CN107011200A - 一种甲酰胺类化合物的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种甲酰胺类化合物的合成方法,所述合成方法是以氨基甲酰咪唑类化合物为原料,在四氢呋喃和水的混合溶液中以硼氢化物为还原剂制得所述的甲酰胺类化合物。本发明中所用的催化剂硼氢化物具有环境友好、性能稳定、转换率高等优点。而且,本发明起始原料和所用试剂简单易得,成本低,操作简单易行,因此,本路线是一条成本较低、操作简单和适合工业化生产的路线。
Description
技术领域
本发明涉及一种甲酰胺类化合物的合成方法。
背景技术
甲酰胺类化合物是合成氮杂环类药物的重要中间体,广泛应用于合成取代芳基咪唑类、氟代喹啉类、1,2-二氢喹啉类、噁唑烷酮类等药物。其合成主要通过催化胺与甲酸的氮甲酰化反应制得。用于该反应的催化剂主要有:HClO4-SiO2,TiO2-P25,TiO2-SO4,纳米催化剂MgO,I2,VB1,包裹纳米Fe2O3羟基磷石灰上负载的磺酸,ZnCl2,PEG-400及ZnO2等。这些催化剂有的难以制备,有的昂贵,有的制备中有副产物生成等缺陷。
文献报道的合成甲酰胺类化合物主要有以下几种方法:文献1(Krishnakumar B,Swaminathan M.A convenient method for the N-formylation of amines at roomtemperature using TiO2-P25or sulfated titania[J].Journal of MolecularCatalysis,2011,334(1-2):98-102)报道了胺与甲酸在纳米颗粒光催化剂TiO2-P25或硫酸化二氧化钛进行甲酰化反应,该催化剂可作为对半导体光催化剂的研究的延伸。在这项工作中,TiO2-P25或TiO2-SO4 2-催化的胺与甲酸在室温中可以短时间内进行甲酰化。该方法适用于取代的芳族胺以及伯和仲脂族胺。
文献2(Nale D B,Bhanage B M.An efficient protocol for formylation ofamines using carbon dioxide and PMHS under transition-metal-free conditions[J].Synlett,2016,27(9):1413-1417)报道的是一种以胺为原料在一种温和的条件下,在CO2和PMHS的作用下得到甲酰胺类化合物。该反应是一种高效率,绿色的并且具有高产率的合成甲酰胺类化合物的方法。
但是,上述方法有的原料成本较高,有的反应时间较长。因此,寻找一条成本较低、操作简单和适合工业化生产的路线尤其重要。
发明内容
本发明为解决上述技术问题提供一种高效且成本低的甲酰胺类化合物的合成方法。
本发明的具体方案如下:
一种甲酰胺类化合物的合成方法,所述合成方法是以氨基甲酰咪唑类化合物为原料,在四氢呋喃和水的混合溶液中以硼氢化物为还原剂制得所述甲酰胺类化合物。
上述方案中,所述的原料氨基甲酰咪唑类化合物为式I所示:
其中,R1、R2为相同或不相同的原子或基团,各自独立选自氢原子、C1-C20的直链或支链烷烃、C5-C10的环烷基、苯基或取代苯基中的任意一种。
上述方案中,所述取代苯基的苯环上被单取代或多取代。
上述方案中,所述硼氢化物为硼氢化钠或硼氢化钾。
上述方案中,所述合成方法的具体步骤为:
将氨基甲酰咪唑类化合物溶于四氢呋喃中,加入硼氢化钠和水,在室温下反应30min-2h,反应完全;
将反应液进行洗涤、分离、纯化即得到甲酰胺类化合物。
上述方案中,洗涤步骤是在冰浴中依次用5wt%的盐酸,水,5wt%的碳酸钠洗涤,水洗涤。
上述方案中,分离纯化步骤是真空旋蒸除去溶剂,粗产物用柱层层析法来分离纯化。
上述方案中,所述硼氢化物与氨基甲酰咪唑类衍生物的摩尔比为0.5:1-5:1,所述四氢呋喃和水的体积比为0.5:1-99:1。
本发明的有益效果是:起始原料和所用试剂简单易得,成本低,操作简单易行,因此,本路线是一条成本较低、操作简单和适合工业化生产的路线。
具体实施方式:
通过下述实施例将有助于理解本发明,但不能局限本发明的内容。
本发明以氨基甲酰咪唑类化合物为原料,在四氢呋喃和水的混合溶液中以硼氢化钠为还原剂制得所述的甲酰胺类化合物。具体方法是将氨基甲酰咪唑类化合物溶于THF中,加入硼氢化钠和水,室温下反应30min-2h,反应完全。将反应液在冰浴中依次用5%的盐酸,水,5%的碳酸钠洗涤,水洗涤,用二氯甲烷萃取多次,合并有机层,卤盐水洗涤依次,无水硫酸钠干燥过夜,真空旋蒸除去溶剂,粗产物用柱层层析法分离纯化。产率84-94%。硼氢化物与氨基甲酰咪唑类衍生物的摩尔比为0.5:1-5:1,四氢呋喃和水的体积比为0.5:1-99:1。
本发明的主要合成路线如下:
其中,R1、R2为相同或不相同的原子或基团,各自独立选自氢原子、C1-C20的直链或支链烷烃、C5-C10的环烷基、苯基或取代苯基中的任意一种。
实施例1
N-环己烷甲酰胺的合成
在50mL圆底烧瓶中加入200mg(1mmol)N-环己烷-1-咪唑甲酰胺,加入10mL THF使之溶解,剧烈搅拌下加入溶有152mg(4mmol)硼氢化钠的冰水5mL,TLC检测其反应进程,反应30min反应完全。在冰浴中,依次用5%的盐酸,水,5%碳酸钠,水洗涤,用80mL二氯甲烷萃取一次,饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥。旋蒸除去溶剂,粗产物用色谱分析法分离纯化,得到目标产物N-环己烷甲酰胺120mg,产率94%。展开剂:乙酸乙酯/石油醚=5/2,Rf=0.7,显色:高锰酸钾。
N-环己烷甲酰胺的核磁表征数据为:1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.05(d,J=14.1Hz,1H),6.06(d,J=57.9Hz,1H),3.97–3.10(m,1H),1.85(t,J=13.3Hz,2H),1.75–1.53(m,3H),1.39–1.21(m,3H),1.19–1.04(m,2H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ163.70,160.47,51.05,47.08,34.61,32.94,25.40,24.99,24.72.ESI-MS,m/z calcd.for C7H14NO[M+H]+128.100;found 128.097.
实施例2
N-间甲苯甲酰胺的合成
在50mL圆底烧瓶中加入450mg(2.2mmol)N-间甲苯-1-咪唑甲酰胺,加入10mL THF使之溶解,剧烈搅拌下加入溶有84mg(2.2mmol)硼氢化钠的冰水2mL,TLC检测其反应进程,反应25min反应完全。在冰浴中,依次用5%的盐酸,水,5%碳酸钠,水洗涤,用80mL二氯甲烷萃取一次,饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥。旋蒸除去溶剂,粗产物用色谱分析法分离纯化,得到目标产物N-间甲苯甲酰胺255mg,产率84%。展开剂:乙酸乙酯/石油醚=1/1,Rf=0.6,显色:紫外。
N-间甲苯甲酰胺的核磁表征数据为:1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.74(s,1H),8.68(d,J=11.1Hz,1H),8.34(s,1H),7.83(s,1H),7.40(s,1H),7.32(d,J=8.0Hz,1H),7.21(dt,J=15.6,8.0Hz,2H),6.99(d,J=7.6Hz,1H),6.96–6.89(m,4H),2.33(d,J=9.1Hz,7H).13CNMR(100MHz,CDCl3)δ162.98,159.34,139.86,139.06,136.89,136.73,129.54,128.90,126.07,125.60,120.72,119.52,117.15,115.78,21.38.ESI-MS,m/z calcd.for C8H10NO[M+H]+136.068;found 136.066.
实施例3
N-(3,4-二氯苯基)甲酰胺的合成
在50mL圆底烧瓶中加入400mg(1.6mmol)N-(3,4-二氯苯基)-1-咪唑甲酰胺,加入10mL THF使之溶解,剧烈搅拌下加入溶有30mg(0.8mmol)硼氢化钠的冰水1mL,TLC检测其反应进程,反应30min反应完全。在冰浴中,依次用5%的盐酸,水,5%碳酸钠,水洗涤,用80mL二氯甲烷萃取一次,饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥。旋蒸除去溶剂,粗产物用色谱分析法分离纯化,得到目标产物N-(3,4-二氯苯基)甲酰胺267mg,产率90%。展开剂:乙酸乙酯/石油醚=1/1,Rf=0.6,显色:紫外。
N-(3,4-二氯苯基)甲酰胺的核磁表征数据为:1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.66(d,J=10.9Hz,1H),8.62(s,1H),8.36(s,1H),7.77(s,1H),7.73(s,1H),7.42(d,J=8.6Hz,1H),7.37(s,2H),7.22(d,J=2.3Hz,1H),6.96(dd,J=8.6,2.4Hz,1H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ162.28,159.11,136.23,133.75,132.93,131.41,130.66,129.05,128.19,121.73,120.45,119.19,117.95.ESI-MS,m/z calcd.for C7H4Cl2NO[M-H]-187.975;found 187.954.
实施例4
N-(4-(三氟甲氧基)苯基)甲酰胺的合成
在50mL圆底烧瓶中加入540mg(2mmol)N-对三氟甲氧基苯基-1-咪唑甲酰胺,加入10mL THF使之溶解,剧烈搅拌下加入溶有68mg(2mmol)硼氢化钠的冰水0.1mL,TLC检测其反应进程,反应40min反应完全。在冰浴中,依次用5%的盐酸,水,5%碳酸钠,水洗涤,用80mL二氯甲烷萃取一次,饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥。旋蒸除去溶剂,粗产物用色谱分析法分离纯化,得到目标产物N-对三氟甲氧基苯基甲酰胺375mg,产率92%。展开剂:乙酸乙酯/石油醚=1/1,Rf=0.6,显色:紫外。
N-(4-(三氟甲氧基)苯基)甲酰胺的核磁表征数据为:1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.91(d,J=10.5Hz,1H),8.66(d,J=11.2Hz,1H),8.36(s,1H),8.07(s,1H),7.58(d,J=8.6Hz,2H),7.17(dt,J=14.7,8.6Hz,5H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ162.84,159.40,146.41,145.65,135.54,124.27,122.58,121.80,121.26,120.04,119.17.ESI-MS,m/z calcd.forC8H7F3NO2[M+H]+206.035;found 206.029.
实施例5
N-苯基甲酰胺的合成
在50mL圆底烧瓶中加入935mg(5mmol)N-苯基-1-咪唑甲酰胺,加入10mL THF使之溶解,剧烈搅拌下加入溶有190mg(5mmol)硼氢化钠的冰水4mL,TLC检测其反应进程,反应20min反应完全。在冰浴中,依次用5%的盐酸,水,5%碳酸钠,水洗涤,用80mL二氯甲烷萃取一次,饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥。旋蒸除去溶剂,粗产物用色谱分析法分离纯化,得到目标产物N-苯基甲酰胺538mg,产率89%。展开剂:乙酸乙酯/石油醚=1/1,Rf=0.6,显色:紫外。
N-苯基甲酰胺的核磁表征数据为:1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.93(s,1H),8.69(d,J=11.3Hz,1H),8.34(s,1H),8.12(s,1H),7.55(d,J=8.1Hz,2H),7.40–7.28(m,4H),7.23–7.06(m,4H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ163.08,159.57,137.01,136.82,129.75,129.09,125.30,124.81,120.14,118.83.ESI-MS,m/z calcd.for C7H8NO[M+H]+122.053;found122.057.
实施例6
N-对硝基苯基甲酰胺的合成
在50mL圆底烧瓶中加入500mg(2.2mmol)N-对硝基苯基-1-咪唑甲酰胺,加入10mLTHF使之溶解,剧烈搅拌下加入溶有167mg(4.4mmol)硼氢化钠的冰水6mL,TLC检测其反应进程,反应40min反应完全。在冰浴中,依次用5%的盐酸,水,5%碳酸钠,水洗涤,用80mL二氯甲烷萃取一次,饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥。旋蒸除去溶剂,粗产物用色谱分析法分离纯化,得到目标产物N-对硝基苯基甲酰胺288mg,产率80%。展开剂:乙酸乙酯/石油醚=1/1,Rf=0.5,显色:紫外。
N-对硝基苯基甲酰胺的核磁表征数据为:1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ10.93–10.64(m,1H),9.04(d,J=10.1Hz,1H),8.39(s,1H),8.21(d,J=8.9Hz,2H),7.80(d,J=8.9Hz,2H),7.40(d,J=8.7Hz,1H).13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ163.25,160.99,144.66,142.94,125.90,125.53,119.45,118.38,116.99.ESI-MS,m/z calcd.for C7H5N2O3[M-H]-165.038;found 165.021.
实施例7
N-叔丁基甲酰胺的合成
在50mL圆底烧瓶中加入440mg(2.6mmol)N-叔丁基-1-咪唑甲酰胺,加入10mL THF使之溶解,剧烈搅拌下加入溶有494mg(13mmol)硼氢化钠的冰水10mL,TLC检测其反应进程,反应30min反应完全。在冰浴中,依次用5%的盐酸,水,5%碳酸钠,水洗涤,用80mL二氯甲烷萃取一次,饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥。旋蒸除去溶剂,粗产物用色谱分析法分离纯化,得到目标产物N-叔丁基甲酰胺244mg,产率91%。展开剂:乙酸乙酯/石油醚=5/2,Rf=0.6,显色:高锰酸钾。
N-叔丁基甲酰胺的核磁表征数据为:1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.20(d,J=12.3Hz,1H),7.97(s,1H),6.62(s,1H),5.72(s,1H),1.30(d,J=15.5Hz,18H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ163.21,160.74,51.26,50.34,30.79,28.85.ESI-MS,m/z calcd.for C5H12NO[M+H]+102.084;found 102.084.
实施例8
N,N-二正丙基甲酰胺的合成
在50mL圆底烧瓶中加入500mg(2.6mmol)N,N-二正丙基-1-咪唑甲酰胺,加入10mLTHF使之溶解,剧烈搅拌下加入溶有300mg(8mmol)硼氢化钠的冰水2mL,TLC检测其反应进程,反应35min反应完全。在冰浴中,依次用5%的盐酸,水,5%碳酸钠,水洗涤,用80mL二氯甲烷萃取一次,饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥。旋蒸除去溶剂,粗产物用色谱分析法分离纯化,得到目标产物N,N-二正丙基甲酰胺297mg,产率90%。展开剂:乙酸乙酯/石油醚=2/1,Rf=0.6,显色:高锰酸钾。
N,N-二正丙基甲酰胺的核磁表征数据为:1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.02(s,1H),3.26–3.20(m,2H),3.14(t,J=7.1Hz,2H),1.70–1.45(m,4H),0.87(td,J=7.4,2.7Hz,6H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ162.83,49.17,43.79,21.83,20.52,11.28,10.88.ESI-MS,m/zcalcd.for C7H16NO[M+H]+130.115;found 130.115.
Claims (8)
1.一种甲酰胺类化合物的合成方法,其特征在于,所述合成方法是以氨基甲酰咪唑类化合物为原料,在四氢呋喃和水的混合溶液中以硼氢化物为还原剂制得所述甲酰胺类化合物。
2.如权利要求1所述的合成方法,其特征在于,所述的原料氨基甲酰咪唑类化合物为式I所示:
其中,R1、R2为相同或不相同的原子或基团,各自独立选自氢原子、C1-C20的直链或支链烷烃、C5-C10的环烷基、苯基或取代苯基中的任意一种。
3.如权利要求2所述的合成方法,其特征在于,所述取代苯基的苯环上被单取代或多取代。
4.如权利要求1所述的合成方法,其特征在于,所述硼氢化物为硼氢化钠或硼氢化钾。
5.如权利要求1所述的合成方法,其特征在于,所述合成方法的具体步骤为:
将氨基甲酰咪唑类化合物溶于四氢呋喃中,加入硼氢化钠和水,在室温下反应30min-2h,反应完全;
将反应液进行洗涤、分离、纯化即得到甲酰胺类化合物。
6.如权利要求5所述的合成方法,其特征在于,洗涤步骤是在冰浴中依次用5wt%的盐酸,水,5wt%的碳酸钠洗涤,水洗涤。
7.如权利要求5所述的合成方法,其特征在于,分离纯化步骤是真空旋蒸除去溶剂,粗产物用柱层层析法来分离纯化。
8.如权利要求5所述的合成方法,其特征在于,所述硼氢化物与氨基甲酰咪唑类衍生物的摩尔比为0.5:1-5:1,所述四氢呋喃和水的体积比为0.5:1-99:1。
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