[发明专利]一种带环外双键二氮杂螺[4.5]癸烷衍生物及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种带环外双键二氮杂螺[4.5]癸烷衍生物及其合成方法。 

背景技术

螺环化合物指的是两个环共用一个碳原子的化合物，杂螺化合物是指螺环化合物成环原子中，除了碳原子，还有诸如氮、氧、硫、磷等杂原子。有机螺环类化合物具有螺共扼、螺超共扼或异头效应等一般有机化合物不具备的结构优越性，一些含杂原子的螺环化合物作用机理独特，如毒副作用低、对环境影响小、不易产生抗药性等。结构特点的优越性使得螺环化合物广泛应用于医药科学、农药科学、信息科学、生物生命科学等领域。鉴于螺环化合物的特殊重要性，如何去构筑螺环结构引起了众多化学研究者的积极思考，并且得出了一些很有效的方法。常见的合成螺环化合物的方法有： 

1)分子内亲核取代反应：分子内环化 

通过分子内的S_N2去构筑螺环化合物，此种方法可以较有效的合成其中一环为比较稳定的五元及六元环的螺环化合物，但亲核取代中碱的浓度会影响反应的进行，并且伴随竞争性的消除反应，从而使反应的产率下降，且给产物的分离带来一定的麻烦。 

2)醛、酮与醇的加成反应： 

环酮与乙二醇，醛、酮与季戊四醇通过发生羰基加成、消去两步反应可合成得到氧杂螺环化合物。反应中一般加入干氯化氢、浓硫酸等强酸催化，同时能脱除反应中生成的水。醛易于发生这样的反应，酮发生该反应时则相对较难，常伴以加热使反应进行。该反应常被用来保护羰基，但也被用来合成一些特定结构的氧杂螺环化合物。如，通过对位取代基苯甲醛与季戊四醇的反应可合成3，9-二(4-甲基苯基)-2，4，8，10-四氧杂-螺[5.5]十一烷，该螺环化合物具有手性，可作为医药中间体。 

3)分子内酯化反应：酯基和醇羟基在酸作用下发生分子内缩合反应。 

酯化反应是基础有机反应之一，一般是指羧酸和醇羟基发生脱水反应，反应条件简单，易于操作。上述反应底物中的酯基首先在酸的作用下水解，而后再与醇羟基发生酯化反应得到螺环内酯型化合物。酯类化合物独有的香气特征使其广泛应用于香精、香料等领域。上述合成的螺环内酯化合物9，11-二甲基-2-氧杂螺[5.5]十一烷-3-酮具有类香豆素的香豆气息，可应用于食品香精。 

4)狄克曼缩合反应：二酯在碱作用下发生分子内缩合反应。 

在这个反应中，溶液中的碱首先夺取酯羰基的α-氢，生成碳负离子，而后碳负离子进攻另一个带部分正电荷的羰基碳，发生加成反应，同时甲氧负离子离去。之后碱再夺取一个α-氢，不可逆地生成稳定的烯醇负离子，烯醇负离子夺取醇氢得到上述产物。该化合物为螺环季酮酸类杀虫杀螨剂的关键中间体。 

5)环酮与羟胺的缩合反应： 

该反应首先由富电荷带孤对电子的氮进攻部分负电荷的羰基碳，碳氧双键打开形成碳氮键和羟基，而后羰基氧形成的羟基与氮连接烷基链上羟基脱去一分子水形成螺环化合物。该反应合成条件温和简单，以苯作溶剂，反应温度为5～10℃，搅拌时间为2小时。该反应体系继续加入二氯乙酰氯，缚酸剂三乙胺能生成N-二氯乙酰基-2-甲基-1-氧杂-4-氮杂-螺[4.4]壬烷，产率达到37.4％。该螺环化合物为一种新型除草安全剂。 

6)1，3-偶极环加成反应： 

1，3-偶极环加成反应是合成五元杂环的常用方法，采用具有环外亚烯结构的化合物可得到相应的杂螺[4.5]环化合物。上述反应路线中选用氧化腈为偶极体，亚甲基哌啶为亲偶极体，进行1，3-偶极环加成反应合成一类新的杂环体系，此杂螺环化合物经氢化铝锂还原开环后，再与适宜的试剂环合可得到另一类扩展的新的杂螺环体系及螺[5.5]环化合物。 

7)“一锅煮”法反应： 

所谓“一锅煮”法反应，即将原本多步进行的反应缩短为一步，此类反应缩短了反应步骤，节省了资源，提高了反应效率，符合现代原子经济性的要求。上述原料到产物合成的常规步骤原本需通过三步反应才能实现，现在仅需一步即可完成，将所有原料分批投入，反应得到的中间体无需分离，即可继续进行下一步反应。这一合成路线的策略体现了研究者合成设计中独具匠心。