利用醇与胺反应制备烷基胺的方法
技术领域
本发明涉及烷基胺的制备方法,特别是涉及利用醇与胺反应制备烷基胺的方法。
背景技术
烷基胺是医药、农药、精细化工等领域中应用很广的重要中间体,最常用的制备方法是利用胺或氨与卤化物或磺酸酯的亲核取代反应。虽然醇是价廉、易得、低毒的原料,且与胺或氨反应的副产物是水,对环境污染小;但由于醇羟基不是一个好的离去基团,利用醇与胺或氨的亲核取代反应制备烷基胺的例子仍很少,且反应常需在高温下进行。三氯化铝是一种常用的、廉价易得的Lewis酸,有关利用三氯化铝促进各种醇与芳香胺或脂肪胺的亲核取代反应制备烷基胺,还未见报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用三氯化铝促进醇与胺反应制备烷基胺的方法。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种利用醇与胺反应制备烷基胺的方法,所述胺与醇在溶剂中于催化剂三氯化铝的作用下进行醇胺化反应,反应所得的混合物经柱层析纯化,得烷基胺;
具体分成以下5类:
第一类、
所述胺为苯胺(1a)、3-氯苯胺(1b)、3-甲基苯胺(1c)、4-甲基苯胺(1d);
所述醇为苯乙醇(2a)、苯丙醇(2b)、正丁醇(2c)、正戊醇(2d)、正己醇(2e);
所述胺与醇的摩尔比为1:0.5;所述三氯化铝与胺的摩尔比为1:1;反应温度为160~170℃,反应时间为3~5小时;
第二类、
所述胺为苯胺(1a);
所述醇为苄醇(2f);
所述胺与醇的摩尔比为1:0.5;所述三氯化铝与胺的摩尔比为0.5:1;反应温度为95~105℃,反应时间为11~13小时;
第三类、
所述胺为正辛胺(1e)、苯乙胺(1f);
所述醇为苯乙醇(2a)、苯丙醇(2b);
此反应中还使用了二乙胺;
所述胺与醇的摩尔比为1:0.5;所述二乙胺与胺的摩尔比2;1,所述三氯化铝与胺的摩尔比为1:1;反应温度为171~181℃,反应时间为19~21小时;
第四类、
所述胺为正丁胺(1g);
所述醇为苯丙醇(2b);
所述胺与醇的摩尔比为3:1;所述三氯化铝与胺的摩尔比为1:1.5;反应温度为171~181℃,反应时间为19~21小时;
第五类、
所述胺为苯胺(1a);
所述醇为3-苯丁醇(2g);
所述胺与醇的摩尔比为1:0.2;所述三氯化铝与胺的摩尔比为0.4:1;反应温度为160~170℃,反应时间为3~5小时。
作为本发明的利用醇与胺反应制备烷基胺的方法的改进:溶剂为均三甲苯。一般而言,每1.64mmol的醇配用1.5~2.5mL(较佳为2ml)的均三甲苯。
作为本发明的利用醇与胺反应制备烷基胺的方法的进一步改进:
第一类中,反应温度为166℃,
第二类中,反应温度为100℃,
第三类中,反应温度为176℃,
第四类中,反应温度为176℃,
第五类中,反应温度为166℃。
发明人发现,廉价易得的三氯化铝可作为Lewis酸促进醇与芳香胺或脂肪胺的亲核取代反应,从而提供了一种制备烷基胺的新方法。
我们的实验结果表明,在AlCl3存在下,以间三甲苯为溶剂,无论是带吸电子基还是带吸电子基的苯胺1a-d,在166℃下,均能与醇2a-e顺利地发生亲核取代反应,以较好的产率得到所需的烷基胺3a-h(表1,entries1-8)。可能是由于苄醇中羟基的活性较高,它与苯胺的取代反应在较低的温度(100℃)下即可顺利进行(表1,entry9)。
然而,在同样反应条件下,脂肪胺1e-f则不能发生这样的醇胺化反应。这可能是由于脂肪胺的碱性较强,与AlCl3结合得较牢固。令人欣慰的是,当添加过量的二乙胺,脂肪胺1e-f在176℃下,便可与醇2a-b反应得到所需的烷基胺3j-l(表1,entries10-12)。这里,二乙胺本身不与醇2a-b发生醇胺化反应。因此,二乙胺的作用机制可能如下:反应中可能会形成AlCl3-底物胺络合物,二乙胺置换AlCl3-底物胺络合物中的底物胺1e-f形成AlCl3-二乙胺络合物。由于二乙胺沸点较低,AlCl3-二乙胺络合物易于加热时释放出二乙胺,从而游离出AlCl3。低沸点的丁胺1g在没有添加二乙胺的情况,也能与醇2b顺利反应,以好的产率得到所需的烷基胺3m(表1,entry13)。类似于上述伯醇,仲醇2g也能与苯胺反应得到所需的烷基胺3n(表1,entry14)。化合物3a~3n均是已知化合物。
表1、三氯化铝促进胺1与醇2反应制备烷基胺3
a1.64mmol2a-e,3.28mmol AlCl3,3.28mmol1a-d,均三甲苯,166℃,4h;b1.64mmol2f1.64mmolAlCl3,3.28mmol1a,均三甲苯,100℃,12h;c1.64mmol2a-b3.28mmol AlCl3,3.28mmol1e-f,6.56mmol二乙胺,均三甲苯,176℃,20h;d1.64mmol2b3.28mmol AlCl3,4.92mmol1g,均三甲苯,176℃,20h;e1.64mmol2g3.28mmolAlCl3,8.20mmol1a,均三甲苯,166℃,4h。
本发明的烷基胺的制备方法具有如下优点:
1、该新方法使用廉价易得的三氯化铝作为促进剂,避免使用强碱或昂贵的过渡金属催化剂。
2、本合成法适用范围广,芳香胺或脂肪胺均能与各种醇反应,合成各种烷基胺。
3、与最常用的利用胺或氨与卤化物反应制备烷基胺的方法相比,本方法使用廉价、易得、低毒的醇作原料;副产物是水,减小了环境污染。
4、反应无需在无水条件下进行,操作简便易行。
具体实施方式
实施例1、N-(2-苯基乙基)苯胺3a的制备方法:
苯胺(305mg,3.28mmol,2.0eq),苯乙醇(200mg,1.64mmol)和AlCl3(436mg,3.28mmol,2.0eq)溶于均三甲苯(2mL)中,加热至166℃,约4小时反应完成(TLC跟踪反应)。反应液用乙酸乙酯(50mL)稀释后,分别用1M氢氧化钠溶液(50mL)和饱和食盐水(50mL)洗。有机相用Na2SO4干燥。旋蒸除去溶剂后,混合物经柱层析(硅胶,石油醚/乙酸乙酯=100/1作为洗脱液)纯化,得N-(2-苯基乙基)苯胺3a(收率:80%),1H NMR(CDCl3,400MHz),δ(ppm):7.32-7.27(m,2H),7.24-7.15(m,5H),6.70(t,J=7.4Hz,1H),6.59(d,J=8.0Hz,2H),3.64(brs,1H),3.37(t,J=7.2Hz,2H),2.89(t,J=7.2Hz,2H)。
实施例2、N-(3-苯基丙基)苯胺3b的制备方法:
苯胺(305mg,3.28mmol,2.0eq),苯丙醇(223mg,1.64mmol)和AlCl3(436mg,3.28mmol,2.0eq)溶于均三甲苯(2mL)中,加热至166℃,约4小时反应完成(TLC跟踪反应)。反应液用乙酸乙酯(50mL)稀释,分别用1M氢氧化钠溶液(50mL)和饱和食盐水(50mL)洗。有机相用Na2SO4干燥。旋蒸除去溶剂后,混合物经柱层析(硅胶,石油醚/乙酸乙酯=100/1作为洗脱液)纯化,得N-(3-苯基丙基)苯胺3b(收率:84%),1H NMR(CDCl3,400MHz),δ(ppm);7.29-7.25(m,2H),7.20-7.13(m,5H),6.67(t,J=7.4Hz,1H),6.55(d,J=8.4Hz,2H),3.54(brs,1H),3.11(t,J=7.0Hz,2H),2.70(t,J=7.6Hz,2H),1.95-1.88(m,2H)。
实施例3、N-丁基苯胺3c的制备方法:
苯胺(305mg,3.28mmol,2.0eq),正丁醇(121mg,1.64mmol)和AlCl3(436mg,3.28mmol,2.0eq)溶于均三甲苯(2mL)中,加热至166℃,约4小时反应完成(TLC跟踪反应)。反应液用乙酸乙酯(50mL)稀释,分别用1M氢氧化钠溶液(50mL)和饱和食盐水(50mL)洗。有机相通过Na2SO4干燥。旋蒸除去溶剂后,混合物经柱层析(硅胶,石油醚/乙酸乙酯=100/1作为洗脱液)纯化,得N-丁基苯胺3c(收率:55%),1H NMR(CDCl3,400MHz),δ(ppm):7.18-7.14(m,2H),6.67(t,J=7.4Hz,1H),6.58(d,J=7.6Hz,2H),3.52(brs,1H),3.09(t,J=7.2Hz,2H),1.62-1.55(m,2H),1.46-1.37(m,2H),0.95(t,J=7.4Hz,3H)。
实施例4、N-戊基苯胺3d的制备方法:
苯胺(305mg,3.28mmol,2.0eq),正戊醇(144mg,1.64mmol)和AlCl3(436mg,3.28mmol,2.0eq)溶于均三甲苯(2mL)中,加热至166℃,约4小时反应完成(TLC跟踪反应)。反应液用乙酸乙酯(50mL)稀释,分别用1M氢氧化钠溶液(50mL)和饱和食盐水(50mL)洗。有机相用Na2SO4干燥。旋蒸除去溶剂后,混合物经柱层析(硅胶,石油醚/乙酸乙酯=100/1作为洗脱液)纯化,得N-戊基苯胺3d(收率:41%),1H NMR(CDCl3,400MHz),δ(ppm):7.18-7.14(m,2H),6.67(t,J=7.4Hz,1H),6.59(d,J=7.6Hz,2H),3.55(brs,1H),3.09(t,J=7.2Hz,2H),1.64-1.57(m,2H),1.39-1.35(m,4H),0.92(t,J=7.0Hz,3H)。
实施例5、N-己基苯胺3e的制备方法:
苯胺(305mg,3.28mmol,2.0eq),正己醇(167mg,1.64mmol)和AlCl3(436mg,3.28mmol,2.0eq)溶于均三甲苯(2mL)中,加热至166℃,约4小时反应完成(TLC跟踪反应)。反应液用乙酸乙酯(50mL)稀释,分别用1M氢氧化钠溶液(50mL)和饱和食盐水(50mL)洗。有机相用Na2SO4干燥。旋蒸除去溶剂后,混合物经柱层析(硅胶,石油醚/乙酸乙酯=100/1作为洗脱液)纯化,得N-己基苯胺3e(收率:58%),1H NMR(CDCl3,400MHz),δ(ppm):7.18-7.13(m,2H),6.69-6.65(m,1H),6.59-6.56(m,2H),3.56(brs,1H),3.08(t,J=7.2Hz,2H),1.63-1.56(m,2H),1.42-1.26(m,6H),0.90(t,J=7.0Hz,3H)。
实施例6、3-苯基-N-(3-氯苯基)丙胺3f的制备方法:
3-氯苯胺(416mg,3.28mmol,2.0eq),苯丙醇(223mg,1.64mmol)和AlCl3(436mg,3.28mmol,2.0eq)溶于均三甲苯(2mL)中,加热至166℃,约4小时反应完成(TLC跟踪反应)。反应液用乙酸乙酯(50mL)稀释,分别用1M氢氧化钠溶液(50mL)和饱和食盐水(50mL)洗。有机相用Na2SO4干燥。旋蒸除去溶剂后,混合物经柱层析(硅胶,石油醚/乙酸乙酯=100/1作为洗脱液)纯化,得3-苯基-N-(3-氯苯基)丙胺3f(收率:76%),1H NMR(CDCl3,400MHz),δ(ppm):7.32-7.28(m,2H),7.22-7.18(m,3H),7.04(t,J=8.0Hz,1H),6.64(ddd,J1=0.8Hz,J2=1.6Hz,J3=7.6Hz,1H),6.52(t,J=2.2Hz,1H),6.41(ddd,J1=0.8Hz,J2=2.0Hz,J3=8.0Hz,1H),3.67(brs,1H),3.12(t,J=6.8Hz,2H),2.72(t,J=7.4Hz,2H),1.98-1.90(m,2H)。
实施例7、3-苯基-N-(3-甲基苯基)丙胺3g的制备方法:
3-甲基苯胺(350mg,3.28mmol,2.0eq),苯丙醇(223mg,1.64mmol)和AlCl3(436mg,3.28mmol,2.0eq)溶于均三甲苯(2mL)中,加热至166℃,约4小时反应完成(TLC跟踪反应)。反应液用乙酸乙酯(50mL)稀释,分别用1M氢氧化钠溶液(50mL)和饱和食盐水(50mL)洗。有机相用Na2SO4干燥。旋蒸除去溶剂后,混合物经柱层析(硅胶,石油醚/乙酸乙酯=100/1作为洗脱液)纯化,得3-苯基-N-(3-甲基苯基)丙胺3g(收率:66%),1H NMR(CDCl3,400MHz),δ(ppm):7.29-7.26(m,2H),7.20-7.15(m,3H),7.06-7.02(m,1H),6.50(d,J=7.6Hz,1H),6.38-6.36(m,2H),3.51(brs,1H),3.10(t,J=7.0Hz,2H),2.70(t,J=7.6Hz,2H),2.25(s,3H),1.95-1.87(m,2H)。
实施例8、3-苯基-N-(4-甲基苯基)丙胺3h的制备方法:
4-甲基苯胺(350mg,3.28mmol,2.0eq),苯丙醇(223mg,1.64mmol)和AlCl3(436mg,3.28mmol,2.0eq)溶于均三甲苯(2mL)中,加热至166℃,约4小时反应完成(TLC跟踪反应)。反应液用乙酸乙酯(50mL)稀释,分别用1M氢氧化钠溶液(50mL)和饱和食盐水(50mL)洗。有机相用Na2SO4干燥。旋蒸除去溶剂后,混合物经柱层析(硅胶,石油醚/乙酸乙酯=100/1作为洗脱液)纯化,得3-苯基-N-(4-甲基苯基)丙胺3h(收率:64%),1H NMR(CDCl3,400MHz),δ(ppm):7.29-7.26(m,2H),7.20-7.16(m,3H),6.96(d,J=8.0Hz,2H),6.51-6.47(m,2H),3.43(brs,1H),3.10(t,J=7.0Hz,2H),2.71(t,J=7.6Hz,2H),2.22(s,3H),1.95-1.88(m,2H)。
实施例9、N-苄基苯胺3i的制备方法:
苯胺(305mg,3.28mmol,2.0eq),苄醇(177mg,1.64mmol)和AlCl3(218mg,1.64mmol,1.0eq)溶于均三甲苯(2mL)中,加热至100℃,约12小时反应完成(TLC跟踪反应)。反应液用乙酸乙酯(50mL)稀释,分别用1M氢氧化钠溶液(50mL)和饱和食盐水(50mL)洗。有机相用Na2SO4干燥。旋蒸除去溶剂后,混合物经柱层析(硅胶,石油醚/乙酸乙酯=100/1作为洗脱液)纯化,得N-苄基苯胺3i(收率:57%),1H NMR(CDCl3,400MHz),δ(ppm):7.37-7.15(m,7H),6.71(t,J=7.4Hz,1H),6.63(d,J=8.0Hz,2H),4.32(s,2H),3.98(brs,1H)。
实施例10、N-正辛基-2-苯基乙胺3j的制备方法:
正辛胺(423mg,3.28mmol,2.0eq),苯乙醇(200mg,1.64mmol),AlCl3(436mg,3.28mol,2.0eq)和二乙胺(478mg,6.56mmol,4.0eq)溶于均三甲苯(2mL)中,加热至176℃,约20小时反应完成(TLC跟踪反应)。反应液用乙酸乙酯(50mL)稀释,分别用1M氢氧化钠溶液(50mL)和饱和食盐水(50mL)洗。有机相用Na2SO4干燥。旋蒸除去溶剂后,混合物经柱层析(硅胶,二氯甲烷/甲醇=50/1作为洗脱液)纯化,得N-正辛基-2-苯基乙胺3j(收率:40%),1H NMR(CDCl3,400MHz),δ(ppm):7.30-7.27(m,2H),7.21-7.17(m,3H),2.89-2.79(m,4H),2.60(t,J=7.4Hz,2H),1.47-1.44(m,2H),1.30-1.26(m,10H),0.88(t,J=6.8Hz,3H)。
实施例11、N-正辛基-3-苯基丙胺3k的制备方法:
正辛胺(423mg,3.28mmol,2.0eq),苯丙醇(223mg,1.64mmol),AlCl3(436mg,3.28mol,2.0eq)和二乙胺(478mg,6.56mmol,4.0eq)溶于均三甲苯(2mL)中,加热至176℃,约20小时反应完成(TLC跟踪反应)。反应液用乙酸乙酯(50mL)稀释,分别用1M氢氧化钠溶液(50mL)和饱和食盐水(50mL)洗。有机相用Na2SO4干燥。旋蒸除去溶剂后,混合物经柱层析(硅胶,二氯甲烷/甲醇=50/1作为洗脱液)纯化,得N-正辛基-3-苯基丙胺3k(收率:62%),1H NMR(CDCl3,400MHz),δ(ppm):7.29-7.25(m,2H),7.19-7.15(m,3H),2.67-2.56(m,6H),1.86-1.78(m,2H),1.48-1.43(m,2H),1.30-1.25(m,10H),0.88(t,J=6.8Hz,3H)。
实施例12、N-(2-苯乙基)-3-苯基丙胺3l的制备方法:
苯乙胺(396mg,3.28mmol,2.0eq),苯丙醇(223mg,1.64mmol),AlCl3(436mg,3.28mol,2.0eq)和二乙胺(478mg,6.56mmol,4.0eq)溶于均三甲苯(2mL)中,加热至176℃,约20小时反应完成(TLC跟踪反应)。反应液用乙酸乙酯(50mL)稀释,分别用1M氢氧化钠溶液(50mL)和饱和食盐水(50mL)洗。有机相用Na2SO4干燥。旋蒸除去溶剂后,混合物经柱层析(硅胶,二氯甲烷/甲醇=50/1作为洗脱液)纯化,得N-(2-苯乙基)-3-苯基丙胺3l(收率:66%),1H NMR(CDCl3,400MHz),δ(ppm):7.30-7.13(m,10H),2.88-2.77(m,4H),2.65-2.59(m,4H),1.83-1.75(m,2H)。
实施例13、N-丁基-3-苯基丙胺3m的制备方法:
正丁胺(359mg,4.92mmol,3.0eq),苯丙醇(223mg,1.64mmol)和AlCl3(436mg,3.28mmol,2.0eq)溶于均三甲苯(2mL)中,加热至176℃,约20小时反应完成(TLC跟踪反应)。反应液用乙酸乙酯(50mL)稀释,分别用1M氢氧化钠溶液(50mL)和饱和食盐水(50mL)洗。有机相用Na2SO4干燥。旋蒸除去溶剂后,混合物经柱层析(硅胶,二氯甲烷/甲醇=50/1作为洗脱液)纯化,得N-丁基-3-苯基丙胺3m(收率:83%),1H NMR(CDCl3,400MHz),δ(ppm):7.29-7.25(m,2H),7.19-7.15(m,3H),2.67-2.56(m,6H),1.85-1.78(m,2H),1.49-1.42(m,2H),1.37-1.28(m,2H),0.91(t,J=7.2Hz,3H)。
实施例14、1-甲基-N-苯基-3-苯基丙胺3n的制备方法:
苯胺(762mg,8.20mmol,5.0eq),3-苯丁醇(246mg,1.64mmol)和AlCl3(436mg,3.28mmol,2.0eq)溶于均三甲苯(2mL)中,加热至166℃,约4小时反应完成(TLC跟踪反应)。反应液用乙酸乙酯(50mL)稀释,分别用1M氢氧化钠溶液(50mL)和饱和食盐水(50mL)洗。有机相用Na2SO4干燥。旋蒸除去溶剂后,混合物经柱层析(硅胶,石油醚/乙酸乙酯=100/1作为洗脱液)纯化,得1-甲基-N-苯基-3-苯基丙胺3n(收率:51%),1H NMR(CDCl3,400MHz),δ(ppm):7.28-7.25(m,2H),7.19-7.11(m,5H),6.65(t,J=7.4Hz,1H),6.52-6.50(m,2H),3.51-3.43(m,1H),3.38(brs,1H),2.71(t,J=8.0Hz,2H),1.90-1.81(m,1H),1.79-1.70(m,1H),1.19(d,J=6.4Hz,3H)。
对比例1-1、将实施例2中的AlCl3改成BF3.Et2O,摩尔量不变,其余等同于实施例2。
无产物生成,最终所得的收率为0%。
对比例1-2、将实施例2中的AlCl3改成Al2(SO4)3,摩尔量不变,其余等同于实施例2。
最终所得的收率为16%。
对比例1-3、将实施例2中的AlCl3改成ZnCl2,摩尔量不变,其余等同于实施例2。
无产物生成,最终所得的收率为0%。
对比例1-4、将实施例2中的AlCl3改成BiCl3,摩尔量不变,其余等同于实施例2。
无产物生成,最终所得的收率为0%。
对比例1-5、将实施例2中的AlCl3的用量由3.28mmol改成4.94mmol,其余等同于实施例2,最终所得的收率为30%。
对比例1-6、将实施例2中的AlCl3的用量由3.28mmol改成2.46mmol,其余等同于实施例2,最终所得的收率为53%。
对比例1-7、将实施例2中的“166℃反应4小时”改成“186℃反应4小时”;其余等同于实施例2,最终所得的收率为63%。
对比例1-8、将实施例2中的“166℃反应4小时”改成“146℃反应4小时”;其余等同于实施例2,最终所得的收率为40%。
对比例1-9、将实施例2中的“166℃反应4小时”改成“166℃反应3小时”;其余等同于实施例2,最终所得的收率为65%。
对比例1-10、将实施例2中的“三甲苯”改成硝基苯,体积量不变,其余等同于实施例2。最终所得的收率为26%。
对比例1-11、将实施例2中的“三甲苯”改成二甲苯,体积量不变,其余等同于实施例1。最终所得的收率为57%。
对比例2-1、取消实施例12中“二乙胺”的使用,其余同实施例12,最终所得的收率为5%。
对比例2-2、将实施例12中“二乙胺”的用量由6.56mmol改成4.92mmol,其余同实施例12,最终所得的收率为46%。
对比例2-3、将实施例12中“二乙胺”的用量由6.56mmol改成8.2mmol,其余同实施例12,最终所得的收率为52%。
对比例2-4、将实施例12中“二乙胺”改成“三乙胺”,摩尔量不变,其余同实施例12,最终所得的收率为36%。
对比例2-5、将实施例12中“二乙胺”改成“吡啶”,摩尔量不变,其余同实施例12,最终所得的收率为25%。
最后,还需要注意的是,以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然,本发明不限于以上实施例,还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。