CN101293875B - 一种合成*唑啉-2-酮的方法 - Google Patents

Abstract

一种合成噁唑啉-2-酮或取代噁唑啉-2-酮的方法，用β-氨基醇为反应物，以CO作羰基化试剂，在硒催化剂存在下发生环化羰基化生成噁唑啉-2-酮，催化剂硒的用量与反应物用量的摩尔比为1-20％mol；反应时间为2-20h；反应温度为10-100℃；一氧化碳压力为1atm。本发明的产物选择性达到99％以上，对手性底物不发生消旋作用，硒催化剂和溶剂均可以循环使用，催化活性基本不变，解决了均相催化中催化剂与产物分离难的困难。

Description

一种合成唑啉-2-酮的方法

技术领域

本发明涉及一种精细化学品噁唑啉—2-酮类化合物的合成方法，具体的说是一种替代光气或光气衍生物的催化合成噁唑啉—2-酮类化合物的方法。

背景技术

噁唑啉—2-酮尤其是手性噁唑啉—2-酮是一类精细化学品，广泛应用于农药、医药、合成等领域。目前，该类化合物的合成主要采用光气法或光气衍生物法，由于光气法或光气衍生物法要使用剧毒的光气，在反应过程中产生大量强腐蚀性的含氯副产物，致使设备受到严重腐蚀，是环境污染物。近年来，随着人们环保意识的加强，提高了环保标准，竭力推进环境友好合成方法，采用新工艺代替光气法。所以，寻找环境友好合成方法是该类化合物生产领域的重要研究方向。有文献报导(Wilson，T.J.Org.Chem.1986，51，2977-2981；Gabriele，B.Salerno，G.Brindisi，D.Costa，M.Chiusoli，G.P.Org.Lett.2000，2，625-627；Gabriele，B.Mancuso，R.Salerno，G.Costa，M.J.Org.Chem.2003，68，601-604；Li，F.W.；Xia，C.G.；J.Catal.2004，227，542-546.)采用钯催化羰基化法合成该类化合物，但由于催化剂价格昂贵，反应条件苛刻，没有在工业上推广生产。也有文献报导(Koch，P.and Perrotti，E.Tetrahedron Lett.1974，34，2899-2900；Sonoda，N.；Yamamoto，G.；Natsukawa，K.Kondo，K.；Murari，S.Tetrahedron Lett.1975，24，1969-1972.)使用价廉物美的硒为催化剂以CO对2-氨基醇进行羰基化，但或者需要较高的温度和压力，或者需要大量的叔胺作助催化剂，也没有在工业上推广应用。至于用硒催化羰基化法合成手性噁唑啉—2-酮类化合物，至今未见报导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合成噁唑啉—2-酮的方法，以替代传统的光气法的催化合成噁唑啉—2-酮尤其是手性噁唑啉—2-酮类化合物的方法。

为实现上述目的，本发明提供的合成噁唑啉—2-酮的方法是在有机相中进行的。该方法产物选择性达到99％以上，对手性底物不发生消旋作用，硒催化剂和溶剂均可以循环使用，催化活性基本不变，解决了均相催化中催化剂与产物分离难的困难。

本发明采用的技术方案如下：

用β-氨基醇为反应物，以CO作羰基化试剂，在硒催化剂存在下发生环化羰基化生成噁唑啉—2-酮，反应式如下：

其中：

取代基R₁和R₂可以为烷基或芳基；

催化剂硒的用量与反应物用量的摩尔比为1-20％mol；

反应时间为2-20h；

反应温度为10-100℃；

一氧化碳压力为1atm。

所述的方法，其中β-氨基醇为2-氨基乙醇或取代2-氨基乙醇。

所述的方法，其中反应中使用氧气为氧化剂，氧气用量为一氧化碳的1—20％。

所述的方法，其中反应在有机溶剂中进行，反应物与有机溶剂的摩尔比为1:0-1:50mol。

所述的方法，其中有机溶剂为多种极性非质子溶剂。

所述的方法，其中有机溶剂为乙腈、N，N—二甲基甲酰胺、吡啶或二甲基亚砜。

所述的方法，其中反应在开放体系鼓泡或密封的釜中进行。

所述的方法，其中反应物可为手性底物或非手性底物。

所述的方法，其中一氧化碳为工业一氧化碳或含一氧化碳的工业尾气。

综上所述，本发明的方法中，反应前固体硒粉催化剂是不溶于反应体系中的，在反应过程中固相的硒转变为溶于反应体系的活性物种进行均相的催化反应，在反应结束后，催化剂又以固相硒粉析出，很易与产物分离。回收的催化剂可循环使用，在循环使用中活性不变。而且，所用有机溶剂也可很容易的蒸出并循环使用，使得整个反应过程成为清洁、高效的工艺流程。对于手性底物，反应过程及后处理过程产物都不发生消旋而得到单一的对映体。

本发明原料简单，只使用价格较低的非金属硒为催化剂，不加助催化剂碱，其反应选择性高，具有原子经济反应的效率，产品质量稳定，产物与催化剂的后续分离容易，工艺难度低，腐蚀小，投资设备少，容易操作。本发明避免了有毒光气的使用，使三废处理负担明显减少，催化剂和反应母液循环使用，达到了清洁生产的要求，有利于大规模工业化生产。

具体实施方式

下面通过实例详述本发明。当然，本发明不限于下述的实施例。

实施例1

在三口瓶中加入10ml乙腈，0.61g(10mmol)乙醇胺，0.0395g(0.5mmol)Se，放入已热至30℃的油浴内，通一氧化碳搅拌反应约15分钟，以约相当于CO体积10％的速率通入氧气，搅拌反应8h。停止CO，继续通入氧气氧化2h，过滤回收系催化剂，真空蒸去溶剂，得粗产品，经重结晶纯化后称重得0.84g产物噁唑啉—2-酮，实得首次单程收率93％(以乙醇胺计)。

实施例2

有机溶剂为二甲基甲酰胺，实验方法和步骤同实施例1，实得首次单程收率为85％(以乙醇胺计)。

实施例3

有机溶剂为吡啶，实验方法和步骤同实施例1，实得首次单程收率为93％(以乙醇胺计)。

实施例4

有机溶剂为丙酮，实验方法和步骤同实施例1，实得首次单程收率为56％(以乙醇胺计)。

实施例5

有机溶剂为乙二醇二乙醚，实验方法和步骤同实施例1，实得首次单程收率为78％(以乙醇胺计)。

实施例6

油浴温度为50℃，实验方法和步骤同实施例1，实得首次单程收率为94％(以乙醇胺计)。

实施例7

油浴温度为70℃，实施方法和步骤同实施例1，实得首次单程收率为56％(以乙醇胺计)。

实施例8

催化剂用量为0.1mmol(1mol％)，实施方法和步骤同实施例1，实得首次单程收率为18％(以乙醇胺计)。

实施例9

催化剂用量为2mmol(20mol％)，实施方法和步骤同实施例1，实得首次单程收率为94％(以乙醇胺计)。

实施例10

底物为(S)—2-氨基—2-异丙基乙醇(10mmol)，实验方法和步骤同实施例1，得到光学纯(S)—4-异丙基噁唑啉—2-酮，实得首次单程收率为95％(以(S)—2-氨基—2-异丙基乙醇计)。

实施例11

底物为(S)—2-氨基—2-苄基乙醇(10mmol)，实验方法和步骤同实施例1，得到光学纯(S)—4-苄基噁唑啉—2-酮，实得首次单程收率为93％(以(S)—2-氨基—2-苄基乙醇计)。

实施例12

底物为(R)—2-氨基—2-苯基乙醇(10mmol)，实验方法和步骤同实施例1，得到光学纯(R)—4-苯基噁唑啉—2-酮，实得首次单程收率为90％(以(R)—2-氨基—2-苯基乙醇计)。

实施例13

底物为(R)—丙氨醇(10mmol)，实验方法和步骤同实施例1，得到光学纯(R)—4-甲基噁唑啉—2-酮，实得首次单程收率为93％(以(R)—丙氨醇计)。

实施例14

底物为1-甲基—2-氨基乙醇，实验方法和步骤同实施例1，得到5-甲基噁唑啉—2-酮，实得首次单程收率为96％(以1-甲基—2-氨基乙醇计)。

实施例15

底物为2-氨基—2-甲基丙醇，实验方法和步骤同实施例1，得到4，4-二甲基噁唑啉—2-酮，实得首次单程收率为93％(以2-氨基—2-甲基丙醇计)。

实施例14

在三口瓶中加入7mlDMF，1.47g(10.7mmol)(S)—苯甘氨醇，0.0395g(0.5mmol)Se，放入已热至30℃的油浴内，通一氧化碳搅拌反应约15分钟，以约相当于CO体积10％的速率通入氧气，搅拌反应8h。停止CO，继续通入氧气氧化2h，过滤，真空蒸去溶剂，得粗产品，经重结晶纯化后称重得1.74g产物(S)—4-苯基噁唑啉—2-酮，实得首次单程收率90％(以(S)—苯甘氨醇计)。

Claims (8)

1.一种合成

唑啉-2-酮或取代唑啉-2-酮的方法，用β-氨基醇为反应物，以CO作羰基化试剂，在硒催化剂存在下发生环化羰基化生成

唑啉-2-酮，反应式如下：

其中：

取代基R₁和R₂同时为氢；或

取代基R₁和R₂为烷基或芳基；

催化剂硒的用量与反应物用量的摩尔比为1-20％；

反应时间为2-20h；

反应温度为10-100℃；

一氧化碳压力为1atm。

2.按照权利要求1所述的方法，其中，反应中使用氧气为氧化剂，氧气用量为一氧化碳的1-20％。

3.按照权利要求1所述的方法，其中，反应在有机溶剂中进行，反应物与有机溶剂的摩尔比为1∶50。

4.按照权利要求1或3所述的方法，其中，所述有机溶剂为极性非质子溶剂。

5.按照权利要求4所述的方法，其中，所述有机溶剂为乙腈、N，N-二甲基甲酰胺、吡啶或二甲基亚砜。

6.按照权利要求1所述的方法，其中，反应在开放体系鼓泡或密封的釜中进行。

7.按照权利要求1所述的方法，其中，反应物为手性底物或非手性底物。

8.按照权利要求1所述的方法，其中，所述一氧化碳为工业一氧化碳或含一氧化碳的工业尾气。