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CN1865244A - 酰亚胺基取代桥环化合物的合成方法 - Google Patents

酰亚胺基取代桥环化合物的合成方法 Download PDF

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CN1865244A
CN1865244A CN 200510050389 CN200510050389A CN1865244A CN 1865244 A CN1865244 A CN 1865244A CN 200510050389 CN200510050389 CN 200510050389 CN 200510050389 A CN200510050389 A CN 200510050389A CN 1865244 A CN1865244 A CN 1865244A
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CN
China
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imide
ring compound
synthetic method
reaction
substituted bridge
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Pending
Application number
CN 200510050389
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English (en)
Inventor
裴文
孙莉
余长泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University of Technology ZJUT
Original Assignee
Zhejiang University of Technology ZJUT
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Priority to CN 200510050389 priority Critical patent/CN1865244A/zh
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Abstract

本发明涉及一种酰亚胺基取代桥环化合物的合成方法,包括:以路易斯酸作为催化剂,如式(Ⅰ)的酰亚胺基取代α,β-不饱和酮与如式(Ⅱ)的五元环二烯烃在超声波辐射下于-20~150℃在有机溶剂中进行Diels-Alder反应,后处理得产物。本发明利用超声波辐射促进反应,加快了反应进程,缩短了反应时间,操作简便,降低了反应温度,节省了能耗,提高了产品收率,利于工业化生产;尤其离子液体催化体系可循环使用,不仅降低了成本,而且减少了废水对环境的污染。

Description

酰亚胺基取代桥环化合物的合成方法
(一)技术领域
本发明涉及一种酰亚胺基取代桥环化合物的合成方法。
(二)背景技术
含有酰亚胺基取代桥环的化合物具有一定的生物活性和生理活性,是农药和医药的重要中间体。另外,该类物质在合成手性药物和天然物方面也具有广泛的应用前景。
本发明的发明人曾经报道了二种合成酰亚胺基取代的成环化合物的方法。第一种是通过酰亚胺基取代α,β--不饱和酮与环戊二烯烃在二氯甲烷中的Diels-Alder反应,合成了一系列酰亚胺基取代的环加成产物,该方法存在收率低、反应时间长等缺点。第二种是通过酰亚胺基取代α,β-不饱和酮与五元环二烯烃在离子液体中的Diels-Alder反应,合成了一系列酰亚胺基取代的环加成产物,该方法收率虽然有所提高,但反应时间过长。用超声波辐射法进行化学合成也是一种有应用前景的绿色化学技术,具有反应时间短、产率高、选择性好、操作简单等优点。近年来关于超声波促进的Diels-Alder反应的研究也有大量地报道,并得到了迅猛地发展。因此,利用超声波辐射法进行酰亚胺基取代桥环化合物的合成也是一种有应用前景的创新性研究。
(三)发明内容
本发明目的在于提供一种操作简便、反应时间短、收率高、反应条件温和的合成酰亚胺基取代桥环化合物的方法。
所述的酰亚胺基取代桥环化合物的合成方法,包括:以路易斯酸作为催化剂,如式(I)的酰亚胺基取代α,β-不饱和酮与如式(II)的五元环二烯烃在超声波辐射下于-20~150℃在有机溶剂中进行Diels-Alder反应,后处理得产物;
其中R为芳基或C1~C10的烷基;R1、R2各自为氢或组成苯环;X为下列之一:-CH2-、
Figure A20051005038900052
Y为下列之一:-CH2-、-S-、-O-、-NH-。反应式如下:
Figure A20051005038900053
所述的溶剂分别为分子溶剂或离子液体。分子溶剂为二氯甲烷、甲苯、氯仿、四氢呋喃、四氯化碳、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜,优选为二氯甲烷或甲苯。离子液体优选为烷基咪唑四氟硼酸盐或烷基咪唑六氟磷酸盐,所述的烷基含碳原子数1~18;离子液体优选为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐或1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。
当用分子溶剂作为反应溶剂时,所述的后处理可以是:将反应液加入饱和碳酸氢钠溶液中和,用二氯甲烷萃取,水洗,干燥,浓缩,再经柱层析即得所述产物。
当用离子液体作为反应溶剂时,所述的后处理可以是:将反应液用甲苯萃取,水洗,干燥,浓缩,再经柱层析即得所述产物。回收的离子液体可以重复使用。
所述的超声波仪器为各类实验用或医用超声波清洗器,反应容器置于超声波仪器的水中进行反应。
用于普通的Diels-Alder反应时,所述的路易斯酸优选为碘化锌;用于不对称催化Diels-Alder反应时,所述的路易斯酸优选为结构如式(III)所示的手性1,4-二醇钛配合物。
Figure A20051005038900061
其中,Ar表示苯基、3,5-二甲基苯基或萘基;Z表示卤素原子。
所述的Diels-Alder反应温度优选为0~110℃;反应时间优选为0.1min~2h,更优选为1min~1h。
所述的酰亚胺基取代α,β-不饱和酮与五元环二烯烃的投料摩尔比优选为1∶1~10,更优选为1∶3~7。
本发明所述的合成方法步骤推荐如下:
在普通的Diels-Alder反应中,将酰亚胺取代α,β-不饱和酮与五元环二烯烃溶于二氯甲烷中,在催化剂催化下经超声波辐射反应半小时左右,加入饱和碳酸氢钠溶液,用二氯甲烷萃取,水洗数次,干燥,浓缩,经重结晶或柱层析分离,得所述桥环化合物。
在不对称催化Diels-Alder反应中,用氮气保护,将已干燥活化的分子筛粉末和手性1,4-二醇放入反应器中密封。充入氮气使反应体系无氧和绝对干燥,用注射器加入二氯甲烷,充分混合搅拌,再将TiX2(OPri)2的甲苯溶液加入反应体系,室温搅拌,在低温下,将酰亚胺基或内酰胺基取代的α,β-不饱和酮溶于二氯甲烷中先加入反应体系,搅拌数分钟后,再加入五元环二烯烃,经超声波辐射反应半小时后加入饱和碳酸氢钠溶液,用二氯甲烷萃取,水洗数次,干燥,浓缩,用柱层析分离,得所述桥环化合物。最终产品用红外光谱、核磁共振谱和质谱进行了鉴定。
本发明利用超声波辐射促进反应,加快了反应进程,缩短了反应时间,操作简便,降低了反应温度,节省了能耗,提高了产品收率,利于工业化生产。尤其离子液体催化体系可循环使用,不仅降低了成本,而且减少了废水对环境的污染。
(四)具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明,但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1  1-丁内酰胺基-3-苯基丙烯酮与环戊二烯进行Diels-Alder反应
在50mL单口烧瓶中加入5mL二氯甲烷和0.22克(1mmol)1-丁内酰胺基-3-苯基丙烯酮,然后加入0.15克(0.5mmol)碘化锌和0.5mL(5mmol)环戊二烯,置入超声波水槽中经超声波辐射(40KHz,50W)30min,加入20mL饱和碳酸氢钠溶液,用二氯甲烷萃取(3×5mL),水洗2次,干燥,浓缩,经柱层析(石油醚∶乙酸乙酯=9∶1V/V)得白色针状晶体0.2克,熔点75~77℃,收率71%。IR:ν=2989,1730,1686,1458,1346,1328,1286,1247,1219,1020,793cm-1.1H NMR(400MHz,CDCl3):δ=1.55(m,1H,H7),1.96(m,1H,H7′),2.02(m,2H,H17),2.58(m,2H,H16),2.98(s,1H,H1),3.38(m,2H,H16),3.77(m,2H,H18),4.20(dd,J=3.4,4.9Hz 1H,H5),5.90(dd,J=2.74,11.11Hz,1H,H2),6.51(dd,J=3.22,10.96Hz,1H,H3),7.24(m,5H,Ph-6).
实施例2  1-丁二酰亚胺基-2-丁烯酮与环戊二烯进行Diels-Alder反应
在50mL单口烧瓶中加入5mL 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和0.17克(1mmol)1-丁二酰亚胺基-2-丁烯酮,然后加入0.15克(0.5mmol)碘化锌和0.5mL(5mmol)环戊二烯,置入超声波水槽中经超声波辐射(40KHz,50W)25min,用甲苯萃取(3×5mL),水洗2次,干燥,浓缩,经柱层析(石油醚∶乙酸乙酯=2∶1V/V)得白色针状晶体0.22克,熔点88~89℃,收率93.3%。IR:ν=2975,2872,1795,1746,1709,1429,1371,1317,1253,1183cm-11H NMR(400MHz,CDCl3):δ=1.18(d,J=7.2,3H,Me-6),1.46(dd,J=9,1.6Hz,1H,H-7a),1.63(d,J=8.8,1H,H-7b),2.05(m,1H,H-1),2.54(s,1H,H-6),2.8(s,4H,H-11,H-12),3.07(s,1H,H-4),3.24(dd,J=3.6,4Hz,1H,H-5),5.91(dd,J=2.6,6Hz,1H,H-2),6.24(dd,J=3.4,6Hz,1H,H-3)。MS:m/z=233(M+,0.2%),168(14.3%),69(76%),66(基峰)。
实施例3  1-丁二酰亚胺基-2-丁烯酮与环戊二烯进行Diels-Alder反应
在氮气流中,将已干燥活化的4A分子筛粉末0.4克和光学活性(2R,3R)-(-)-1,1,4,4-四-(1-萘基)-2,3-(缩丙酮)-1,4-丁二醇0.15克(0.22mmol)置入25mL反应器中密封。充入氮气使反应体系无氧和绝对干燥,用注射器加入3mL二氯甲烷,充分混合搅拌,再将0.2mL TiCl2(OPri)2的甲苯溶液(0.87mol/L)加入反应体系,室温搅拌1小时,再将温度降至-10℃,把0.17克(1mmol)1-丁二酰亚胺基-2-丁烯酮溶于4mL二氯甲烷先加入反应体系,搅拌数分钟后,再加入环戊二烯1mL(10mmol),置入超声波水槽中经超声波辐射(40KHz,50W)30min,加入20mL饱和碳酸氢钠溶液,用二氯甲烷萃取(3×5mL),水洗2次,干燥,浓缩,经柱层析(石油醚∶乙酸乙酯=2∶1V/V)得白色针状晶体0.17克,熔点113~114℃,收率73%,对映体过量92%e.e.。
实施例4  1-丁内酰胺基-2-丁烯酮与环戊二烯进行Diels-Alder反应
在50mL单口烧瓶中加入5mL二氯甲烷和0.15克(1mmol)1-丁内酰胺基-2-丁烯酮,然后加入0.15克(0.5mmol)碘化锌和0.5mL(5mmol)环戊二烯,置入超声波水槽中经超声波辐射(40KHz,50W)25min,加入20mL饱和碳酸氢钠溶液,用二氯甲烷萃取(3×5mL),水洗2次,干燥,浓缩,经柱层析(石油醚∶乙酸乙酯=10∶1V/V)得淡红色油状液体0.17克,收率78%。IR:ν=2962,1735,1691,1363,1327,1289,1249,1217,808cm-11H NMR(400MHz,CDCl3):δ=1.11(d,J=7.06Hz,3H,Me-3),1.42(d,J=1.41Hz,1H,H7),1.44(d,J=1.43Hz,1H,H7′),2.00(m,2H,H12),2.1(m,1H,H1),2.51(s,1H,H6),2.63(m,2H,H11),3.22(s,1H,H4),3.54(dd,J=3.9,3.8Hz,2H,H5),3.78(m,2H,H13),5.75(dd,J=2.71,11.22Hz,1H,H2),6.35(dd,J=3.13,11.01Hz,1H,H3)。
实施例5  1-丁二酰亚胺基-3-苯基丙烯酮与环戊二烯进行Diels-Alder反应
在50mL单口烧瓶中加入5mL 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐和0.23克(1mmol)1-丁二酰亚胺基-3-苯基丙烯酮,然后加入0.15克(0.5mmol)碘化锌和0.5mL(5mmol)环戊二烯,置入超声波水槽中经超声波辐射(40KHz,50W)30min,用甲苯萃取(3×5mL),水洗2次,干燥,浓缩,用乙醇重结晶得白色针状晶体0.25克,熔点126~127℃(文献值:127~128℃),收率85%。
实施例6  1-邻苯二甲酰亚胺基-3-苯基丙烯酮与环戊二烯进行Diels-Alder反应
在50mL单口烧瓶中加入5mL甲苯和0.28克(1mmol)1-邻苯二甲酰亚胺基-3-苯基丙烯酮,然后加入0.15克(0.5mmol)碘化锌和0.5mL(5mmol)环戊二烯,置入超声波水槽中经超声波辐射(40KHz,50W)30min,加入20mL饱和碳酸氢钠溶液,用二氯甲烷萃取(3×5mL),水洗数次,干燥,浓缩,用乙醇重结晶得白色片状晶体0.22克,熔点142~143℃(文献值:141~142℃),收率64%。
实施例7  1-丁二酰亚胺基-3-间硝基苯基丙烯酮与环戊二烯进行Diels-Alder反应
在50mL单口烧瓶中加入5mL二氯甲烷和0.27克(1mmol)1-丁二酰亚胺基-3-间硝基苯基丙烯酮,然后加入0.15克(0.5mmol)碘化锌和0.5mL(5mmol)环戊二烯,置入超声波水槽中经超声波辐射(40KHz,50W)30min,加入20mL饱和碳酸氢钠溶液,用二氯甲烷萃取(3×5mL),水洗2次,干燥,浓缩,用乙醇重结晶得白色片状晶体0.24克,熔点123~125℃(文献值:123~124℃),收率71%。
实施例8  1-邻苯二甲酰亚胺基-2-丁烯酮与环戊二烯进行Diels-Alder反应
在50mL单口烧瓶中加入5mL二氯甲烷和0.21克(1mmol)1-邻苯二甲酰亚胺基-2-丁烯酮,然后加入0.15克(0.5mmol)碘化锌和0.5mL((5mmol)环戊二烯,置入超声波水槽中经超声波辐射(40KHz,50W)25min,加入20mL饱和碳酸氢钠溶液,用二氯甲烷萃取(3×5mL),水洗2次,干燥,浓缩,经柱层析(石油醚∶乙酸乙酯=3∶1V/V)得白色粒状晶体0.2克,熔点143~144℃,收率71%。IR:ν=2970,2869,1795,1751,1713,1469,1368,1323,1273,1176,1134,1113cm-11NMR(400MHz,CDCl3):δ=1.2(d,J=7.6,3H,Me-6),1.47(dd,J=8.8,1.6Hz,1H,H-7a),1.70(d,J=8.4,1H,H-7b),2.18(m,1H,H-1),2.56(s,1H,H-6),3.16(s,1H,H-4),3.49(dd,J=3.6,4.4Hz,1H,H-5),5.90(dd,J=2.8,5.4Hz,1H,H-2),6.36(dd,J=3.2,5.6Hz,1H,H-3),7.84(m,2H,ph-5),7.96(m,2H,ph-5)。MS:m/z=281(M+,0.3%),216(14.6%),174(14.7%),69(69%),66(基峰)。
实施例9  1-邻苯二甲酰亚胺基-3-对硝基苯基丙烯酮与环戊二烯进行Diels-Alder反应
在50mL单口烧瓶中加入5mL二氯甲烷和0.32克(1mmol)1-邻苯二甲酰亚胺基-3-对硝基苯基丙烯酮,然后加入0.15克(0.5mmol)碘化锌和0.5mL(5mmol)环戊二烯,置入超声波水槽中经超声波辐射(40KHz,50W)30min,加入20mL饱和碳酸氢钠溶液,用二氯甲烷萃取(3×5mL),水洗2次,干燥,浓缩,用乙醇重结晶得白色粒状晶体0.25克,熔点155~156℃,收率65%。IR:ν=2991,1793,1744,1711,1603,1519,1468,1349,1296cm-11NMR(400MHz,CDCl3):δ=1.68(dd,J=8.6,1.8Hz,1H,H-7a),1.89(d,J=8.7,1H,H-7b),3.15(s,1H,H-1),3.40(s,1H,H-6),3.57(d,J=4.88,1H,H-4),4.14(dd,J=4,4.5Hz,1H,H-5),6.06(dd,J=2.3,5.6Hz,1H,H-2),6.54(dd,J=3.0,5.6Hz,1H,H-3),7.48(d,J=8.5,2H,ph-6),7.86(m,2H,ph-5),7.97(m,2H,ph-5),8.17(d,J=8.5,2H,ph-6)。MS:m/z=322(M+,36.9%),176(基峰),102(93.7%),76(80.5%),66(70%)。
实施例10  1-邻苯二甲酰亚胺基-3-间硝基苯基丙烯酮与环戊二烯进行Diels-Alder反应
在50mL单口烧瓶中加入5mL甲苯和0.32克(1mmol)1-邻苯二甲酰亚胺基-3-间硝基苯基丙烯酮,然后加入0.15克(0.5mmol)碘化锌和0.5mL(5mmol)环戊二烯,置入超声波水槽中经超声波辐射(40KHz,50W)30min,加入20mL饱和碳酸氢钠溶液,用二氯甲烷萃取(3×5mL),水洗2次,干燥,浓缩,用乙醇重结晶得白色粒状晶体0.27克,熔点142~144℃(文献值:143~145℃),收率69%。
实施例11  1-丁二酰亚胺基-2-丁烯酮与噻吩进行Diels-Alder反应
在50mL单口烧瓶中加入5mL二氯甲烷和0.17克(1mmol)1-丁二酰亚胺基-2-丁烯酮,然后加入0.32克(1mmol)碘化锌和0.8mL(10mmol)噻吩,置入超声波水槽中经超声波辐射(40KHz,50W)45min,加入20mL饱和碳酸氢钠溶液,用二氯甲烷萃取(3×5mL),水洗2次,干燥,浓缩,经柱层析(石油醚∶乙酸乙酯=3∶1V/V)得白色针状晶体0.07克,熔点94~95℃,收率28%。IR:ν=cm-11H NMR(400MHz,CDCl3):δ=。MS:m/z=251(M+,0.3%),168(29.7%),84(基峰),69(71.9%)。
实施例12  1-丁二酰亚胺基-3-苯基丙烯酮与呋喃进行Diels-Alder反应
在50mL单口烧瓶中加入5mL二氯甲烷和0.23克(1mmol)1-丁二酰亚胺基-3-苯基丙烯酮,然后加入0.32克(1mmol)碘化锌和0.7mL(10mmol)呋喃,置入超声波水槽中经超声波辐射(40KHz,50W)45min,加入20mL饱和碳酸氢钠溶液,用二氯甲烷萃取(3×5mL),水洗2次,干燥,浓缩,经柱层析(石油醚∶乙酸乙酯=3∶1V/V)得白色粒状晶体0.12克,熔点123~124℃,收率40%。IR:ν=cm-11H NMR(400MHz,CDCl3):δ=。MS:m/z=297(M+,0.2%),229(47.1%),131(77.5%),68(基峰)。
实施例13  1-丁二酰亚胺基-3-苯基丙烯酮与吡咯进行Diels-Alder反应
在50mL单口烧瓶中加入5mL二氯甲烷和0.23克(1mmol)1-丁二酰亚胺基-3-苯基丙烯酮,然后加入0.32克(1mmol)碘化锌和0.67mL(10mmol)吡咯,置入超声波水槽中经超声波辐射(40KHz,50W)45min,加入20mL饱和碳酸氢钠溶液,用二氯甲烷萃取(3×5mL),水洗2次,干燥,浓缩,经柱层析(石油醚∶乙酸乙酯=2∶1V/V)得白色片状晶体0.08克,熔点126~127℃,收率27%。IR:ν=cm-11H NMR(400MHz,CDCl3):δ=。MS:m/z=296(M+,0.1%),229(34.1%),131(67.9%),67(基峰)。
实施例14  1-邻苯二甲酰亚胺基-2-己烯酮与环戊二烯进行Diels-Alder反应
在50mL单口烧瓶中加入5mL二氯甲烷和0.24克(1mmol)1-邻苯二甲酰亚胺基-2-己烯酮,然后加入0.15克(0.5mmol)碘化锌和0.5mL(5mmol)环戊二烯,置入超声波水槽中经超声波辐射(40KHz,50W)30min,加入20mL饱和碳酸氢钠溶液,用二氯甲烷萃取(3×5mL),水洗2次,干燥,浓缩,经柱层析(石油醚∶乙酸乙酯=10∶1V/V)得白色针状晶体0.22克,熔点79~81℃,收率72%。
实施例15  1-丁内胺基-2-己烯酮与环戊二烯进行Diels-Alder反应
在50mL单口烧瓶中加入5mL二氯甲烷和0.18克(1mmol)1-丁内胺基-2-己烯酮,然后加入0.15克(0.5mmol)碘化锌和0.5mL(5mmol)环戊二烯,置入超声波水槽中经超声波辐射(40KHz,50W)30min,加入20mL饱和碳酸氢钠溶液,用二氯甲烷萃取(3×5mL),水洗2次,干燥,浓缩,经柱层析(石油醚∶乙酸乙酯=10∶1V/V)得淡红色油状液体0.18克,收率73%。
实施例16  1-丁内酰胺基-3-苯基丙烯酮与环戊二烯进行Diels-Alder反应
在50mL单口烧瓶中加入5mL二氯甲烷和0.22克(1mmol)1-丁内酰胺基-3-苯基丙烯酮,然后加入0.15克(0.5mmol)碘化锌和0.2mL(2mmol)环戊二烯,置入超声波水槽中经超声波辐射(40KHz,50W)10min,加入20mL饱和碳酸氢钠溶液,用二氯甲烷萃取(3×5mL),水洗2次,干燥,浓缩,经柱层析(石油醚∶乙酸乙酯=10∶1V/V)得白色针状晶体0.23克,熔点75~77℃,收率81%。

Claims (10)

1、一种酰亚胺基取代桥环化合物的合成方法,包括:以路易斯酸作为催化剂,如式(I)的酰亚胺基取代α,β-不饱和酮与如式(II)的五元环二烯烃在超声波辐射下于-20~150℃在有机溶剂中进行Diels-Alder反应,后处理得产物;
Figure A2005100503890002C1
其中R为芳基或C1~C10的烷基;R1、R2各自为氢或组成苯环;X为下列之一:-CH2-、
Figure A2005100503890002C2
Y为下列之一:-CH2-、-S-、-O-、-NH-。
2、如权利要求1所述酰亚胺基取代桥环化合物的合成方法,其特征在于所述的R为下列之一:苯基、硝基苯基、甲基、丙基。
3、如权利要求1所述酰亚胺基取代桥环化合物的合成方法,其特征在于所述的有机溶剂为下列之一或一种以上的任意组合:二氯甲烷、甲苯、三氯甲烷、四氢呋喃、四氯化碳、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜。
4、如权利要求1所述酰亚胺基取代桥环化合物的合成方法,其特征在于所述的有机溶剂为离子液体,离子液体为烷基咪唑四氟硼酸盐或烷基咪唑六氟磷酸盐,所述的烷基含碳原子数1~18。
5、如权利要求4所述酰亚胺基取代桥环化合物的合成方法,其特征在于所述的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐或1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。
6、如权利要求1所述酰亚胺基取代桥环化合物的合成方法,其特征在于所述的路易斯酸为碘化锌。
7、如权利要求1所述酰亚胺基取代桥环化合物的合成方法,其特征在于所述的Diels-Alder反应为不对称催化反应,所述的路易斯酸为如式(III)的手性1,4-二醇钛配合物;
Figure A2005100503890003C1
其中,Ar代表苯基、3,5-二甲基苯基或萘基;Z代表卤原子。
8、如权利要求1~7之一所述酰亚胺基取代桥环化合物的合成方法,其特征在于所述的反应温度为0~110℃,反应时间为0.1min~2h。
9、如权利要求8所述酰亚胺基取代桥环化合物的合成方法,其特征在于所述的酰亚胺基取代α,β-不饱和酮与五元环二烯烃的投料摩尔比为1∶1~10。
10、如权利要求9所述酰亚胺基取代桥环化合物的合成方法,其特征在于酰亚胺基取代α,β-不饱和酮与五元环二烯烃的投料摩尔比为1∶3~7,所述的反应时间为1min~1h。
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