本研究旨在探讨合成氯甲酸-9-芴基甲酯的方法,希望通过这项研究为相关领域的合成与应用的研究提供参考依据。
背景:芴类衍生物在材料、化工、医药等领域具有广泛的应用前景。芴分子的独特联苯结构使得其2、7、9位碳原子易于进行结构修饰,从而引入多种官能团,形成不同的衍生物。其中,9-取代的芴衍生物的研究和开发备受关注。例如,商品化的抑草丁(flurenol)和氯甲丹(clorflurenol)已在世界各国广泛应用。在固相多肽合成领域,甲酸-9-芴基甲酯类衍生物占据重要地位,引发了以9-芴甲氧羰基(FMOC)为基础的多肽自动合成仪的诞生。在FMOC合成方法中,通常选用羧基树脂如王氏树脂作为固定相,常用的FMOC试剂包括氯甲酸-9-芴基甲酯(Fmoc-Cl)和芴甲氧羰酰琥珀酰亚胺。
合成:
以芴和甲酸乙酯为原料,通过催化、还原反应制备得到了9-芴甲醇,9-芴甲醇与双(三氯甲基)碳酸酯反应,再与系列取代胺反应得到氯甲酸-9-芴基甲酯。
1.方法
合成氯甲酸-9-芴基甲酯主要是以9-芴甲醇和光气( 或双光气、固体光气) 为原料,在选择的溶剂中,低温条件下一步反应生成。固体光气( bis( trichloromethyl) carbonate,BTC) 为白色结晶固体,有类似光气的化学性质,且毒性较小,反应条件较简单。而且BTC在化学反应中完全可替代剧毒的光气合成相关的相关产品,所以选择以固体光气为原料之一。四氢呋喃作为一种性能优良的溶剂,与原料9-芴甲醇和产物氯代甲酸-9-芴甲酯有较好的溶解性,所以选择其作为反应溶剂。最后在无水条件下,将一定量9-芴甲醇溶于四氢呋喃中,冰浴下将此溶液缓慢滴加到溶有适量固体光气的四氢呋喃溶液中,可加入吡啶作为催化剂加快反应速度,滴加完毕后,室温搅拌数小时。用TLC检测原料是否反应完全。
2.实验步骤
(1)9-芴甲醇的合成
称取4.2 g芴( 25.3 mmol) 于装有回流冷凝管的100 mL三口烧瓶中,加入50 mL二氯甲烷,25 mL甲酸乙酯( 27.0 mmol),搅拌溶解后,再缓慢加入3.3 g NaH ( 13.8 mmol) 。加热回流搅拌12 h后,用薄层色谱法( thin layer chromatography,TLC) 监测原料反应完全。反应液慢慢倒入40 g冰水混合液中,搅拌,分去有机相。水层用石油醚洗涤2 次后,加入冰乙酸中和,溶液逐渐变厚至有大量白色固体出现,加入适量二氯甲烷溶解固体,收集有机相,水层用二氯甲烷萃取2 次,合并。有机相用饱和NaHCO3溶液洗涤,用无水硫酸钠干燥。蒸去二氯甲烷后,加入18 mL甲醇,在冰浴中缓慢加入0.7 g硼氢化钾( 12.0 mmol),常温搅拌2.5 h,用TLC监测原料反应完全。反应液倒入100 mL水中,搅拌,慢慢加入冰乙酸中和,得淡黄色沉淀,抽滤,水洗,干燥,得到白色或淡黄色针状晶体9-芴甲醇。
(2)氯甲酸-9-芴基甲酯的合成
将1.20克三光气(4.0 mmol)和10.0毫升四氢呋喃加入带有磁力搅拌器的三口瓶中,然后在冰浴中缓慢滴加0.4毫升吡啶(5.0 mmol)。接着,缓慢将溶解于30.0毫升中的2.01克(10.1 mmol)芴甲醇滴入混合物中。在30℃条件下反应3小时,使用薄层色谱法(TLC)监测反应物完全反应,然后过滤除去白色不溶物(此步骤中的滤液可直接进行下一步的胺接反应),旋转蒸发溶剂,干燥,再经重结晶得到白色固体氯甲酸-9-芴基甲酯。产物氯甲酸-9-芴基甲酯为2.46克,熔点为61~63℃。
参考文献:
[1]褚建波,陈启云.取代氨基甲酸-9-芴基甲酯类化合物的合成研究[J].河南科技大学学报(医学版),2016,34(01):16-19.DOI:10.15926/j.cnki.issn1672-688x.2016.01.005.