[发明专利]一种由离子液体催化合成N-芳基噁唑烷-2-酮类化合物的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种由离子液体催化合成N-芳基噁唑烷-2-酮类化合物或手性N-芳基噁唑烷-2-酮类化合物的方法。

背景技术

噁唑烷酮是一类重要的有机杂环化合物，在许多领域(医药、农药、聚合物和有机合成中间体等)都有着广泛的应用。在医药领域，可用作抗菌剂、肌肉松弛剂、5-羟色胺受体激动剂等(Bioorganic&Medicinal Chemistry 14(2006)4227–4240)、(Chemical Reviews 105(2005)529-542)。自上世纪九十年代以来，不断有噁唑烷酮类新药上市，如：佐米曲普坦、利奈唑酮等。在农药领域，噁唑烷酮环的引入可以增强除草剂的除草活性。因此，被广泛用来合成高效除草剂。在聚合物领域，由于噁唑烷酮环具有很高的耐热性，可提高聚合物的耐热性、绝缘性和阻燃性，因此可以用来合成和改性聚合物。在有机合成中间体领域，噁唑烷酮作为一种氨基甲酸内酯，可用于合成手性氨基酸、硫醚、氨基醇、磷酸酯化试剂等(Journal of Medicinal Chemistry 51(2008)6558-6562)。总之，噁唑烷酮类化合物在医药、工业生产以及日常生活中均有着重要的用途。

由于噁唑烷酮是一类重要的化合物，因此关于它的合成则有着许多研究，进而一系列的合成方法被发现和发展。常见的合成方法有下面几类：

第一类是以氨基醇类化合物为原料，分别与光气及其衍生物反应(Journal of the American Chemical Society 78(1956)4962-4965)；与CO/O₂反应(Journal of Catalysis 227(2004)542-546)、(The Journal of Organic Chemistry 68(2003)601-604)；与CO₂直接反应(Organic Letters 6(2004)2885-2888)；与碳酸二甲酯或碳酸二乙酯反应(Journal of Catalysis 197(2001)91-97)、(Advanced Synthesis&Catalysis 349(2007)1671-1675)等生成噁唑烷酮类化合物。上述的一些方法存在着使用有毒的原料、昂贵的催化剂、反应条件苛刻(高温、高压、反应时间长)、安全性较差等问题。

第二类是以异氰酸酯和环氧化合物为原料，铵盐(The Journal of Organic Chemistry 23(1958)1922-1924)、卤化物(Tetrahedron Letters 12(1971)809-812)或金属配合物(锂、铬、钒、稀有金属等)(Chemistry Communications 50(2014)15187-15190)、(RSC Advances 4(2014)31345-31352)、(ChemCatChem 7(2015)1145-1151)等为催化剂，反应生成噁唑烷酮。这些方 法存在着一些缺陷，包括使用有毒的异氰酸酯为原料，有毒的卤化物或昂贵的金属配合物为催化剂，需要较高的反应温度和较长的反应时间等。

由于上述两大类方法都存在着使用有毒原料的问题，因此为了环保考虑，科研工作者发展了一类由氨基甲酸酯和环氧化合物为原料反应生成噁唑烷酮的方法。该方法使用了无毒的起始原料，引起了科研工作者的极大兴趣。关于该方法已经发展了许多催化体系，如：双金属氧化物(Catalysis Communications 28(2012)13–17)、金属配合物(Organic Letters 7(2005)1983-1985)、碱性试剂(The Journal of Organic Chemistry 29(1964)379-382)等，但仍然存在着一些问题，如环氧化合物大大过量，催化剂昂贵、有毒，反应温度过高，反应时间过长等。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种由离子液体催化合成N-芳基噁唑烷-2-酮类化合物或手性N-芳基噁唑烷-2-酮类化合物的方法。与现有技术相比较，本发明方法使用了离子液体这一“绿色溶剂”代替了传统的金属氧化物催化剂、金属配合物催化剂或碱性试剂催化剂等，解决了传统催化剂污染大的问题。本发明方法反应条件温和、反应操作简单安全、反应不需要添加任何有机溶剂，环境友好等。并且本发明方法可以应用于芳氨基甲酸乙酯与手性环氧化合物反应，得到对映选择性(ee)大于99.9％的手性N-芳基噁唑烷-2-酮类化合物。