本發(fā)明涉及氧(硫)氮類化合物合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一類吩噁嗪和吩噻嗪衍生物及其制備方法。

背景技術(shù)：

吩噁嗪和吩噻嗪類衍生物是一類非常重要的有機(jī)雜環(huán)化合物，因其衍生物具有抗癌、抗腫瘤、抗結(jié)核、抗菌、抗氧化等生物活性而廣泛的應(yīng)用于藥物化學(xué)和生物化學(xué)的合成研究中[Prinz,H.；Chamasmani,B.；Vogel,K.；et al.J.Med.Chem.2011,54,4247.]。此外，吩噁嗪和吩噻嗪所特有的給電子體結(jié)構(gòu)使其在染料敏化太陽(yáng)能電池[Lee,W.；Yuk,S.B.；Choi,J.；et al.Dyes and Pigments 2014,102,13.]、熒光染料[Duan,C.；Li,J.；Han,C.；et al.Chem.Mater.2016,28,5667.]、和OLEDs[Okamoto,T.；Kozaki,M.；Doe,M.；et al.Chem.Mater.2005,17,5504.]等光電材料方面扮演著重要的角色。通常合成吩噁嗪和吩噻嗪類化合物的方法是通過(guò)三步法，首先兩步法以鈀催化銅催化或堿催化分子間和分子內(nèi)關(guān)環(huán)合成未取代吩噁嗪或吩噻嗪類化合物，然后以該類化合為底物與鹵代烴發(fā)生分子間C-N構(gòu)建反應(yīng)目標(biāo)衍生物。該類合成方法大多是基于Buchwald-Hartwig胺化反應(yīng)，需要將胺源引入底物，然后通過(guò)分子內(nèi)N位單芳基化反應(yīng)的方式兩步合成目標(biāo)吩噁嗪或吩噻嗪類衍生物(見(jiàn)反應(yīng)1,2)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，該類反應(yīng)對(duì)底物要求高因此選擇范圍極窄，且需要分步反應(yīng)關(guān)環(huán)，反應(yīng)條件較為苛刻(如較高的反應(yīng)溫度，添加大過(guò)量的堿)，官能團(tuán)容忍性較差，尤其是胺源可選范圍窄。

反應(yīng)1

反應(yīng)2

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種條件溫和、環(huán)境友好且能通過(guò)鈀催化雙鹵化合物與伯胺分子間關(guān)環(huán)來(lái)合成吩噁嗪(吩噻嗪)類化合物的新方法。該方法避免了將胺源先引入底物的步驟，實(shí)現(xiàn)了一鍋煮合成。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種吩噁嗪化合物或吩噻嗪化合物的合成方法，具體步驟如下：在氮?dú)夥諊拢瑢㈦p鹵化合物、伯胺、鈀化合物、膦配體、堿溶解在有機(jī)溶劑中，加熱攪拌反應(yīng)，之后經(jīng)萃取、干燥、濃縮、純化，制得吩噁嗪化合物或吩噻嗪化合物；

所述吩噁嗪化合物或吩噻嗪化合物的通式如下：

通式中X為O或S；R¹表示氫原子、烷基、芳基、?；?、鹵基、雜環(huán)基或酯基；R²表示烷基、芳基、雜環(huán)基或環(huán)烷基。

所述雙鹵化合物、伯胺、鈀化合物、膦配體、堿的摩爾比為雙鹵化合物：伯胺：鈀化合物：膦配體：堿＝(1-2)：(1-1.1)：(0.05-0.10)：(0.10-0.20)：(3-6)。

所述的加熱攪拌反應(yīng)溫度為100-120℃；反應(yīng)時(shí)間為15-72h。

所述雙鹵化合物的通式如下：

通式中X表示O或S；R¹表示氫原子、烷基、芳基、?；Ⅺu基、雜環(huán)基或酯基。

所述伯胺的通式為：R²-NH₂，通式中R²表示烷基、芳基、雜環(huán)基。

所述的鈀化合物為Pd(OAc)₂、Pd₂(dba)₃、PdCl₂、Pd(PPh₃)₂Cl₂或PdCl₂(dppf)中的任意一種。

所述的膦配體為如下通式所示化合物L(fēng)₁-L₈中的任一種：

所述的堿為叔丁醇鈉、叔丁醇鉀、碳酸銫、碳酸鉀、碳酸鈉、三乙胺、叔丁胺、1,8-二氮雜雙環(huán)(5.4.0)十一-7-烯中的任意一種。

所述的有機(jī)溶劑為甲苯、1,4-二氧六環(huán)、N,N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃中的任意一種。

本發(fā)明提出一種合成吩噁嗪(吩噻嗪)類化合物的新思路，即通過(guò)鈀催化雙鹵化合物與伯胺雙胺化找到一種條件溫和、環(huán)境友好且能通過(guò)僅一步反應(yīng)高效快捷合成吩噁嗪(吩噻嗪)類化合物的新方法(見(jiàn)反應(yīng)3)。該合成路徑避免了將胺源事先引入底物，不僅能極大拓展胺源范圍，也大范圍拓展了底物官能團(tuán)的容忍性，且反應(yīng)條件更加溫和，對(duì)于以往傳統(tǒng)方法不能夠合成吩噁嗪(吩噻嗪)類化合物也有較好的產(chǎn)率。該種一鍋煮的新合成方法極大地節(jié)省了反應(yīng)工作量，且反應(yīng)過(guò)程中很少有副產(chǎn)物的生成，使反應(yīng)的后處理更為便捷、高效。

反應(yīng)3

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明合成步驟簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、操作簡(jiǎn)便易行、產(chǎn)物收率高達(dá)99％，而且所適用的底物范圍廣泛，為吩噁嗪(吩噻嗪)類化合物的合成提供了一種新思路，在有機(jī)合成方法學(xué)上具有重大的意義。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例1制備的目標(biāo)產(chǎn)物A的¹H NMR圖。

圖2是實(shí)施例1制備的化合物A的¹³C NMR。

圖3是實(shí)施例6制備的化合物F的¹H NMR。

圖4是實(shí)施例6制備的化合物F的¹³C NMR。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)例來(lái)進(jìn)一步描述本發(fā)明，通過(guò)下述實(shí)施例有助于進(jìn)一步理解本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

結(jié)構(gòu)式如下的吩噁嗪類化合物A的制備方法：

向干燥的25mL Schlenk反應(yīng)管中加入雙鹵化合物2,2’-二溴二苯醚(0.2mmol)，然后依次加入苯胺(0.22mmol)、Pd(OAc)₂(0.01mmol,5mol％)、DPEphos(0.02mmol,10mol％)、叔丁醇鈉(0.6mmol)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入甲苯(2mL)，120℃反應(yīng)15h。反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)萃取，干燥，濃縮，柱色譜分離(純石油醚)得到目標(biāo)產(chǎn)物A。

¹H NMR(600MHz,CDCl₃,SiMe₄):δ＝7.53(t,J＝7.74Hz,2H),7.41(t,J＝7.38Hz,1H),7.29(d,J＝7.86Hz,2H),6.66-6.65(m,2H),6.59(t,J＝7.68Hz,2H),6.54-6.52(m,2H),5.87(d,J＝7.98Hz,2H)。

¹³C NMR(150MHz,CDCl₃,SiMe₄):δ＝143.85,138.90,134.33,130.95,130.72,128.38,123.15,121.19,115.32,113.16。

實(shí)施例2

結(jié)構(gòu)式如下的吩噁嗪類化合物B的制備方法：

向干燥的25mL Schlenk反應(yīng)管中加入雙鹵化合物2,2’-二溴二苯醚(1.2mmol)，然后依次加入對(duì)苯二胺)(0.6mmol)、Pd(OAc)₂(0.06mmol,10mol％)、DPEphos(0.12mmol,20mol％)、叔丁醇鈉(3.6mmol)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入甲苯(2mL)，120℃反應(yīng)72h。反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)萃取，干燥，濃縮，柱色譜分離(石油醚：乙酸乙酯＝20:1，體積比)得到目標(biāo)產(chǎn)物B。

實(shí)施例3

結(jié)構(gòu)式如下的吩噁嗪類化合物C的制備方法：

向干燥的25mL Schlenk反應(yīng)管中加入雙鹵化合物2-溴-1-(2-溴苯氧基-4-氯)-苯(0.2mmol)，然后依次加入苯胺(0.22mmol)、Pd(OAc)₂(0.01mmol,5mol％)、DPEphos(0.02mmol,10mol％)、叔丁醇鈉(0.6mmol)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入甲苯(2mL)，120℃反應(yīng)15h。反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)萃取，干燥，濃縮，柱色譜分離(純石油醚)得到目標(biāo)產(chǎn)物C。

實(shí)施例4

結(jié)構(gòu)式如下的吩噻嗪類化合物D的制備方法：

向干燥的25mL Schlenk反應(yīng)管中加入雙鹵化合物2,2'-二溴二苯硫醚(0.2mmol)，然后依次加入苯胺(0.22mmol)、Pd₂(dba)₃(0.01mmol,5mol％)、BINAP(0.02mmol,10mol％)、叔丁醇鈉(0.6mmol)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入甲苯(2mL)，110℃反應(yīng)20h。反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)萃取，干燥，濃縮，柱色譜分離(純石油醚)得到目標(biāo)產(chǎn)物D。

實(shí)施例5

結(jié)構(gòu)式如下的吩噁嗪類化合物E的制備方法：

向干燥的25mL Schlenk反應(yīng)管中加入雙鹵化合物2,2’-二溴二苯醚(0.2mmol)，然后依次加入正辛胺(0.22mmol)、Pd(OAc)₂(0.01mmol,5mol％)、BINAP(0.02mmol,10mol％)、叔丁醇鈉(0.6mmol)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入甲苯(2mL)，100℃反應(yīng)24h。反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)萃取，干燥，濃縮，柱色譜分離(純石油醚)得到目標(biāo)產(chǎn)物E。

實(shí)施例6

結(jié)構(gòu)式如下的吩噻嗪類化合物F的制備方法：

向干燥的25mL Schlenk反應(yīng)管中加入雙鹵化合物2,2’-二溴二苯硫醚(1.2mmol)，然后依次加入對(duì)苯二胺(0.6mmol)、Pd₂(dba)₃(0.06mmol,10mol％)、BINAP(0.12mmol,20mol％)、叔丁醇鈉(3.6mmol)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入甲苯(2mL)，110℃反應(yīng)72h。反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)萃取，干燥，濃縮，柱色譜分離(石油醚：乙酸乙酯＝20:1，體積比)得到目標(biāo)產(chǎn)物F。

¹H NMR(400MHz,CDCl₃,SiMe₄):δ＝7.48(s,4H),7.11(d,J＝7.28Hz,4H),7.01-6.88(m,8H),6.51(d,J＝8.00Hz,4H)。

¹³C NMR(100MHz,CDCl₃,SiMe₄):δ＝143.74,140.35,130.35,127.21,126.98,123.23,122.79,117.86。

不同條件下制備吩噁嗪或吩噻嗪化合物見(jiàn)表1。

表1不同條件下制備吩噁嗪或吩噻嗪化合物

注：^a表示下列物質(zhì)的摩爾比，即雙鹵化合物：伯胺：鈀化合物：膦配體：堿

以上所述均為本發(fā)明的部分實(shí)施例，并非用來(lái)限制本發(fā)明。但凡依本發(fā)明內(nèi)容所做的均等變化與修飾，都為本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。