CN104672039A - 一种n,n-二烷基苯胺氰化反应的方法 - Google Patents

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Abstract

一种N,N-二烷基苯胺氰化反应的方法,属于有机化学合成技术领域。以各种苯环上取代的N,N-二烷基苯胺为原料,二醋酸碘苯或双(三氟乙酰氧基)碘苯为氧化剂,三甲基硅氰为氰化剂,无水Na2SO4为添加剂,在溶剂中,冰浴或室温下经一步反应及浓缩、纯化而得成品。本方法具有方法简单、反应条件温和、操作简便、生产成本低廉、便于推广应用等特点;采用本发明方法能制备出质量好的N,N-二烷基苯胺氰化物产品;本发明方法可广泛应用于N,N-二烷基苯胺氰化物的工业化生产;采用本发明方法制备出的产品可用于α-氨基酸、1,2-二胺、四氢喹啉、α-氨基醛、酮或β-氨基醇等具有生物活性的化合物的合成,满足市场面广量大的需要。

Description

一种N,N-二烷基苯胺氰化反应的方法
技术领域
本发明属于有机化学合成技术领域,具体涉及一种N,N-二烷基苯胺氰化反应的方法。
背景技术
N,N-二烷基苯胺氰化物是一类非常重要的有机合成中间体,广泛用于含氮有机物的构建,对医药和材料化学领域意义重大,例如碱性条件下水解制备的α-氨基酸,被还原生成的α-氨基醛、酮或β-氨基醇以及非对称的1,2-二胺等都是具有重要生物活性的医药中间体。除此之外,它们还可以进一步转化为四氢喹啉等生物碱和其它一些功能材料。正因为N,N-二烷基苯胺氰化物广泛用于这些具有生物活性和功能作用的化合物的合成,所以其具有广阔的市场应用前景。
N,N-二烷基苯胺氰化物的合成方法一直是有机化学的热点,常采用N,N-二烷基苯胺与氰化试剂通过金属催化并在氧化剂的作用下来合成,如2002年公开的欧洲专利(EP 1174419A1)“A method for producing an alpha-aminonitrile from a tertiary amine and a cyanidethrough oxidation with oxygen by using a transition metal catalyst”,其公开的方法是以N,N-二烷基苯胺为原料,与氰化钠或氰化钾在三氯化钌催化和氧气氛围的条件下,加热回流至反应完全后柱层析得N,N-二烷基苯胺氰化物,但该方法仍然存在不足之处:
(1)上述方法中采用三氯化钌为催化剂,价格较贵,使生产成本增加,并且对环境污染较大。
(2)上述方法所使用的氰化试剂氰化钠或氰化钾具有剧毒。
(3)上述反应一般要加热回流,需额外给反应提供热能。
发明内容
本发明的目的是针对现有N,N-二烷基苯胺氰化方法的不足之处,提供一种N,N-二烷基苯胺的氰化方法。本方法具有一定的普适性,对于N,N-二烷基苯胺的苯环上取代官能团无论是供电子基还是吸电子基都能发生反应;本方法反应条件温和,对生产设备要求低,工艺简单,制备反应生产安全,容易操作,原料易得,有利于工业化。
实现本发明目的的技术方案是:一种N,N-二烷基苯胺氰化反应的方法,以各种N,N-二烷基苯胺衍生物为原料,高价碘试剂为氧化剂,三甲基硅氰为氰化试剂,无水Na2SO4为添加剂,经一步氰化而得N,N-二烷基苯胺氰化物。其具体方法步骤如下:
(1)进行氰化反应
以各种N,N-二烷基苯胺衍生物A为原料,高价碘试剂为氧化剂,三甲基硅氰为氰化试剂,无水Na2SO4为添加剂,在溶剂中,按照N,N-二烷基苯胺衍生物A毫摩尔∶高价碘试剂毫摩尔∶三甲基硅氰毫摩尔∶添加剂Na2SO4毫摩尔∶溶剂毫升之比为1.0∶(1.0~2.5)∶(1.5~2.5)∶(0.3~1.0)∶6.0的比例,在反应器中先加入高价碘试剂和溶剂,搅拌下,再加入三甲基硅氰,在冰浴或室温下搅拌30~90分钟后依次加入添加剂无水Na2SO4和N,N-二烷基苯胺衍生物A,加料完毕之后,冰浴或室温下持续搅拌1~3小时或过夜,就制备出N,N-二烷基苯胺氰化物B的反应液。
所述的N,N-二烷基苯胺衍生物A中,R1基团为各种卤素取代基、硝基、酯基、甲基,高价碘试剂为二醋酸碘苯、双(三氟乙酰氧基)碘苯中的一种,溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、乙腈中的一种。
(2)进行产品浓缩、纯化
第(1)步完成后,对第(1)步制备出的N,N-二烷基苯胺氰化物B的反应液,加入饱和碳酸氢钠溶液和硫代硫酸钠溶液淬灭反应,用二氯甲烷进行萃取,合并萃取液,萃取液经饱和食盐水洗涤,无水硫酸镁干燥,抽滤,旋转蒸发浓缩滤液,对浓缩液经硅胶柱层析纯化,用洗脱液进行洗脱,对硅胶柱层析的流出液经旋转蒸发浓缩、抽干得产物纯品B;
所述的洗脱液为乙酸乙酯∶石油醚的比例为1∶20的混合液。
本发明采用上述技术方案后,主要有以下效果:
(1)本发明采用的氧化剂是高价碘试剂,便宜易得,且无金属试剂参与,生产成本低,对环境污染小。
(2)本发明所使用的氰化试剂为三甲基硅氰,相对于氰化钠或氰化钾毒性较小。
(3)本发明无需无水无氧条件,并且低温或室温下即可反应,反应条件温和,能耗低。
本发明方法可广泛应用于N,N-二烷基苯胺氰化物的工业化生产。N,N-二烷基苯胺氰化物可以作为α-氨基酸、1,2-二胺、四氢喹啉、α-氨基醛、酮或β-氨基醇等具有生物活性的化合物或功能材料的合成中间体,市场应用前景好。
具体实施方式
下面结合具体实施方式,进一步说明本发明。
实施例1
一种N,N-二烷基苯胺氰化反应的方法,其具体步骤如下:
(1)以N,N-二甲基苯胺A1为原料,双(三氟乙酰氧基)碘苯为氧化剂,三甲基硅氰为氰化剂,无水Na2SO4为添加剂,1,2-二氯乙烷为溶剂,按照N,N-二甲基苯胺A1毫摩尔∶双(三氟乙酰氧基)碘苯毫摩尔∶三甲基硅氰毫摩尔∶添加剂无水Na2SO4毫摩尔∶溶剂毫升之比为1.0∶1.0∶2.0∶0.5∶6.0的比例,在反应器中先加入双(三氟乙酰氧基)碘苯(215.0mg,0.5mmol)和1,2-二氯乙烷(3.0mL),搅拌下再加入三甲基硅氰(99.2mg,1.0mmol),冰浴下搅拌40分钟后依次加入无水Na2SO4(36.0mg,0.25mmol)和N,N-二甲基苯胺A1(61.0mg,0.5mmol),加料完毕之后,在该温度下继续搅拌1小时,就制备出N,N-二烷基苯胺氰化物B1的反应液。
(2)第(1)步完成后,对第(1)步制备出的N,N-二烷基苯胺氰化物B1的反应液,加入饱和碳酸氢钠溶液和硫代硫酸钠溶液淬灭反应,用二氯甲烷进行萃取,合并萃取液,萃取液经饱和食盐水洗涤,无水硫酸镁干燥,抽滤,旋转蒸发浓缩滤液,对浓缩液经硅胶柱层析纯化,用洗脱液进行洗脱,对硅胶柱层析的流出液经旋转蒸发浓缩、抽干得黄色液体B1(25.0mg,收率34%)。
所述的洗脱液为乙酸乙酯∶石油醚的比例为1∶20的混合液。
实施例2
一种N,N-二烷基苯胺氰化反应的方法,其具体步骤同实施例1,其中:
(1)以N,N-二甲基苯胺A1为原料,双(三氟乙酰氧基)碘苯为氧化剂,三甲基硅氰为氰化剂,无水Na2SO4为添加剂,1,2-二氯乙烷为溶剂,按照N,N-二甲基苯胺A1毫摩尔∶双(三氟乙酰氧基)碘苯毫摩尔∶三甲基硅氰毫摩尔∶添加剂无水Na2SO4毫摩尔∶溶剂毫升之比为1.0∶2.5∶2.0∶0.5∶6.0的比例,在反应器中先加入双(三氟乙酰氧基)碘苯(538.0mg,1.25mmol)和1,2-二氯乙烷(3.0mL),搅拌下再加入三甲基硅氰(99.2mg,1.0mmol),冰浴下搅拌40分钟后依次加入无水Na2SO4(36.0mg,0.25mmol)和N,N-二甲基苯胺A1(61.0mg,0.5mmol),加料完毕之后,在该温度下继续搅拌1小时,就制备出N,N-二烷基苯胺氰化物B1的反应液。
步骤(2)中,洗脱液为乙酸乙酯∶石油醚的比例为1∶20的混合液,得黄色液体B1(40.0mg,收率55%)。
实施例3
一种N,N-二烷基苯胺氰化反应的方法,其具体步骤同实施例1,其中:
(1)以N,N-二甲基苯胺A1为原料,双(三氟乙酰氧基)碘苯为氧化剂,三甲基硅氰为氰化剂,无水Na2SO4为添加剂,1,2-二氯乙烷为溶剂,按照N,N-二.甲基苯胺A1毫摩尔∶双(三氟乙酰氧基)碘苯毫摩尔∶三甲基硅氰毫摩尔∶添加剂无水Na2SO4毫摩尔∶溶剂毫升之比为1.0∶1.5∶1.5∶0.5∶6.0的比例,在反应器中先加入双(三氟乙酰氧基)碘苯(323.0mg,0.75mmol)和1,2-二氯乙烷(3.0mL),搅拌下再加入三甲基硅氰(75.0mg,0.75mmol),冰浴下搅拌40分钟后依次加入无水Na2SO4(36.0mg,0.25mmol)和N,N-二甲基苯胺A1(61.0mg,0.5mmol),加料完毕之后,在该温度下继续搅拌1小时,就制备出N,N-二烷基苯胺氰化物B1的反应液。
步骤(2)中,洗脱液为乙酸乙酯∶石油醚的比例为1∶20的混合液,得黄色液体B1(34.0mg,收率47%)。
实施例4
-种N,N-二烷基苯胺氰化反应的方法,其具体步骤同实施例1,其中:
(1)以N,N-二甲基苯胺A1为原料,双(三氟乙酰氧基)碘苯为氧化剂,三甲基硅氰为氰化剂,无水Na2SO4为添加剂,1,2-二氯乙烷为溶剂,按照N,N-二甲基苯胺A1毫摩尔∶双(三氟乙酰氧基)碘苯毫摩尔∶三甲基硅氰毫摩尔∶添加剂无水Na2SO4毫摩尔∶溶剂毫升之比为1.0∶2.0∶2.5∶0.5∶6.0的比例,在反应器中先加入双(三氟乙酰氧基)碘苯(430.0mg,1.0mmol)和1,2-二氯乙烷(3.0mL),搅拌下再加入三甲基硅氰(124.0mg,1.25mmol),冰浴下搅拌40分钟后依次加入无水Na2SO4(36.0mg,0.25mmol)和N,N-二甲基苯胺A1(61.0mg,0.5mmol),加料完毕之后,在该温度下继续搅拌1小时,就制备出N,N-二烷基苯胺氰化物B1的反应液。
步骤(2)中,洗脱液为乙酸乙酯∶石油醚的比例为1∶20的混合液,得黄色液体B1(37.0mg,收率50%)。
实施例5
一种N,N-二烷基苯胺氰化反应的方法,其具体步骤同实施例1,其中:
(1)以N,N-二甲基苯胺A1为原料,双(三氟乙酰氧基)碘苯为氧化剂,三甲基硅氰为氰化剂,无水Na2SO4为添加剂,1,2-二氯乙烷为溶剂,按照N,N-二甲基苯胺A1毫摩尔∶双(三氟乙酰氧基)碘苯毫摩尔∶三甲基硅氰毫摩尔∶添加剂无水Na2SO4毫摩尔∶溶剂毫升之比为1.0∶1.5∶2.0∶0.3∶6.0的比例,在反应器中先加入双(三氟乙酰氧基)碘苯(323.0mg,0.75mmol)和1,2-二氯乙烷(3.0mL),搅拌下再加入三甲基硅氰(99.0mg,1.0mmol),冰浴下搅拌40分钟后依次加入无水Na2SO4(21.0mg,0.15mmol)和N,N-二甲基苯胺A1(61.0mg,0.5mmol),加料完毕之后,在该温度下继续搅拌1小时,就制备出N,N-二烷基苯胺氰化物B1的反应液。
步骤(2)中,洗脱液为乙酸乙酯∶石油醚的比例为1∶20的混合液,得黄色液体B1(31.0mg,收率43%)。
实施例6
一种N,N-二烷基苯胺氰化反应的方法,其具体步骤同实施例1,其中:
(1)以N,N-二甲基苯胺A1为原料,双(三氟乙酰氧基)碘苯为氧化剂,三甲基硅氰为氰化剂,无水Na2SO4为添加剂,1,2-二氯乙烷为溶剂,按照N,N-二甲基苯胺A1毫摩尔∶双(三氟乙酰氧基)碘苯毫摩尔∶三甲基硅氰毫摩尔∶添加剂无水Na2SO4毫摩尔∶溶剂毫升之比为1.0∶1.5∶2.0∶1.0∶6.0的比例,在反应器中先加入双(三氟乙酰氧基)碘苯(323.0mg,0.75mmol)和1,2-二氯乙烷(3.0mL),搅拌下再加入三甲基硅氰(99.0mg,1.0mmol),冰浴下搅拌40分钟后依次加入无水Na2SO4(71.0mg,0.5mmol)和N,N-二甲基苯胺A1(61.0mg,0.5mmol),加料完毕之后,在该温度下继续搅拌1小时,就制备出N,N-二烷基苯胺氰化物B1的反应液。
步骤(2)中,洗脱液为乙酸乙酯∶石油醚的比例为1∶20的混合液,得黄色液体B1(26.0mg,收率36%)。
实施例7
一种N,N-二烷基苯胺氰化反应的方法,其具体步骤同实施例1,其中:
(1)以N,N-二甲基苯胺A1为原料,双(三氟乙酰氧基)碘苯为氧化剂,三甲基硅氰为氰化剂,无水Na2SO4为添加剂,1,2-二氯乙烷为溶剂,按照N,N-二甲基苯胺毫摩尔A1∶双(三氟乙酰氧基)碘苯毫摩尔∶三甲基硅氰毫摩尔∶添加剂无水Na2SO4毫摩尔∶溶剂毫升之比为1.0∶2.0∶2.0∶0.5∶6.0的比例,在反应器中先加入双(三氟乙酰氧基)碘苯(430.0mg,1.0mmol)和1,2-二氯乙烷(3.0mL),搅拌下再加入三甲基硅氰(99.0mg,1.0mmol),冰浴下搅拌40分钟后依次加入无水Na2SO4(36.0mg,0.25mmol)和N,N-二甲基苯胺A1(61.0mg,0.5mmol),加料完毕之后,在该温度下继续搅拌1小时,就制备出N,N-二烷基苯胺氰化物B1的反应液。
步骤(2)中,洗脱液为乙酸乙酯∶石油醚的比例为1∶20的混合液,得黄色液体B1(41.0mg,收率56%)。
实施例8
一种N,N-二烷基苯胺氰化反应的方法,其具体步骤同实施例1,其中:
步骤(1)中,以N,N,5-三甲基-2-氟苯胺A2为原料,双(三氟乙酰氧基)碘苯为氧化剂,三甲基硅氰为氰化剂,无水Na2SO4为添加剂,以1,2-二氯乙烷为溶剂,按照N,N,5-三甲基-2-氟苯胺A2毫摩尔∶双(三氟乙酰氧基)碘苯毫摩尔∶三甲基硅氰毫摩尔∶添加剂无水Na2SO4毫摩尔∶溶剂1,2-二氯乙烷毫升之比为1.0∶2.0∶2.0∶0.5∶6.0的比例,在反应器中先加入双(三氟乙酰氧基)碘苯(430.0mg,1.0mmol)和1,2-二氯乙烷(3.0mL),搅拌下再加入三甲基硅氰(99.2mg,1.0mmol),冰浴下搅拌40分钟后依次加入无水Na2SO4(36.0mg,0.25mmol)和N,N,5-三甲基-2-氟苯胺A2(75.0mg,0.5mmol),加料完毕之后,在该温度下继续搅拌1小时,就制备出N,N-二烷基苯胺氰化物B2的反应液。
步骤(2)中,洗脱液为乙酸乙酯∶石油醚的比例为1∶20的混合液,得白色固体B2(32.5mg,收率37%)。
实施例9
一种N,N-二烷基苯胺氰化反应的方法,其具体步骤同实施例1,其中:
步骤(1)中,以3-(二甲氨基)苯甲酸甲酯A3为原料,双(三氟乙酰氧基)碘苯为氧化剂,三甲基硅氰为氰化剂,无水Na2SO4为添加剂,以1,2-二氯乙烷为溶剂,按照3-(二甲氨基)苯甲酸甲酯A3毫摩尔∶双(三氟乙酰氧基)碘苯毫摩尔∶三甲基硅氰毫摩尔∶添加剂无水Na2SO4毫摩尔∶溶剂1,2-二氯乙烷毫升之比为1.0∶2.0∶2.0∶0.5∶6.0的比例,在反应器中先加入双(三氟乙酰氧基)碘苯(430.0mg,1.0mmol)和1,2-二氯乙烷(3.0mL),搅拌下再加入三甲基硅氰(99.2mg,1.0mmol),冰浴下搅拌40分钟后依次加入无水Na2SO4(36.0mg,0.25mmol)和3-(二甲氨基)苯甲酸甲酯A3(90.0mg,0.5mmol),加料完毕之后,在该温度下继续搅拌1小时,就制备出N,N-二烷基苯胺氰化物B3的反应液。
步骤(2)中,洗脱液为乙酸乙酯∶石油醚的比例为1∶20的混合液,得白色固体B3(53.9mg,收率53%)。
实施例10
一种N,N-二烷基苯胺氰化反应的方法,其具体步骤同实施例1,其中:
步骤(1)中,以N,N,2,3-四甲基苯胺A4为原料,双(三氟乙酰氧基)碘苯为氧化剂,三甲基硅氰为氰化剂,无水Na2SO4为添加剂,以1,2-二氯乙烷为溶剂,按照N,N,2,3-四甲基苯胺A4毫摩尔∶双(三氟乙酰氧基)碘苯毫摩尔∶三甲基硅氰毫摩尔∶添加剂无水Na2SO4毫摩尔∶溶剂1,2-二氯乙烷毫升之比为1.0∶2.0∶2.0∶0.5∶6.0的比例,在反应器中先加入双(三氟乙酰氧基)碘苯(430.0mg,1.0mmol)和1,2-二氯乙烷(3.0mL),搅拌下再加入三甲基硅氰(99.2mg,1.0mmol),冰浴下搅拌40分钟后依次加入无水Na2SO4(36.0mg,0.25mmol)和N,N,2,3-四甲基苯胺A4(75.0mg,0.5mmol),加料完毕之后,在该温度下继续搅拌1小时,就制备出N,N-二烷基苯胺氰化物B4的反应液。
步骤(2)中,洗脱液为乙酸乙酯∶石油醚的比例为1∶20的混合液,得淡黄色固体B4(39.2mg,收率45%)。
实施例11-20
一种N,N-二烷基苯胺氰化物的合成方法的具体步骤,同实施例1,其中的不同部分如下表1所示。
表1

Claims (3)

1.一种N,N-二烷基苯胺氰化反应的方法,其特征在于具体的方法步骤如下:
(1)进行氰化反应
以各种N,N-二烷基苯胺衍生物A为原料,高价碘试剂为氧化剂,三甲基硅氰为氰化试剂,无水Na2SO4为添加剂,在溶剂中,按照N,N-二烷基苯胺衍生物A毫摩尔∶高价碘试剂毫摩尔∶三甲基硅氰毫摩尔∶添加剂Na2SO4毫摩尔∶溶剂毫升之比为1.0∶(1.0~2.5)∶(1.5~2.5)∶(0.3~1.0)∶6.0的比例,在反应器中先加入高价碘试剂和溶剂,搅拌下,再加入三甲基硅氰,在冰浴或室温下搅拌30~90分钟后依次加入添加剂无水Na2SO4和N,N-二烷基苯胺衍生物A,加料完毕之后,冰浴或室温下持续搅拌1~3小时或过夜,就制备出N,N-二烷基苯胺氰化物B的反应液;
所述的N,N-二烷基苯胺衍生物A中,R1基团为各种卤素取代基、硝基、酯基、甲基,高价碘试剂为二醋酸碘苯、双(三氟乙酰氧基)碘苯中的一种,溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、乙腈中的一种;
(2)进行产品浓缩、纯化
第(1)步完成后,对第(1)步制备出的N,N-二烷基苯胺氰化物B的反应液,加入饱和碳酸氢钠溶液和硫代硫酸钠溶液淬灭反应,用二氯甲烷进行萃取,合并萃取液,萃取液经饱和食盐水洗涤,无水硫酸镁干燥,抽滤,旋转蒸发浓缩滤液,对浓缩液经硅胶柱层析纯化,用洗脱液进行洗脱,对硅胶柱层析的流出液经旋转蒸发浓缩、抽干得产物纯品B;
所述的洗脱液为乙酸乙酯∶石油醚的比例为1∶20的混合液。
2.按照权利要求1所述的一种N,N-二烷基苯胺氰化反应的方法,其特征在于:步骤(1)中,原料为N,N-二甲基苯胺A1,双(三氟乙酰氧基)碘苯为氧化剂,三甲基硅氰为氰化剂,添加剂为无水Na2SO4,在1,2-二氯乙烷溶剂中,按照N,N-二甲基苯胺A1毫摩尔∶双(三氟乙酰氧基)碘苯毫摩尔∶三甲基硅氰毫摩尔∶无水Na2SO4毫摩尔∶溶剂毫升之比为1.0∶2.0∶2.0∶0.5∶6.0的比例,在反应器中先加入双(三氟乙酰氧基)碘苯,1,2-二氯乙烷和三甲基硅氰,在冰浴下搅拌40分钟后依次加入无水Na2SO4和N,N-二甲基苯胺A1,加料完毕之后,冰浴下持续搅拌1小时;
步骤(2)中,洗脱液为乙酸乙酯∶石油醚的比例为1∶20的混合液,得黄色液体B1。
3.按照权利要求1所述的一种N,N-二烷基苯胺氰化反应的方法,其特征在于:步骤(1)中,原料为N,N-二甲基-2-溴苯胺A2,双(三氟乙酰氧基)碘苯为氧化剂,三甲基硅氰为氰化剂,添加剂为无水Na2SO4,在1,2-二氯乙烷溶剂中,按照N,N-二甲基-2-溴苯胺A2毫摩尔∶双(三氟乙酰氧基)碘苯毫摩尔∶三甲基硅氰毫摩尔∶无水Na2SO4毫摩尔∶溶剂毫升之比为1.0∶2.0∶2.0∶0.5∶6.0的比例,在反应器中先加入双(三氟乙酰氧基)碘苯,1,2-二氯乙烷和三甲基硅氰,搅拌40分钟后在室温下依次加入无水Na2SO4和N,N-二甲基-2-溴苯胺A2,加料完毕之后,室温搅拌过夜;
步骤(2)中,洗脱液为乙酸乙酯∶石油醚的比例为1∶20的混合液,得黄色固体B2。
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