]一种由腈制备杂环化合物的绿色方法

说明书

技术领域

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种腈与邻氨基酚、邻氨基硫酚、β-氨基醇和β-氨基硫醇等化合物反应合成苯并噁唑、苯并噻唑、噁唑啉、噻唑啉等杂环化合物的绿色方法。 

背景技术

取代苯并噁唑、苯并噻唑化合物及其衍生物由于具有恶唑、噻唑等药物活性、生化活性的杂环结构，很多衍生物可用于治疗糖尿病、阿尔茨海默氏病、或具有抗肿瘤活性，因此这些杂环结构在药物合成和生物制药等多领域具有重要的作用，是非常重要的一种药物合成中间体。苯并噁唑、苯并噻唑化合物及其衍生物一般可通过邻氨基酚、邻氨基硫酚与酸的脱水缩合、或与醛的氧化缩合反应制备，但是这些方法缺点明显，如需强脱水试剂、高温的苛刻条件，或需要大量氧化剂的参与，生成不少的副产物。近年来也有用金属催化偶联反应合成苯并噁唑、苯并噻唑化合物的方法，但是需要过渡金属催化剂、配体、大量的碱、以及难于制备的邻卤代化合物。此外，邻氨基酚、邻氨基硫酚与广泛易得的腈类化合物的缩合反应也是一种可取的方法，但是目前已知的合成方法较少，而且还存在不少缺点。比如，使用ZnCl₂为催化剂的方法需在氯苯为溶剂加热回流进行；使用Cu催化剂的方法需大量的碱和加热条件；而加热和微波共同促进的方法局限于活泼的底物，且受微波条件限制较大。此外，过渡金属催化的方法还存 在金属残留和毒性等问题。 

因此，开发使用低毒性、无毒性催化剂甚至无需过渡金属参与的由腈制备杂环化合物的绿色方法，非常值得研究。本发明旨在开发一种价格便宜、水溶性、毒性小的非过渡金属催化剂，实现腈与邻氨基酚、邻氨基硫酚、β-氨基醇和β-氨基硫醇等化合物合成苯并噁唑、苯并噻唑、噁唑啉、噻唑啉等杂环化合物的绿色方法。 

发明内容

本发明要解决的问题在于提供一种由腈制备杂环化合物的绿色方法，该方法从廉价、稳定、易得的腈类出发，寻找合适的催化剂，在无过渡金属催化剂参与和无需氮气保护的条件下进行腈与邻氨基酚、邻氨基硫酚、β-氨基醇和β-氨基硫醇等化合物的环化缩合反应，是实现环境污染小、高效的苯并噁唑、苯并噻唑、噁唑啉、噻唑啉等杂环化合物的绿色合成方法。 

本发明所涉及的反应可以用以下通式来表示： 

其中，上述反应的催化剂为碱催化剂，在空气条件下，反应温度为60～160°C，反应时间为1～48小时； 

R¹可以是各种官能团取代在2-，3-，或4-的苯基或各类取代芳基、取代呋喃、取代噻吩、取代吡啶等各类取代杂芳基，还可以是各种碳链长度和支链取代的烷基。 

R²可以是H，也可以是苯环上各种位置取代的各种官能团如烷基、卤素、烷氧基、氨基、硝基等，还可以是各种多环、稠环芳烃结构。 

R³、R⁴可以是H，也可以是各种链长的直连、支链烷基、烯基、炔基、各种取代的芳基、杂芳基等。 

本发明的反应中，所用的碱催化剂可以是K₂CO₃、Na₂CO₃、NaOH、Cs₂CO₃、CsOH、Li₂CO₃、KHCO₃、NaHCO₃、CH₃COOK、K₃PO₄·3H₂O、LiOH、NaOH或KOH，推荐为CsOH。 

本发明的反应中，所用碱催化剂的用量为1～200mol%，尤其推荐为5～50mol%。 

本发明的反应中，无需使用任何过渡金属催化剂和配体。 

本发明的反应中，反应的溶剂可以是各种有机溶剂、醇类、水，优选为甲醇。 

反应进行的温度推荐为12～160°C；反应时间优选为12-24小时。 

本发明中所使用的碱催化剂可以直接购买得到。本方法与文献中报导的其它方法相比，催化剂价格便宜、毒性小、水溶性好，反应条件温和、在空气下进行即可、易于操作，反应使用甲醇溶剂，不存在腈过度水解等问题，而且本方法适用于邻氨基酚、邻氨基硫酚、β-氨基醇和β-氨基硫醇等一系列化合物。因此，本方法对反应条件的要求低、适用范围广，具有潜在广泛的应用前景。 

具体实施方式

通过下述实施方式将有助于理解本发明，但并不限制于本发明的内容。 

实施例1