[发明专利]以水为介质合成的多环杂环类化合物、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一类以水为介质合成的多环杂环类化合物，属于化学合成技术领域，具有如通式（Ⅰ）所示的结构：（I）通式（Ⅰ）中，X选自O、S、N‑R，Y选自H、CH₂、OCH₂、(CH₂)₂、(CH₂)₃，Ar选自烷基或卤素或芳基取代的苯环、呋喃环、噻吩环，R¹选自H、烷基、卤素、芳基；本发明以各种取代的二氰基烯烃合成子与各种取代的2‑硝基杂芳烃或3‑硝基杂芳烃为原料，在水为介质的条件下发生碱促进的[4+2]插烯环化反应；该类化合物对药物的筛选和制药行业具有重要的应用价值；且在光致发光材料中的应用也有重要价值；本发明操作简单易行，原料便宜易得，在水为介质条件下进行，对环境友好，也具有较好的空气稳定性，适用性广，对于各种取代基都有很好的兼容性。

技术领域

本发明涉及化学合成技术领域，尤其涉及一类以水为介质合成的多环杂环类化合物、其制备方法及应用。

背景技术

众所周知，自然界中的水资源丰富，对环境无害且成本低廉。但大多数有机化合物在水中的溶解性差，限制了其在有机合成中的应用。自绿色化学概念提出以来，在水性介质中进行的有机反应获得了广泛关注。

(1)二苯并呋喃、二苯并吡喃、二苯并吡咯骨架广泛存在于许多具有重要生物活性的天然产物和药物中，所表现出的抗癌，抗菌，抗疟疾，抗过敏和抗炎活性使得其合成具有潜在的应用前景。(2)缺电子的硝基杂芳烃化合物如3-硝基吲哚、2-硝基苯并呋喃、2-和3-硝基苯并噻吩作为良好的亲电试剂已被用于各种多杂环化合物的构建。

但是，目前为止所报道的方法都使用有机溶剂作为反应介质。因此，缺电子的硝基杂芳烃作为底物参与水相反应的可能性仍有待继续探索。鉴于该类化合物骨架潜在的生物活性及缺电子的硝基杂芳烃化合物构建杂多环化合物的可行性，开发以水为介质的二氰基烯烃与硝基杂芳烃化合物的环化反应合成具有光学性质的多环杂环类化合物具有十分重要的意义，同时也顺应了绿色化学的理念。

发明内容

本发明的目的之一，就在于提供一类以水为介质合成的多环杂环类化合物，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种以水为介质合成的多环杂环类化合物，所述化合物具有如通式(Ⅰ)所示的结构：

式中，X选自O、S、N-R，Y选自H、CH₂、OCH₂、(CH₂)₂、(CH₂)₃，Ar选自烷基或卤素或芳基取代的苯环、呋喃环、噻吩环，R¹选自H、烷基、卤素、芳基。

本发明的目的之二，在于提供一种上述化合物的制备方法，采用的技术方案为，以水为反应媒介，在碱的调节下，各种取代的二氰基烯烃合成子与各种取代的2-硝基杂芳烃或3-硝基杂芳烃，发生[4+2]插烯环化反应，得到多环杂环类化合物。

合成路线如下：

作为优选的技术方案，所述二氰基烯烃与2-硝基或3-硝基杂芳烃的摩尔比为1:(1-3)。该范围的产率较高、原料利用较充分。

作为进一步优选的技术方案，所述二氰基烯烃与2-基或3-硝基杂芳烃的摩尔比为1:1.2。该比例可以使产率达到更高。

作为优选的技术方案：所述的碱选自DABCO、Et₃N、DBU、Na₂CO₃、K₂CO₃、Cs₂CO₃、Na₃PO₄。