CN104761420A - 一种在水相中用甲基芳烃和胺合成酰胺的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种高效的用甲基芳烃和胺合成酰胺的方法。在水中用甲基芳烃和胺作为原料,通过用TBHP和TBAI作为氧化剂和催化剂,完成对sp3 C-H和sp3 N-H键的断裂和C-N键的形成。不同与传统的氧化酰胺化合成酰胺的方法,需要用活化的酰基或者胺,并且是用水作溶剂,既经济,又环保,在将来用于合成多肽、蛋白质和药物中有非常好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于有机化学领域,具体涉及水相中用甲基芳烃和胺合成酰胺的方法。
背景技术
酰胺结构是一种很特殊、稳定的骨架结构,在许多药物骨架中和多肽以及蛋白质中都含有酰胺结构,所以高效、绿色、低毒的合成这类化合物成为了有机化学界一直存在的挑战。虽然在有机化学中有很多的化学反应能够实现酰胺键的转化,但传统的化学合成方法需要预先活化羧基部分或者偶联试剂和过量的反应物,这些原因都会造成成本高和浪费大。‘避免低原子经济性合成酰胺’的方法已经成为了有机化学和绿色化学的挑战。近年来,Singh等人用甲基芳烃和氯代胺在乙腈作溶剂,TBHP作为氧化剂,MnO2作为promoter成功的合成了酰胺。为了进一步的提高合成酰胺的方法的简便性、绿色,Wu XF等人用DMF作为氮源,甲苯作为原料,成功的合成了酰胺,并且对工业化学有很大的吸引力。但是以上的一些方法,在氧化酰胺化的条件上或者底物的适用性上都有比较大的限制,所以一种能既能解决化学浪费,又是原子经济性的方法还在进一步的研究当中。我们这这里报道的一种新颖的合成方法是在水相中对甲基芳烃和胺进行直接的氧化酰胺化,其中“绿色”氧化剂TBHP作为氧化剂,TBAI 和FeCl3作为共催化体系。
发明内容
本发明目的在于提供一种在水相中高效、绿色合成酰胺的方法,优于采用醛或醇类和氯取代胺或者胺的盐酸盐氧化酰胺化合成酰胺的方法,相比于之前的条件,我们现在的条件更加简单、绿色,大大降低反应所需的成本。
本发明的反应通式是:
式中R1=甲基、甲氧基、卤素、氰基;R2=H、烷基;R3=酯基、酰胺、烷基。
具体步骤:
(1)在干净的封管中加入甲基芳烃(20 eq)和胺(0.24 mmol),TBHP(70% 水)6 eq作为氧化剂,30 mol% TBAI和15 mol% FeCl3作为催化剂,100 mg的4A 分子筛以及1.5 mL的水。在60 oC下反应24小时,TLC点板检测;
(2)反应结束后,反应液通过3-5次萃取,有机层浓缩并经过柱层析得到纯的酰胺类化合物。
本发明的最佳条件:
(1)胺和甲基芳烃的投料比为1:20;
(2)反应体系所用溶剂为水;
(3)反应温度为60 oC;
(4)反应时间为24 h。
本发明方法的反应条件较之之前更为绿色环保,成本大大降低,具有非常好的应用前景。
具体实施方法
实例 1
在干净的10 mL 封管中加入甲苯(20 eq)和丁胺(0.24 mmol),TBHP(70% 水)6 eq作为氧化剂,30 mol% TBAI和15 mol% FeCl3作为催化剂,100 mg的4A 分子筛以及1.5 mL的水。在60 oC下反应24小时,TLC点板检测,反应结束后将反应液冷却至室温,反应液用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取,合并有机相并用无水Na2SO4干燥,有机层再经过浓缩并柱层析得到纯N-丁基苯甲酰胺,黄色液体,收率73%。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.75 (d, J = 7.7 Hz, 2H), 7.48–7.37(m, 3H), 6.36 (bs, 1H), 3.45–3.40 (m, 2H), 1.64–1.53 (m, 2H), 1.43–1.36 (m, 2H), 0.93 (t, J = 7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 167.5, 134.9, 131.2, 128.4, 126.8, 39.8, 31.7, 20.1, 13.7 。
实例 2
在干净的10 mL 封管中加入对二甲苯(20 eq)和丁胺(0.24 mmol),TBHP(70%水)6 eq作为氧化剂,30 mol% TBAI和15 mol% FeCl3作为催化剂,100 mg的4A 分子筛以及1.5 mL的水。在60 oC下反应24小时,TLC点板检测,反应结束后将反应液冷却至室温,反应液用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取,合并有机相并用无水Na2SO4干燥,有机层再经过浓缩并柱层析得到纯N-丁基-4-甲基苯甲酰胺,黄色固体,收率78%。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.65 (d, J = 8.2 Hz, 2H), 7.19 (d, J = 7.9 Hz, 2H), 6.30 (bs, 1H), 3.44–3.39 (m, 2H), 2.37 (s, 3H), 1.61–1.54 (m, 2H), 1.43–1.34 (m, 2H), 0.93 (t, J = 7.3 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 167.4, 141.5, 132.0, 129.1, 126.8, 39.7, 31.7, 21.3, 20.1, 13.7 。
实例 3
在干净的10 mL 封管中加入4-甲基苯甲醚(20 eq)和丁胺(0.24 mmol),TBHP(70%水)6 eq作为氧化剂,30 mol% TBAI和15 mol% FeCl3作为催化剂,100 mg的4A 分子筛以及1.5 mL的水。在60 oC下反应24小时,TLC点板检测,反应结束后将反应液冷却至室温,反应液用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取,合并有机相并用无水Na2SO4干燥,有机层再经过浓缩并柱层析得到纯苯N-丁基-4-甲氧基苯甲酰胺,黄色液体,收率82%。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.72 (d, J = 7.7 Hz, 2H), 6.87 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 6.31 (bs, 1H), 3.81 (s, 3H), 3.53–3.29 (m, 2H), 1.58–1.52 (m, 2H), 1.40–1.34 (m, 2H), 0.92 (t, J = 6.7 Hz, 3H) 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 167.0, 161.9, 128.6, 127.0, 113.5, 55.3, 39.7, 31.7, 20.1, 13.7 。
实例 4
在干净的10 mL 封管中加入对碘甲苯(20 eq)和丁胺(0.24 mmol),TBHP(70%水)6 eq作为氧化剂,30 mol% TBAI和15 mol% FeCl3作为催化剂,100 mg的4A 分子筛以及1.5 mL的水。在60 oC下反应24小时,TLC点板检测,反应结束后将反应液冷却至室温,反应液用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取,合并有机相并用无水Na2SO4干燥,有机层再经过浓缩并柱层析得到纯N-丁基-4-碘苯甲酰胺,白色固体,收率78%。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.74 (d, J = 7.1 Hz, 2H), 7.47 (d, J = 7.1 Hz, 2H), 6.27 (bs, 1H), 3.43–3.39 (m, 2H), 1.62–1.52 (m, 2H), 1.45–1.33 (m, 2H), 0.94 (t, J = 6.8 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 166.7, 137.7, 134.3, 128.5, 98.0, 39.9, 31.7, 20.1, 13.69. HRMS (ESI-TOF) calcd for C11H14INNaO (M + Na+) 326.0018, found 326.0037 。
实例 5
在干净的10 mL 封管中加入对溴甲苯(20 eq)和丁胺(0.24 mmol),TBHP(70%水)6 eq作为氧化剂,30 mol% TBAI和15 mol% FeCl3作为催化剂,100 mg的4A 分子筛以及1.5 mL的水。在60 oC下反应24小时,TLC点板检测,反应结束后将反应液冷却至室温,反应液用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取,合并有机相并用无水Na2SO4干燥,有机层再经过浓缩并柱层析得到纯苯甲酰N-丁基-4-溴苯甲酰胺,黄色固体,收率74%。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.62 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.54 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 6.24 (s, 1H), 3.45–3.40 (m, 2H), 1.62–1.55 (m, 2H), 1.44–1.35 (m, 2H), 0.94 (t, J = 7.3 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 166.5, 133.8, 131.7, 128.5, 125.9, 39.9, 31.7, 20.1, 13.7 。
实例 6
在干净的10 mL 封管中加入3-甲基噻吩(20 eq)和丁胺(0.24 mmol),TBHP(70%水)6 eq作为氧化剂,30 mol% TBAI和15 mol% FeCl3作为催化剂,100 mg的4A 分子筛以及1.5 mL的水。在60 oC下反应24小时,TLC点板检测,反应结束后将反应液冷却至室温,反应液用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取,合并有机相并用无水Na2SO4干燥,有机层再经过浓缩并柱层析得到纯N-丁基-3-甲酰噻吩,黄色固体,收率50%。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.86 (dd, J = 3.0, 1.3 Hz, 1H), 7.39 (dd, J = 5.1, 1.3 Hz, 1H), 7.29 (dd, J = 5.1, 3.0 Hz, 1H), 6.36 (bs, 1H), 3.41–3.36 (m, 2H), 1.59–1.52 (m, 2H), 1.41–1.32 (m, 2H), 0.92 (t, J = 7.3 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 163.2, 137.7, 127.8, 126.2, 126.1, 39.5, 31.7, 20.1, 13.7 。
实例 7
在干净的10 mL 封管中加入2-甲基噻吩(20 eq)和丁胺(0.24 mmol),TBHP(70%水)6 eq作为氧化剂,30 mol% TBAI和15 mol% FeCl3作为催化剂,100 mg的4A 分子筛以及1.5 mL的水。在60 oC下反应24小时,TLC点板检测,反应结束后将反应液冷却至室温,反应液用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取,合并有机相并用无水Na2SO4干燥,有机层再经过浓缩并柱层析得到纯N-丁基-2-甲酰噻吩,黄色固体,收率55%。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.49 (d, J = 3.4 Hz, 1H), 7.44 (d, J = 4.9 Hz, 1H), 7.09–6.99 (m, 1H), 6.11 (bs, 1H), 3.45–3.40 (m, 2H), 1.62–1.55 (m, 2H), 1.44–1.35 (m, 2H), 0.94 (t, J = 7.3 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 161.9, 139.2, 129.6, 127.8, 127.5, 39.7, 31.7, 20.1, 13.7 。
实例 8
在干净的10 mL 封管中加入3,5-二甲基苯甲醚(20 eq)和丁胺(0.24 mmol),TBHP(70%水)6 eq作为氧化剂,30 mol% TBAI和15 mol% FeCl3作为催化剂,100 mg的4A 分子筛以及1.5 mL的水。在60 oC下反应24小时,TLC点板检测,反应结束后将反应液冷却至室温,反应液用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取,合并有机相并用无水Na2SO4干燥,有机层再经过浓缩并柱层析得到纯N-丁基-3-甲氧基-5-甲基苯甲酰胺,黄色液体,收率72%。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.13 (s, 1H), 7.09 (s, 1H), 6.83 (s, 1H), 6.11 (s, 1H), 3.82 (s, 3H), 3.46–3.41 (m, 2H), 2.35 (s, 3H), 1.63–1.55 (m, 2H), 1.45–1.36 (m, 2H), 0.95 (t, J = 7.3 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 167.6, 159.8, 139.7, 136.2, 119.6, 118.1, 109.4, 55.4, 39.8, 31.7, 21.4, 20.1, 13.7. HRMS (ESI-TOF) calcd for C13H19NNaO2 (M + Na+) 244.1313, found 244.1310 。
实例 9
在干净的10 mL 封管中加入4-甲基苯甲醚(20 eq)和甲胺40%的水溶液(0.24 mmol),TBHP(70%水)6 eq作为氧化剂,30 mol% TBAI和15 mol% FeCl3作为催化剂,100 mg的4A 分子筛以及1.5 mL的水。在60 oC下反应24小时,TLC点板检测,反应结束后将反应液冷却至室温,反应液用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取,合并有机相并用无水Na2SO4干燥,有机层再经过浓缩并柱层析得到纯N-甲基4-甲氧基苯甲酰胺,黄色固体,收率78%。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.73 (d, J = 7.7 Hz, 2H), 6.88 (d, J = 7.7 Hz, 2H), 6.39 (bs, 1H), 3.81 (s, 3H), 2.96 (d, J = 2.9 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 167.8, 162.1, 128.6, 127.0, 113.7, 55.3, 26.7.
实例 10
在干净的10 mL 封管中加入4-甲基苯甲醚(20 eq)和乙胺70%的水溶液(0.24 mmol),TBHP(70%水)6 eq作为氧化剂,30 mol% TBAI和15 mol% FeCl3作为催化剂,100 mg的4A 分子筛以及1.5 mL的水。在60 oC下反应24小时,TLC点板检测,反应结束后将反应液冷却至室温,反应液用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取,合并有机相并用无水Na2SO4干燥,有机层再经过浓缩并柱层析得到纯N-乙基4-甲氧基苯甲酰胺,黄色固体,收率79%。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.72 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 6.85 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 6.47 (bs, 1H), 3.79 (s, 3H), 3.44–3.39 (m, 2H), 1.19 (t, J = 7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 167.1, 161.9, 128.6, 126.9, 113.5, 55.2, 34.8, 14.8 。
实例 11
在干净的10 mL 封管中加入4-甲基苯甲醚(20 eq)和仲丁胺(0.24 mmol),TBHP(70%水)6 eq作为氧化剂,30 mol% TBAI和15 mol% FeCl3作为催化剂,100 mg的4A 分子筛以及1.5 mL的水。在60 oC下反应24小时,TLC点板检测,反应结束后将反应液冷却至室温,反应液用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取,合并有机相并用无水Na2SO4干燥,有机层再经过浓缩并柱层析得到纯N-仲丁基4-甲氧基苯甲酰胺,黄色固体,收率83%。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.72 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 6.89 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 5.92 (bs, 1H), 4.18–4.01 (m, 1H), 3.82 (s, 3H), 1.65–1.47 (m, 2H), 1.20 (d, J = 6.5 Hz, 3H), 0.94 (t, J = 7.4 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 166.4, 161.9, 128.5, 127.3, 113.6, 55.3, 46.9, 29.7, 20.5, 10.4 。
实例 12
在干净的10 mL 封管中加入4-甲基苯甲醚(20 eq)和叔丁胺(0.24 mmol),TBHP(70%水)6 eq作为氧化剂,30 mol% TBAI和15 mol% FeCl3作为催化剂,100 mg的4A 分子筛以及1.5 mL的水。在60 oC下反应24小时,TLC点板检测,反应结束后将反应液冷却至室温,反应液用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取,合并有机相并用无水Na2SO4干燥,有机层再经过浓缩并柱层析得到纯N-叔丁基4-甲氧基苯甲酰胺,白色固体,收率85%。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.68 (d, J = 8.2 Hz, 2H), 6.89 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 5.89 (bs, 1H), 3.83 (s, 3H), 1.45 (s, 9H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 166.4, 161.8, 128.4, 128.1, 113.5, 55.3, 51.4, 28.9 。
实例 13
在干净的10 mL 封管中加入4-甲基苯甲醚(20 eq)和L-亮氨酸甲酯盐酸盐(0.24 mmol),TBHP(70%水)6 eq作为氧化剂,30 mol% TBAI和15 mol% FeCl3作为催化剂,100 mg的4A 分子筛以及1.5 mL的水。在60 oC下反应24小时,TLC点板检测,反应结束后将反应液冷却至室温,反应液用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取,合并有机相并用无水Na2SO4干燥,有机层再经过浓缩并柱层析得到纯(S)-Methyl 2-(4-methoxybenzamido)-4-methylpentanoate,白色固体,收率85%。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.78–7.70 (m, 2H), 6.92–6.85 (m, 2H), 6.53 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 4.87–4.81 (m, 1H), 3.83 (s, 3H), 3.75 (s, 3H), 1.77–1.68 (m, 2H), 1.66–1.60 (m, 1H), 0.98–0.95 (m, 6H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 173.9, 166.7, 162.4, 128.9, 126.1, 113.7, 55.4, 52.4, 51.1, 41.8, 25.0, 22.9, 22.1; HPLC (Chiral AD, n-hexane/isopropanol =70:30, flow rate = 0.5 mL/min) tR = 10.739 , tR = 15.360 min, Ee = 99.6%。
Claims (5)
1.一种在水相中用甲基芳烃和胺合成酰胺的方法,其特征在于:
(1)在干净的封管中加入甲基芳烃(20 eq)和胺(0.24 mmol),TBHP(70% 水)6 eq作为氧化剂,30 mol% TBAI和15 mol% FeCl3作为催化剂,100 mg的4A 分子筛以及1.5 mL的水;
在60 oC下反应24小时,TLC点板检测;
(2)反应结束后,反应液通过3-5次萃取,有机层浓缩并经过柱层析得到纯的酰胺类化合物。
2.根据权利要求1所述的一种在水相中用甲基芳烃和胺合成酰胺的方法,其特征在于用的甲基芳烃与胺反应的投料比为20:1。
3.根据权利要求1所述的一种在水相中用甲基芳烃和胺合成酰胺的方法,其特征在于反应体系所用的溶剂为水。
4.根据权利要求1所述的一种在水相中用甲基芳烃和胺合成酰胺的方法,其特征在于温度为60℃。
5.根据权利要求1所述的一种在水相中用甲基芳烃和胺合成酰胺的方法,其特征在于反应时间为24h。
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