CN102321008A - 一种制备n-苯基琥珀酰亚胺的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备N-苯基琥珀酰亚胺的方法,包括以下步骤:第一步,向反应器中加入Amol琥珀酸酐和B mol苯胺,再加入C ml吡啶,将反应器置于油浴中加热,在充分的搅拌下保持回流30-60min;第二步,待第一步反应所得混合物冷却至室温后,往混合物中加入D ml水,冷却至3~7℃,搅拌下加入强酸调节pH=3~4;抽滤,水洗,产物于60~100℃干燥后,用水重结晶,得白色晶体N-苯基琥珀酰亚胺;其中,A∶B=1∶(1.1~2);D=2C=200A。该方法操作简单,副产物少,产率达90%以上。
Description
【技术领域】
本发明属于化学合成领域,特别涉及一种制备N-苯基琥珀酰亚胺的方法。
【背景技术】
琥珀酰亚胺,简写NHS,又名丁二酰亚胺,是由琥珀酸酐与胺类化合物进行酰基化反应的产物。
琥珀酰亚胺氮原子上的氢原子呈弱酸性,K=3×10-11(25℃),可被碱金属取代成盐,此盐与卤代烃反应可生成一系列N-羟基取代衍生物,在有机合成中非常重要,例如可合成β-氨基酸及其衍生物。因此琥珀酰亚胺多作为有机合成原料,可用于合成N-溴代丁二酰亚胺或N-氯代丁二酰亚胺,同时也常用于制备医药、农药的重要中间体,可作化学分析试剂或用于镀银工业。
其中由于N-苯基琥珀酰亚胺对核盘菌和灰葡萄孢具有杀菌活性,在实际生活中该类化合物的合成具有重要意义。
由Bertha,Ferenc在Journal of Chemical Research(Miniprint),Volume 2003,Number 12,December 2003,pp.757-758(2)上发表的文献Studies into thesynthesis of azolopyrrolidinobenzodiazepinones and related compounds.Oxidativecyclisations,oxidative fragmentations and oxidative rearrangements in thereactions of azolylmethyl-N-phenyl-lactams and related compounds with cerium(IV)ammonium nitrate中,提供以1-苯基-5-(2H-吡唑-3-羰基)-吡咯烷-2-酮为原料,以乙腈作为溶剂制备N-苯基琥珀酰亚胺,但其生成另外两种副产物,并且反应时间长,产率低,溶剂有毒不环保。
由Yoshihisa Watanabe在J.Org.Chem1984,49,4451-4455上发表的文献Platinum Complex Catalyzed Reductive N-Acylation of Nitro Compounds中,提供以硝基苯和琥珀酸为原料,以二噁烷为溶剂制备N-苯基琥珀酰亚胺,但其产率低,二噁烷有毒,不利于回收,危害环境。
由Barton在J.Chem.Soc.,Perkin Trans.1,1987,241-249上发表的Thechemistry of pentavalent organobismuth reagents.Part 7.The possible role ofradical mechanisms in the phenylation process for bismuth(V),and relatedlead(IV),lodine(III),and antimony(V)reagents文献中,提供以丁二酰二胺和三氟乙酸四苯基铋酯为原料,以苯为溶剂制备N-苯基琥珀酰亚胺,但原料成本昂贵,反应时间长,产率低,溶剂有毒不环保。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种制备N-苯基琥珀酰亚胺的方法,该方法反应条件温和,产率高,副产物少。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种制备N-苯基琥珀酰亚胺的方法,包括以下步骤:第一步,向反应器中加入Amol琥珀酸酐和B mol苯胺,再加入C ml吡啶,将反应器置于油浴中加热,搅拌下保持回流30-60min;第二步,待第一步反应所得混合物冷却至室温后,往混合物中加入D ml水,冷却至3~7℃,搅拌下加入强酸调节pH=3~4;抽滤,水洗,产物于60~100℃干燥后,用水重结晶,得白色晶体N-苯基琥珀酰亚胺;其中,A∶B=1∶(1.1~2);D=2C=200A。
所述强酸为盐酸、硫酸或硝酸的一种。
所述反应器为带有电动搅拌器、回流冷凝管和温度计的三口烧瓶。
A∶B=1∶1.1;第一步中回流时间为30min;第二步中干燥温度为60℃。
A∶B=1∶1.3;第一步中回流时间为40min;第二步中干燥温度为80℃。
A∶B=1∶1.5;第一步中回流时间为50min;第二步中干燥温度为100℃。
A∶B=1∶2;第一步中回流时间为60min;第二步中干燥温度为90℃。
步骤一种将反应器置于油浴中加热至吡啶沸点,搅拌下保持回流30-60min;
与现有技术相比,本发明具有以下优点:本发明提供一种N-苯基琥珀酰亚胺的制备方法,以琥珀酸酐和苯胺作为原料制备N-苯基琥珀酰亚胺,该方法反应条件温和,回流时间较短,副产物少,产率达90%以上;本发明所采用的原料价格便宜,无毒环保;琥珀酸酐和苯胺在反应过程中会生成水,由于反应温度高于水的沸点,因此在反应过程中水会气化从而生成大量气泡,反应完成时,液体混合物将冒泡停止,通过这个反应现象,我们可以清晰的判断实验终点。
【具体实施方式】
下面结合本发明较佳的具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
第一步,在装有电动搅拌器、回流冷凝管、温度计的干燥的250mL三口烧瓶中加入10.0g(0.1mol)琥珀酸酐和10.2g(0.11mol)苯胺,再加入10ml吡啶,将三口烧瓶置于油浴中加热,在充分的搅拌下保持回流30min;
第二步,待第一步反应生成的混合物冷却至室温后,往混合物中加入20ml水,冷却至3~7℃,搅拌下加入盐酸调节pH=3~4,抽滤,水洗,产物于60℃干燥后,用水重结晶,得白色晶体16.3g,即为N-苯基琥珀酰亚胺,产率为93.1%。1H NMR(400MHz,CDCl3)(ppm):2.91,(d,-CH2-,4H);7.21(t,3H);7.42(d,2H);IR(KBr,cm-1):1708,(C=O);1397,(CH-H);1193,(C-N);698,(Cp-H)。
实施例2
第一步,在装有电动搅拌器、回流冷凝管、温度计的干燥的250mL三口烧瓶中加入10.0g(0.1mol)琥珀酸酐和12.1g(0.13mol)苯胺,再加入10ml吡啶,将三口烧瓶置于油浴中加热,在充分的搅拌下保持回流40min;
第二步,待第一步反应生成的混合物冷却至室温后,往混合物中加入20ml水,冷却至3~7℃,搅拌下加入盐酸调节pH=3~4,抽滤,水洗,产物于80℃干燥后,用水重结晶,得白色晶体16.25g,即为N-苯基琥珀酰亚胺,产率为92.8%。
实施例3
第一步,在装有电动搅拌器、回流冷凝管、温度计的干燥的250mL三口烧瓶中加入10.0g(0.1mol)琥珀酸酐和14.0g(0.15mol)苯胺,再加入10ml吡啶,将三口烧瓶置于油浴中加热,在充分的搅拌下保持回流50min;
第二步,待第一步反应生成的混合物冷却至室温后,往混合物中加入20ml水,冷却至3~7℃,搅拌下加入盐酸调节pH=3~4,抽滤,水洗,产物于100℃干燥后,用水重结晶,得白色晶体16.17g,即为N-苯基琥珀酰亚胺,产率为:92.3%。
实施例4
第一步,在装有电动搅拌器、回流冷凝管、温度计的干燥的250mL三口烧瓶中加入10.0g(0.1mol)琥珀酸酐和18.6g(0.2mol)苯胺,再加入10ml吡啶,将三口烧瓶置于油浴中加热,在充分的搅拌下保持回流60min;
第二步,待第一步反应生成的混合物冷却至室温后,往混合物中加入20ml水,冷却至3~7℃,搅拌下加入盐酸调节pH=3~4,抽滤,水洗,产物于90℃干燥后,用水重结晶,得白色晶体15.85g,即为N-苯基琥珀酰亚胺,产率为:90.5%。
本发明一种制备N-苯基琥珀酰亚胺的方法,在这个液相合成反应中,琥珀酸酐和苯胺在反应过程中会生成水,由于反应温度高于水的沸点,因此在反应过程中水会气化从而生成大量气泡。反应完成时,液体混合物将冒泡停止,通过这个反应现象,我们可以清晰的判断实验终点。本发明方法中,第一步回流时间30~60min,这样可以保证反应进行充分,如果回流时间超过此范围,产率会下降,这是因为回流反应时间过长导致产物N-苯基琥珀酰亚胺的分解而影响产率。
本发明一种制备N-苯基琥珀酰亚胺的方法,采用的盐酸溶液也可以用硫酸或者硝酸等强酸替换。
本发明第一步中,吡啶的沸点是115度,所以回流温度为115度。反应中加入吡啶的作用有两个:1、溶剂化作用,吡啶是个非极性溶剂,同时吡啶分子中,氮原子的作用类似于硝基苯的硝基,使其邻、对位上的电子云密度比苯环降低,间位则与苯环相近,这样,环上碳原子的电子云密度远远少于苯,因此象吡啶这类芳杂环又被称为“缺π”杂环;这类杂环表现在化学性质上是亲电取代反应变难,亲和取代反应变易,氧化反应变难,还原反应变易;而这个反应就是亲核取代。2、吡啶具有碱性,而反应中可能产生的酸会和苯胺进行反应,导致反应不能顺利进行,而吡啶的碱性可以避免这一问题。
Claims (7)
1.一种制备N-苯基琥珀酰亚胺的方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,向反应器中加入A mol琥珀酸酐和B mol苯胺,再加入C ml吡啶,将反应器置于油浴中加热,搅拌下保持回流30-60min;
第二步,待第一步反应所得混合物冷却至室温后,往混合物中加入D ml水,冷却至3~7℃,搅拌下加入强酸调节pH=3~4;抽滤,水洗,产物于60~100℃干燥后,用水重结晶,得白色晶体N-苯基琥珀酰亚胺;
其中,A∶B=1∶(1.1~2);D=2C=200A。
2.如权利要求1所述制备N-苯基琥珀酰亚胺的方法,其特征在于:所述强酸为盐酸、硫酸或硝酸的一种。
3.如权利要求1所述制备N-苯基琥珀酰亚胺的方法,其特征在于:所述反应器为带有电动搅拌器、回流冷凝管和温度计的三口烧瓶。
4.如权利要求1至3中任一项所述制备N-苯基琥珀酰亚胺的方法,其特征在于,A∶B=1∶1.1;第一步中回流时间为30min;第二步中干燥温度为60℃。
5.如权利要求1至3中任一项所述制备N-苯基琥珀酰亚胺的方法,其特征在于,A∶B=1∶1.3;第一步中回流时间为40min;第二步中干燥温度为80℃。
6.如权利要求1至3中任一项所述制备N-苯基琥珀酰亚胺的方法,其特征在于,A∶B=1∶1.5;第一步中回流时间为50min;第二步中干燥温度为100℃。
7.如权利要求1至3中任一项所述制备N-苯基琥珀酰亚胺的方法,其特征在于,A∶B=1∶2;第一步中回流时间为60min;第二步中干燥温度为90℃。
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