[发明专利]一种合成α-乙基氮杂环庚烷-2-酮取代的吡啶类化合物的方法

说明书

本发明公开了一种合成α‑乙基氮杂环庚烷‑2‑酮取代的吡啶类化合物的方法，属于有机化学技术领域。以DBU和1,3‑丁二炔类化合物为反应原料，在碱性铯盐和乙腈溶剂中，在CO₂的促进下，加热反应得到多取代的吡啶化合物。本发明利用CO₂活化促进C＝N键断裂，简单便捷、条件温和，直接构建了功能性多取代吡啶类化合物，拓宽了吡啶类杂环的合成方法。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种合成α-乙基氮杂环庚烷-2-酮取代的吡啶类化合物的方法。

背景技术

吡啶作为一种重要的含氮杂环，存在于多种重要的化合物中，包括吖嗪、维生素烟酸、吡哆醇。它不仅是农用化学品和药物的前体，也是重要的助染剂和变性剂。吡啶衍生物通常是生物分子的一部分，例如吡啶核苷酸和生物碱。

吡啶的合成通常分为两步：一、原料C＝N键的断裂；二、重新构建C＝N键合成吡啶环。传统C＝N断键是利用过渡金属M，例如钯、镍、铜、钴、铑等催化剂催化C＝N键断裂形成C-M和N-M或C-M-N物质。而大多数过渡金属催化剂价格昂贵、反应条件苛刻，且需要配合有毒配体使用。

二氧化碳作为储量丰富、安全、特殊的可再生资源，具有广阔的应用前景及重要意义，二氧化碳化学是当前绿色化学研究领域中具有挑战性的课题。目前，二氧化碳固定化学已经得到蓬勃发展，但起活化促进C＝N断键后再重新构建C＝N键形成吡啶杂环尚没有公开报道。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明公开了一种简单、有效、便捷合成α-乙基氮杂环庚烷-2-酮取代的吡啶类化合物的方法。从简单易得的试剂出发，经由简便的操作步骤，在温和的反应条件下，经过一步反应即可得到α-乙基氮杂环庚烷-2-酮取代的吡啶类化合物，避免了传统合成方法原料复杂、条件苛刻等弊端，成功合成了多官能化吡啶。

一种合成α-乙基氮杂环庚烷-2-酮取代的吡啶类化合物的方法，本发明采用的技术方案，其特征在于，包括以下操作：将1,3-丁二炔类化合物1、DBU(1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯)、碱和溶剂混合后，在CO₂的促进下，加热反应得到α-乙基氮杂环庚烷-2-酮取代的吡啶3。反应方程式如下：

其中：

Ar选自苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基、4-乙基苯基、4-乙氧基苯基、4-丙基苯基、4-丁基苯基、4-叔丁基苯基、4-戊基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、联苯基、3-甲基苯基、3-甲氧基苯基，3-乙基苯基、3-氟苯基、3-氯苯基、3-溴苯基、噻吩、吡啶。

进一步地，所述碱选自氢氧化铯或碳酸铯；所述反应中，添加水可以促进反应，提高收率。

进一步地，所述1,3-丁二炔类化合物1与DBU的摩尔比为1:1-5。

进一步地，所述反应溶剂选自乙腈；所述加热反应时，温度控制在60-100℃。

进一步地，在使用0.5-2当量的碳酸铯做为碱时，反应能达到很好的促进效果。

进一步地，为了更好的理解本发明，以Ar＝苯基为底物进行条件优化为例：在二氧化碳气氛下，将0.2mmol 1,3-丁二炔1a、0.2mmol碳酸铯、0.6mmol DBU、20μL水和2mL的乙腈依次加入到Schlenk反应管中，在IKA(恒温加热磁力搅拌器)中恒温加热80℃搅拌反应24h。反应结束后，冷却至室温，用20mL乙酸乙酯将反应液转移出来，减压旋蒸制样，经过柱层析分离得到目标产物3a,收率86％，改变其它反应条件时，结果如下：

1)在不添加微量水的条件下，将碳酸铯的当量更换至0.5当量和1.0当量时，分离收率分别为24％和40％。