一种合成2-羟甲基-5-胺甲基呋喃类化合物的方法

xiaoxiao2021-1-7  40

一种合成2-羟甲基-5-胺甲基呋喃类化合物的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属化学合成领域,具体涉及一种合成2-羟甲基-5-胺甲基呋喃类化合物的 方法。
【背景技术】
[0002] 随着化石资源消耗的增长及储量的日益枯竭,可再生资源的开发利用备受关注。 生物质是一类储量大、分布广、成本低的可再生资源,以生物质为原料生产化学品将在一定 程度上缓解社会发展对化石资源的严重依赖(Chem. Rev. 2007, 107, 2411 - 2502)。木质纤 维素是生物质主要成分,由纤维素(35~50% )、半纤维素(20~35% )和木质素(10~ 25%)组成。与结构复杂、性质稳定的木质素相比,纤维素、半纤维素易于水解产生葡萄糖 为主的碳水化合物。
[0003] 5-羟甲基糠醛(5-HMF)是近年来备受关注的化学品之一,可由葡萄糖或果糖经 脱水反应制得(Science 2006, 312, 1933 - 1937 ;Science 2007, 316, 1597 - 1600)。以 5-HMF为平台化合物,经氧化、还原、缩合等反应可制备多种更具附加值的化工产品(Chem. Rev. 2011,111,397 - 417)。
[0004] 2-羟甲基-5-胺甲基呋喃类化合物通常具有生物活性,其做为药物分子 的研究一直受到人们广泛关注,如做为抗组胺(US Pat. 19814279911)、谷氨酸调节 (WO Pat. 2008145616)、甘氨酸拮抗剂(WO Pat. 2008065500)、毒蕈碱兴奋剂(J. Med. Chem. 1994, 37, 4278 - 4287)、稻瘟病菌抑制剂(中国药物化学杂志,2007年第3期,129 -134)、钙通道阻滞剂等使用(US Pat. 19885017586)。因此,2-羟甲基-5-胺甲基呋喃类化 合物合成研究具有重要意义(图9)。
[0005] 2-羟甲基-5-胺甲基呋喃类化合物可由呋喃、甲醛、胺的曼尼希反应制备 (J. Chem. Soc. 1958, 4728 - 4731)。曼尼希反应使用的呋喃类化合物由生物质基化学品 5-HMF或糠酸(furfural)转化得到,同时伯胺反应活性低。而还原胺化反应直接以生物质 基化学品5-HMF为原料,缩短了合成路线,同曼尼希反应相比,更具有发展前景,符合绿色 化学要求(图10)。
[0006] 仲胺与5-HMF及其衍生物的还原胺化反应需要使用Na(0Ac)3BH(W0 Pat. 2007142584 ;Bioorg. Med. Chem. 2012, 20, 5893 - 5900)做为还原剂;伯胺与 5-HMF 及其 衍生物反应通过两步反应实现(Eur. J. Med. Chem. 2012, 55, 243 - 254):酸催化醛、胺缩合 制席夫碱;NaBH4 还原席夫碱。Stevens 等人(Green Chem. 2010, 12, 1201 - 1206)报道了一 锅两步法、NaBH4做为还原剂,5-HMF与伯胺的还原胺化反应。该反应无需使用催化剂,溶剂 为水和醇,但需要微波加热、芳胺反应活性低、使用过量NaBH 4为还原剂等因素限制了该方 法的广泛应用。

【发明内容】

[0007] 本发明目的是针对现有的2-羟甲基-5-胺甲基呋喃类化合物合成方法存在的问 题,提供了一种以二价钌配合物为催化剂,氢气为还原剂,以5-HMF为起始物制备2-羟甲 基-5-胺甲基呋喃类化合物的新方法。
[0008] 本发明一种合成2-羟甲基-5-胺甲基呋喃类化合物的方法,按照以下步骤进行:
[0009] 称取二价钌配合物、胺底物、5-羟甲基糠醛溶于溶剂,以5-羟甲基糠醛为原料,氢 气为还原剂,二价钌配合物为催化剂,进行还原胺化反应,其中胺底物、二价钌配合物、5-羟 甲基糠醛物质的量的比为1. 〇~2. 0 :0. 001~0. 01 :1 ;氢气压力为1. 0~2. OMpa ;反应温 度为30~KKTC ;反应时间为:4~36h ;合成2-羟甲基-5-胺甲基呋喃类化合物。
[0010] 所述胺底物为伯胺或仲胺。
[0011] 所述伯胺结构式为:
[0012]
[0013] 其中R1 =邻位,间位和对位的取代基,包含!^、(:1、8广]^、016、0!1或順2。
[0014] 所述仲胺结构式为:
[0016] 其中,R2 =邻位,间位和对位的取代基,包含!^、(:1、8广]^、016、0!1或順2
[0017] R3 = Me、Et、n_Pr、i_Pr 或 η-Bu ;
[0018] X = CH2、0、NH 或 NR3 ;
[0019] N = 0 ~10,m = 0 ~10。
[0020] 所述二价钌配合物结构式为:
[0022] 所合成2-羟甲基-5-胺甲基呋喃类化合物的结构式为:
[0023]
[0024] 其中,R1 =邻位,间位和对位的取代基,包含H、F、Cl、Br、Me、OMe、0H或NH2
[0025] R2 = Me、Et、n_Pr、i_Pr 或 n_Bu ;
[0026] X = CH2、0、NH 或 NR3 ;
[0027] N = 0 ~10, m = 0 ~10。
[0028] 所述溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、水、苯、甲苯、二氯甲烷、二甲基亚砜、N,N-二甲基 甲酰胺、乙酸乙酯、四氢呋喃、乙腈或氯仿。
[0029] 所述5-羟甲基糠醛浓度为50 - 200gL \
[0030] 本发明的有益效果为:钌配合物为催化剂,氢气为还原剂,操作简单,原料成本低, 反应效率高。
【附图说明】
[0031] 图 1 (5-((phenylamino)methyl) furan_2-yl)methanol 的1H NMR 谱图
[0032] 图 2 (5_ ((phenylamino)methyl) furan_2-yl)methanol 的 13C NMR 谱图
[0033] 图 3 (5_(morpholinomethyl) furan_2-yl)methanol 的1H NMR 谱图
[0034] 图 4 (5-(morpholinomethyl) furan_2-yl)methanol 的 13C NMR 谱图
[0035] 图 5 (5-(((4-methoxyphenyl) amino)methyl) furan_2-yl)methanol 的1H NMR谱图
[0036] 图 6(5-(((4-methoxyphenyl)amino)methyl)furan-2-yl)methanol 的 13C NMR 谱 图
[0037] 图 7 (5-((benzyl (methyl) amino)methyl) furan-2-yl)methanol 的1H NMR 谱图
[0038] 图 8 (5-((benzyl (methyl) amino)methyl) furan-2-yl)methanol 的 13C NMR 谱图
[0039] 图9为文献报道的生物活性分子结构
[0040] 图10为2-羟甲基-5-胺甲基呋喃类化合物合成
【具体实施方式】
[0041] 下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围不受实施例 的限制,如果该领域的技术熟练人员根据上述本
【发明内容】
对本发明做出一些非本质的改进 和调整,仍属于本发明的保护范围。以下实施例中所用的仪器及型号为:搅拌加热反应器 IKA型号为RCT basic,NMR测试仪器为Bruker400MHz核磁共振波谱仪。
[0042] 实施例1
[0043] 苯胺与5-HMF反应:称量取63. Omg 5-HMF,51. 2mg苯胺,1. 5mg催化剂,量取1. OmL 溶剂。体系氢气压力为1. 5Mpa,温度为60°C,反应时间为12h。反应结束后减压蒸馏去除溶 剂,采用硅胶柱分离产物(5-((phenylamino)methyl) furan-2-yl)methanol,收率最高可达 93%〇
[0044] (5_ ((phenyla mino)methyl) furan-2-yl)methanol 4 NMR 谱图 13C NMR 谱图如图 1和图2所示,由图可以看出:
[0045] 4 NMR(CDC13, 400MHz) δ 3. 13(br,2H),4. 30(s,2H),4. 54(s,2H),6. 18(d, J = 3. 1Hz, 1H), 6. 21 (d, J = 3. 1Hz, 1H), 6. 67-6. 78 (m, 3H), 7. 18-7. 22 (m, 2H) ;13C NMR(CDC13, 100MHz) δ 41. 6, 57. 4, 107. 8, 108. 6, 113. 3, 118. 2, 129. 3, 147. 6, 152. 9, 153. 5.
[0046] 实施例2
[0047] 吗啉与5-HMF反应:称量取63. Omg 5-HMF,87. Omg吗啉,0· 3mg催化剂,量取1. OmL 溶剂。体系氢气压力为2. OMpa,温度为30°C,反应时间为36h。反应结束后减压蒸馏去除 溶剂,采用硅胶柱分离产物(5-(morpholinomethyl) furan-2-yl)methanol,收率最高可达 83%〇
[0048] (5_(morpholinomethyl) furan_2-yl)methanol 4 NMR谱图 13C NMR谱图如图 3 和 图4所示,由图可以看出:
[0049] 4丽1?(0)(:13,40010^)5 2.47-2.48 (111,4!1),2.65〇^,1!1),3.51(8,2!1),3· 70-3. 72 (m, 4H), 4. 57(s, 2H), 6. 17(d, J = 3. 0Hz, 1H), 6. 21 (d, J = 3. 0Hz, 1H) ;13C NMR(CDC13, 100MHz) δ 53. 3, 55. 4, 57. 4, 66. 7, 108. 2, 110. 0, 151. 0, 154. 2.
[0050] 实施例3
[0051] 对甲氧基苯胺与5-HMF反应:称量取63. Omg 5-HMF,61. 6mg对甲氧基苯胺,3. Omg 催化剂,量取1. OmL溶剂。体系氢气压力为1. OMpa,温度为80°C,反应时间为4h。反应结 束后减压蒸馈去除溶剂,采用硅胶柱分离产物(5- (((4-methoxyphenyl) amino) methyl) furan-2-yl)methanol,收率最高可达 91 %。
[0052] (5_(((4-methoxyphenyl)amino)methyl)furan-2-yl)methanol 4 NMR 谱图 13C NMR谱图如图5和图6所示,由图可以看出:
[0053] NMR(CDC13, 400ΜΗζ) δ 3. 27 (br s, 2H, NH and OH), 3. 73 (s, 3H, OMe), 4. 21 (s, 2H, CH2NH), 4. 51 (s, 2H, CH20H), 6. 14 (d, J = 3. 1Hz, 1H, furanH), 6. 17 (d, J = 3. 1Hz, 1H, furanH ),6.61-6.79(m,4H,ArH) ;13C NMR(CDC13,100MHz) δ42·6,55·8,57·3,107·8,108·5,114·85 ,114. 86, 141. 7, 152. 6, 153. 0, 153. 5.
[0054] 实施例4
[0055] N-甲基苄胺与5-HMF反应:称量取63. Omg 5-HMF,100. 2mg N-甲基苄胺,1. 5mg 催化剂,量取l.OmL溶剂。体系氢气压力为1.5Mpa,温度为100°C,反应时间为12h。反 应结束后减压蒸馈去除溶剂,采用硅胶柱分离产物(5_((benzyl (methyl)amino)methyl) furan-2-yl)methanol,收率最高可达 74%。
[0056] (5-((benzyl (methyl) amino)methyl) furan-2-yl)methanol 4 NMR 谱图 13C NMR 谱图如图7和图8所示,由图可以看出:
[0057]虫 NMR (CDC13, 400MHz) δ 2· 23 (s,3H,Me),3· 53 (s,2H,CH2N),3· 55 (s,2H,CH2N),4· 5 7 (s, 2H, CH20H), 6. 15 (d, J = 3. 1Hz, 1H, furanH), 6. 21 (d, J = 3. 1Hz, 1H, furanH), 7. 23-7. 3 2(m, 5H, ArH) ;13C NMR(CDC13, 100MHz) δ 42. 1,53. 5, 57. 6, 61. 3, 108. 3, 109. 4, 127. 1,128. 3 ,129. 2, 138. 5, 152. 4, 153. 7〇
【主权项】
1. 一种合成2-居甲基-5-胺甲基巧喃类化合物的方法,其特征在于按照W下步骤进 行: 称取二价钉配合物、胺底物、5-居甲基織醒溶于溶剂,W 5-居甲基織醒为原料,氨气为 还原剂,二价钉配合物为催化剂,进行还原胺化反应,其中胺底物、二价钉配合物、5-居甲基 織醒物质的量的比为1. O~2. O ;0.0 Ol~0.0 l ;1 ;氨气压力为1. O~2. OMpa ;反应温度为 30~IOOC ;反应时间为;4~36h ;合成2-居甲基-5-胺甲基巧喃类化合物。2. 按照权利要求1所述的一种合成2-居甲基-5-胺甲基巧喃类化合物的方法,其特征 在于所述胺底物为伯胺或仲胺。3. 按照权利要求2所述的一种合成2-居甲基-5-胺甲基巧喃类化合物的方法,其特征 在于所述所述伯胺结构式为:其中Rl =邻位,间位和对位的取代基,包含H、F、C1、化、]?6、(116、(^或畑2。4. 按照权利要求2所述的一种合成2-居甲基-5-胺甲基巧喃类化合物的方法,其特征 在于所述仲胺结构式为:其中,R2 =邻位,间位和对位的取代基,包含H、F、Cl、化、Me、OMe、OH或畑2 r3 = Me、化、n-Pr、i-Pr 或 n-Bu ; X =邸2、0、NH 或 NR3 ; N 二 0 ~10,m 二 0 ~10。5. 按照权利要求1所述的一种合成2-居甲基-5-胺甲基巧喃类化合物的方法,其特征 在于所述二价钉配合物结构式为:6. 按照权利要求1所述的一种合成2-居甲基-5-胺甲基巧喃类化合物的方法,其特征 在于所述所合成2-居甲基-5-胺甲基巧喃类化合物的结构式为:其中,Ri =邻位,间位和对位的取代基,包含H、F、Cl、化、Me、OMe、OH或畑2 r2 = Me、化、n-Pr、i-Pr 或 n-Bu ; X =邸2、0、NH 或 NR3 ; N 二 0 ~10,m 二 0 ~10。7. 按照权利要求1所述的一种合成2-居甲基-5-胺甲基巧喃类化合物的方法,其特征 在于所述所述溶剂为甲醇、己醇、己二醇、水、苯、甲苯、二氯甲焼、二甲基亚讽、N,N-二甲基 甲醜胺、己酸己醋、四氨巧喃、己腊或氯仿。8. 按照权利要求1所述的一种合成2-居甲基-5-胺甲基巧喃类化合物的方法,其特征 在于所述所述5-居甲基織醒浓度为50 - 200gL 1。
【专利摘要】一种合成2-羟甲基-5-胺甲基呋喃类化合物的方法属化学合成领域。该方法按照以下步骤进行:称取二价钌配合物、胺底物、5-羟甲基糠醛溶于溶剂,以5-羟甲基糠醛为原料,氢气为还原剂,二价钌配合物为催化剂,进行还原胺化反应,其中胺底物、二价钌配合物、5-羟甲基糠醛物质的量的比为1.0~2.0:0.001~0.01:1;氢气压力为1.0~2.0Mpa;反应温度为30~100℃;反应时间为:4~36h;合成2-羟甲基-5-胺甲基呋喃类化合物。本发明的有益效果为:钌配合物为催化剂,氢气为还原剂,操作简单,原料成本低,反应效率高。
【IPC分类】C07D307/52
【公开号】CN105503791
【申请号】CN201410484223
【发明人】张宗超, 许占威
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年9月22日

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