一种含硒4-吡咯啉-2-酮类化合物的制备方法

本发明属于化学合成，涉及一种含硒4-吡咯啉-2-酮类化合物的制备方法。

背景技术：

1、含硒有机化合物具有独特的理化性质，包括高抗氧化性、高亲脂性和良好的细胞膜渗透性，在医药、食品和材料等领域应用广泛。人们开发了大量向有机分子中引入含硒基团的方法，例如使用二烃基二硒醚可以在过渡金属催化剂、化学氧化剂、光照、电解和/或高温条件下实现各种硒化反应。此外，通过二硒化物与自由基中间体的硒原子转移也能实现硒官能化反应。尽管硒化反应已经取得了巨大的进展，但在这些反应中通常会产生有毒废料，需要使用苛刻的反应条件，并且存在着硒原子经济性低的问题。

2、4-吡咯啉-2-酮(也称1,3-二氢吡咯-2-酮或α,β-不饱和γ-内酰胺)衍生物广泛存在于如cyanogramide，violacein，diaporthalasin，sagassumlactam，cespitulactam k，denigrin d和at-2hm-iso-dncc-431等天然生物碱或临床药物分子中。传统上，4-吡咯啉-2-酮可以在ru3(co)12催化和高温高压条件下从α,β-不饱和亚胺、co和烯烃合成，这些方法高度依赖高温条件下的过渡金属催化，在产业应用上受到很大的限制。有研究发现，4-吡咯-2-酮可以通过3-氮杂-1,5-二烯环化反应得到，然而因为底物和产物对自由基、亲电试剂和氧化环境都较为敏感(容易发生低聚和氧化分解等副反应)，目前这类反应较少，且严格局限于磺化反应和活性烷基的烷基化反应。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种含硒4-吡咯啉-2-酮类化合物的制备方法。本发明在温和、清洁的条件下从脆弱、易得的非环原料(如3-氮杂-1,5-二烯)出发，开发新的硒环化方法，无需使用化学氧化剂和过渡金属试剂，具有良好的区域选择性、广泛的底物适用范围和高度的硒原子经济性。

2、本发明的目的是这样实现的：

3、一种含硒4-吡咯啉-2-酮类化合物的制备方法，以化合物1和化合物2为原料制备含硒4-吡咯啉-2-酮类化合物3；反应路线如下：

4、

5、其中：a为4czipn催化的光电联合催化硒化/环化反应；b为无需光催化剂的光电联合催化硒化/环化反应；c为n-羟基邻苯二甲酰亚胺催化的电催化硒化/环化反应；

6、r1为c1-6的烷基，乙酸甲酯基或苯硒基；

7、r2为所述r5为h、苯基、一个或多个c1-6烷基或环烷基、一个或多个c1-6烷氧基或苄氧基、一个或多个卤素或一个或多个卤素取代的卤代c1-6烷基；r3为c1-12烷基、环己烯基或甲氧基乙基；所述r6为h、一个或多个c1-6烷基、一个或多个c1-6烷氧基、一个或多个卤素；

8、r4为h或c1-6的烷基；

9、r7为c1-6的烷基、苄基或所述m为c或n；所述r9为h、一个或多个c1-6烷基、一个或多个c1-6烷氧基、一个或多个卤素。

10、本发明所用的术语“卤素”是指氟、氯、溴或碘。本发明所用的术语“c1-6烷基或环烷基”是指具有1-6个碳原子的饱和的直链或支链烃基或环烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、异己基等，优选甲基、乙基、丙基、异丙基、叔丁基、异丁基、环丙基、环戊基或环己基。本发明所用的术语“c1-6烷氧基”，是指具有1-6个碳原子的饱和的直链或支链烷氧基，例如甲氧基、乙氧基、叔丁氧基等。本发明所用术语“卤素取代的c1-6烷基”指的是一个或多个卤素取代的具有1-6个碳原子的饱和的直链或支链烃基，比如二氟甲基、三氟甲基等。

11、本发明化合物中，r5可以独立的为邻位、间位或对位，可以邻位、间位或/和对位同时取代，也可以单独取代。

12、本发明化合物中，r6可以独立的为邻位、间位或对位，可以邻位、间位或/和对位同时取代，也可以单独取代。

13、本发明化合物中，r9可以独立的为邻位、间位或对位，可以邻位、间位或/和对位同时取代，也可以单独取代。

14、优选的，上述化合物中，r1为甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、乙酸甲酯基或苯硒基。

15、优选的，上述化合物中，r2为其中r5为h、4-me、4-et、4-meo、4-bno、4-cl、4-br、4-f、4-cf3、4-ph、3-cl、3-cf3、2-f、3,5-(cf3)2或2,4-cl2；

16、优选的，上述化合物中，r3为环己烯基或甲氧基乙基，其中r6为h、3-meo、4-cl、2-cl、3-cl、4-me、4-meo；

17、优选的，上述化合物中，r4为h或me；

18、优选的，上述化合物中，r7为me、苄基或所述m为c；所述r9为h、2-me、3-me、4-me、4-meo、3,5-me2、4-tbu、3-cl、4-cl或3,4-cl2。

19、本发明式3化合物选自：

20、1-苄基-5-(4-氟苯基)-3,4-二甲基-3-((苯硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3a)

21、1-苄基-3,4-二甲基-5-苯基-3-((苯硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3b1)

22、1-苄基-3,4-二甲基-3-((苯硒基)甲基)-5-(对甲苯基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3b2)

23、1-苄基-5-(4-乙基苯基)-3,4-二甲基-3-((苯硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3b3)

24、1-苄基-5-(4-甲氧基苯基)-3,4-二甲基-3-((苯硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3b4)

25、1-苄基-5-(4-(苄氧基)苯基)-3,4-二甲基-3-((苯硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3b5)

26、1-苄基-5-(4-氯苯基)-3,4-二甲基-3-((苯硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3b6)

27、1-苄基-5-(4-溴苯基)-3,4-二甲基-3-((苯硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3b7)

28、1-苄基-3,4-二甲基-3-((苯硒基)甲基)-5-(4-(三氟甲基)苯基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3b8)

29、1-苄基-5-(3-氯苯基)-3,4-二甲基-3-((苯硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3c1)

30、1-苄基-3,4-二甲基-3-((苯硒基)甲基)-5-(3-(三氟甲基)苯基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3c2)

31、1-苄基-5-(2-氟苯基)-3,4-二甲基-3-((苯硒基)甲基)-1,3-二氢-2h-吡咯-2-酮(3c3)

32、1-苄基-5-(3,5-双(三氟甲基)苯基)-3,4-二甲基-3-((苄硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3c4)

33、1-苄基-5-(2,4-二氯苯基)-3,4-二甲基-3-((苄硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3c5),1-苄基-3,4-二甲基-3-((苄硒基)甲基)-5-(噻吩-2-基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3d)

34、1-苄基-4-乙基-3-甲基-5-苯基-3-((苄硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3e1)

35、5-([1,1'-联苯基]-4-基)-1-苄基-4-乙基-3-甲基-3-((苄硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3e2)

36、1-苄基-3-甲基-5-苯基-3-((苄硒基)甲基)-4-丙基-1h-吡咯-2(3h)-酮(3f1)

37、1-苄基-4-丁基-3-甲基-5-苯基-3-((苄硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3f2)

38、1-苄基-3-甲基-4,5-二苯基-3-((苄硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3f3)

39、甲酸甲酯2-(1-苄基-4-甲基-5-氧代-2-苯基-4-((苄硒基)甲基)-4,5-二氢-1h-吡咯-3-基)乙酸酯(3g)

40、1-苄基-3-甲基-5-苯基-4-(苄硒基)-3-((苄硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3i)

41、1-(2-氯苄基)-3,4-二甲基-3-((苄硒基)甲基)-5-(对甲苯基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3j)

42、4-乙基-1-(3-甲氧基苄基)-3-甲基-5-苯基-3-((苄硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3k1)

43、1-(4-氯苄基)-4-乙基-3-甲基-5-苯基-3-((苄硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3k2)

44、1-(3-氯苄基)-3,4-二甲基-3-((苄硒基)甲基)-5-(对甲苯基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3l1)

45、3,4-二甲基-1-(4-甲基苄基)-3-((苄硒基)甲基)-5-(对甲苯基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3l2)

46、1-(4-甲氧基苄基)-3,4-二甲基-3-((苄硒基)甲基)-5-(对甲苯基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3l3)

47、1-(4-氟苄基)-3,4-二甲基-5-苯基-3-((苄硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3m)

48、5-(4-氟苯基)-3,4-二甲基-3-((苄硒基)甲基)-1-丙基-1h-吡咯-2(3h)-酮(3n)

49、5-(3-氯苯基)-1-十二烷基-3,4-二甲基-3-((苄硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3o)

50、5-(4-乙基苯基)-1-(2-甲氧基乙基)-3,4-二甲基-3-((苄硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3p)

51、1-环己基-5-(4-氟苯基)-3,4-二甲基-3-((苄硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3q)

52、4-乙基-3-甲基-1,5-二苯基-3-((苄硒基)甲基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3r)

53、1-苄基-4-甲基-3-((苄硒基)甲基)-5-(4-(三氟甲基)苯基)-1h-吡咯-2(3h)-酮(3s)。

54、上述方法中，a条件为在装有碳布(cc)阳极和铂片阴极的一体式电解池中电解反应，电解质为bu4nbf4，使用光催化反应，光催化剂为4czipn、ir(ppy)3或ru(bpy)3cl2；b条件为石墨毡(gf)作为阳极，使用4czipn作为光催化剂光催化反应，或者不加入光催化剂使用395nm的辐照，2.0ma恒电流条件下室温反应；c条件为在没有光催化剂和光照的条件下，电解质为二茂铁(fc)或nhpi为电解质，在空气氛围中q＝1.24f/mol电解反应。

55、优选的，条件a中光催化剂用量为2-5mol％，在1.5ma恒电流条件下室温反应。

56、优选的，上述反应的溶剂为三氟乙醇(tfe)、六氟异丙醇(hfip)或1,2-二氯乙烷中的一种或几种混合。进一步，反应溶剂为1,2-二氯乙烷和六氟异丙醇(dce/hfip)以体积比为1-9：1的混合物。

57、本发明提供上述式3化合物在制备光学元器件中的应用。本发明所述式3化合物具有强吸收光的能力，可用作光学元器件的开发。在光学器件领域，可吸收光的产物可以被用作光吸收层或光透射层，以实现对特定波长光的选择性吸收或透射，提高光学器件的效率。例如，在太阳能电池中，可吸光产物可以作为光吸收层，将阳光中的特定波长光吸收转化为电能，从而提高太阳能电池的能量转换效率。可吸收光的产物还可以用于光学涂料和光学薄膜的制备。通过将产物均匀涂覆在透明基材上，可以赋予基材特定的光学性能。这种涂层可以应用于光学器件、眼镜镜片等领域，改善光学设备的性能。例如，在眼镜镜片中使用可吸光产物涂层，可以实现对紫外线的吸收，保护眼睛免受紫外线伤害。此外，可吸收光的产物还可以用于光学滤光片、光学涂料和光学薄膜等材料中。通过控制产物的吸光性能和透射性能，可以实现对光的选择性处理。例如，在摄影领域，可吸收380nm光线的产物3a可以被用作滤光片，过滤掉紫外光，实现色彩校正或特殊效果的拍摄。

58、研究发现，在吲哚啉-2-酮中引入含硒基团得到的化合物式6化合物具有抗肿瘤活性(xin-yu wang等人,2021,adv.synth.catal.363,208–214)。本发明还提供一种式6化合物的制备方法。

59、一种式6化合物的制备方法，以化合物5和化合物2a为原料制备式6化合物；反应路线如下：

60、

61、其中a为4czipn催化的光电联合催化硒化/环化反应；b为无需光催化剂的光电联合催化硒化/环化反应；c为n-羟基邻苯二甲酰亚胺催化的电催化硒化/环化反应；r8为h、一个或多个c1-6烷基、一个或多个c1-6烷氧基、一个或多个氰基。

62、本发明化合物中，r8可以独立的为邻位、间位或对位，可以邻位、间位或/和对位同时取代，也可以单独取代。

63、优选的，上述化合物中，r8为氢、甲基、甲氧基或氰基。

64、有益效果

65、本发明提供一种含硒4-吡咯啉-2-酮类化合物的制备方法。本发明在4czipn催化光电联合条件、无光催化剂光电联合条件和nhpi催化电化学条件等三种反应条件下，3-氮-1,5-二烯与二烃基二硒醚的硒化/环化均能生成含硒4-吡咯-2-酮类化合物。本发明制备的含硒4-吡咯啉-2-酮类化合物具有强吸收光的能力，可用作光催化剂开发使用。本发明无需使用化学氧化剂和过渡金属试剂，具有良好的区域选择性、广泛的底物适用范围和高度的硒原子经济性。本发明方法可以应用到复杂药物分子的后期官能团化中，且可以实现克级规模放大。太阳光作为本发明反应的清洁光源，使用太阳能电池板进行全太阳能驱动合成，绿色又经济。

66、本发明还提供制备含硒吲哚啉-2-酮化合物的方法，相比于已知文献报道的方法来说，本发明方法优势在于使用的能源清洁绿色，反应温和，环保无有毒废物排放，反应过程中不使用过渡金属、当量氧化剂、高温等苛刻的传统化学实验条件，更适合产业应用。