CN102408383A - 一种在催化剂作用下利用2-萘胺合成二苯并吩嗪的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种在催化剂作用下，利用2-萘胺（或称乙萘胺、b-萘胺）合成二苯并[a,j]吩嗪的方法，就是以半瓜环（Hemicucurbit[n]uril，n=6,12）为催化剂，0.1M的盐酸溶液作为溶剂，催化2-萘胺盐酸盐合成二苯并吩嗪的方法，2-萘胺盐酸盐与半瓜环的摩尔配比为1:0.1，在0.1M的盐酸水溶液中反应温度为80℃，反应时间为30分钟，方法具有操作简便、成本低、产率高、清洁环保等优点，符合当前社会倡导的绿色合成的要求。

Description

一种在催化剂作用下利用2-萘胺合成二苯并吩嗪的方法
技术领域
本发明是一种在催化剂作用下，用2-萘胺合成二苯并吩嗪的方法，具体地说是以半瓜环作为催化剂，催化2-萘胺合成二苯并吩嗪的一种方法。
背景技术
半瓜环是是由十二或六个二氢呋喃酮单元通过亚甲基桥联而成的大环笼状化合物，其结构特征与瓜环相似。目前，半瓜环仅仅只有结构表征报道，其应用性质还未见报道。
在有机化学领域中，吩嗪及其衍生物有着一定的特殊地位。19世纪中叶，Perkin以苯胺和重铬酸钾为原料，在硫酸中反应，试图合成奎宁，却阴差阳错地得到了苯胺紫（取代吩嗪和其他化合物的混合物），这是人类首次以化学法得到一种可以染色的物质，从此开始了染料的人工合成新纪元，这也是吩嗪及其衍生物最早的应用。最近，发现该类化合物具有生物活性，可以用作杀菌剂。近年来它们在医药、农药、发色体、导体和电池材料等领域的应用越来越广泛，因此，吩嗪及其衍生物的合成具有十分重要的意义。目前，主要通过以苯胺的同系物或其衍生物为原料，用金属或金属氧化物作为催化剂，在二甲亚砜等有机溶剂中来合成吩嗪及其衍生物。但是，之前的合成方法存在着很多缺点：收率较低而无法大规模生产，并且有相当数量的无法检测的副产物生成；需消耗大量的昂贵的有机试剂而无法商业化；最大的缺陷在于它们涉及大量危险性的、含有硝基的芳烃化合物，并产生大量的含有重金属的废料，对环境造成了严重的污染。随着人们对环境保护的日益重视，以清洁、无毒害、廉价、高效，以及操作简便等为目标的绿色合成越来越受到研究者的关注。因此，如何通过一些简单易行、绿色环保的方法来合成吩嗪及衍生物，受到了很多化学工作者的高度重视。
发明内容
本发明的目的在于发明一种新的生产吩嗪及其衍生物的方法，代替目前吩嗪及其衍生物的生产方法，从而克服目前吩嗪及其衍生物生产方法存在收率低、成本高，生产过程易爆炸，生产对环境造成严重污染等缺点。
本发明一种在催化剂作用下，利用2-萘胺合成二苯并吩嗪的方法，其特征是以半瓜环为催化剂，以水作溶剂，在pH = 1~3的水溶液中，在半瓜环(C4H6N2)n·(H2O)n(n=6,12)存在下，在水溶液中经加热反应，使2-萘胺盐酸盐反应合成二苯并[a, j]吩嗪盐酸盐，分子式为C20H13N2Cl。
本发明反应条件是反应物2-萘胺盐酸盐与半瓜环的摩尔配比为1:0.1，半瓜环和2-萘胺盐酸盐在pH = 1~3的水溶液中，反应温度为70～95℃，搅拌反应时间为30～45分钟。
合成反应完成后，根据不同的半瓜环（即n=6或n=12的瓜环）采取不同的处理步骤，如实施例1和实施例2，
反应物2-萘胺盐酸盐或称乙萘胺盐酸盐或称b-萘胺盐酸盐。
催化剂半瓜环为乙烯脲与甲醛聚合的笼状大环化合物。
催化剂半瓜环为乙烯脲与甲醛反应生成的聚合度分别为12或6的笼状大环化合物，记为HemiQ[12]或HemiQ[6]，
它的化学分子式为：(C4H6N2)n·(H2O)n(n=6,12)，化学结构式如下图所示：
本发明选用了与背景技术不同的催化剂和原料，以水作溶剂代替昂贵的有机溶剂，使合成成本大大降低。本发明工艺简单，生产过程不涉及含有硝基的芳烃化合物，不会如背景技术那样有爆炸危险，生产绝对安全可靠，在生产过程中不会产生含有重金属的废料，对环境没有污染，本发明副产物少、产率高，有很好的生产前景。
本发明产物经X-射线单晶衍射，核磁共振和质谱分析，完全确定其结构和组成为二苯并[a, j]吩嗪盐酸盐，如附图1-4.
附图说明：
图1 产物二苯并[a, j]吩嗪盐酸盐的1H NMR表征（DMSO-d6， 400M Hz）：d10.63, s, 1H; d9.41, d, 2H; d8.20, d, 2H; d8.05, t, 3H; d7.84, d, 2H; d7.77, t, 2H; d7.75, d, 2H；
图2 产物二苯并[a, j]吩嗪盐酸盐的13C NMR表征（DMSO-d6， 100M Hz）：d132.71, d130.87, d129.71, d128.85, d127.98, d127.80, 127.01, 126.84, 124.30, 123.73；
图3 产物二苯并[a, j]吩嗪盐酸盐的质谱表征，分子离子峰出现在280.2 m/z（理论值为281.1）；
图4 产物二苯并[a, j]吩嗪盐酸盐的晶体结构。
具体实施方式
实施例1：分别称取2-萘胺盐酸盐0.18g（1mmol），六元半瓜环HemiQ[6]0.06g（0.1m mol），加入到100mL 0.1M的盐酸水溶液中，在80℃的磁力搅拌中反应30分钟。自然冷却到室温后抽滤，滤液回收催化剂，沉淀用蒸馏水冲洗4到5次，真空干燥24小时后取出，即得二苯并[a, j]吩嗪盐酸盐，收率约为47～56%。
实施例2：分别称取2-萘胺盐酸盐0.18g（1mmol），十二元半瓜环HemiQ[6]0.12g（0.1mmol），加入到100mL 0.1M的盐酸水溶液中，在80℃的磁力搅拌中反应30分钟。自然冷却到室温后抽滤，滤液回收催化剂，沉淀用甲醇冲洗至发白为止，保留冲洗液，将冲洗液旋蒸，并回收甲醇，待冲洗液旋蒸干净后，真空干燥24小时后取出，即得二苯并[a, j]吩嗪盐酸盐，收率约为52%～68%。 

Claims (3)

1.一种在催化剂作用下，利用2-萘胺合成二苯并吩嗪的方法，其特征是以半瓜环为催化剂，以水作溶剂，在pH = 1~3的水溶液中，在半瓜环(C4H6N2)n·(H2O)n(n=6,12)存在下，在水溶液中经加热反应，使2-萘胺盐酸盐反应合成二苯并[a, j]吩嗪盐酸盐，分子式为C20H13N2Cl。
2.根据权利要求1所述的一种在催化剂作用下，利用2-萘胺合成二苯并吩嗪的方法，其特征是反应物2-萘胺盐酸盐与半瓜环的摩尔配比为1:0.1，半瓜环和2-萘胺盐酸盐在pH = 1~3的水溶液中，反应温度为70～95℃，搅拌反应时间为30～45分钟。
3.根据权利要求1或2所述的一种在催化剂作用下，利用2-萘胺合成二苯并吩嗪的方法，其特征是催化剂半瓜环为乙烯脲与甲醛反应生成的聚合度分别为12或6的笼状大环化合物，记为HemiQ[12]或HemiQ[6]。
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