CN108440344A - 一种高效的机械力促进的脂肪胺制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脂肪胺的制备方法,以烷基、芳基等为底物1,氮源为底物2,加入合适的添加剂、氧化剂以及贵金属催化剂,在机械力作用下反应即可得到脂肪胺。本发明提供的这种方法不同于传统的有机反应,可以完全避免反应时加入任何溶剂,仅把原料混合,利用机械力通过简单的球磨即可得到目标产物,因此具有绿色环保、收率高、条件温和、操作简便等特点。
Description
技术领域
本发明属于精细化工领域,涉及一种制备脂肪胺的方法。
背景技术
C(sp3)-H的直接胺化是构建C-N键和合成脂肪类化合物的理想途径,这类脂肪类化合物在自然界以及生物活性分子中普遍存在,例如生物碱和生物碱类的药物。发展无导向基团、温和条件下、高效高选择性(尤其是分子间反应)的绿色合成方法是C(sp3)-H胺化的前沿问题。经过上百年的努力,有机科学家们证明了过渡金属如Ag、Mn、Fe、Co、Ru、Rh催化氮烯对C(sp3)-H的胺化是一种高效的构建脂肪胺的方法,其中Rh(II)的催化性能最为突出。但是绝大部分胺化反应都需要较毒的有机溶剂作为反应溶剂,例如:苯,二氯甲烷等。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种基于机械化学的、绿色、高效、工艺流程短、规模易于扩大的制备脂肪胺的方法。机械化学中球磨作为一种新型的、无溶剂的(或微量溶剂)、绿色的、高效的方法最近得到越来越多的关注。与普通的溶剂型方法相比,机械化学促进的方法通常具有优势,包括更高的收率,更短的反应时间,更低的催化剂负载,并且大部分避免了有机溶剂和升高的反应温度。所以,在医药化学领域,发展这种绿色、高效的方法构建脂肪胺具有重要意义。
实现本发明的技术方案是:
本发明提供了一种制备脂肪胺的方法:以底物1和氮源(底物2)作为反应底物,所述的底物1具有下述式1所示结构,所述的氮源具有下述式2所示结构,然后加入合适的添加剂和氧化剂以及贵金属催化剂,在机械力作用下反应即可得到具有下述式3所示结构的脂肪胺。
上述式1、式2、式3中的R1选自烷基、芳基、其它杂原子取代的烷烃、其它杂原子取代的芳烃和其它杂原子取代的环状化合物中的一种;R2选自烷基、芳基、酯、酰胺、其它杂原子取代的烷烃、其它杂原子取代的芳烃和其它杂原子取代的环状化合物中的一种;R3选自烷基和芳基中的一种。
上述的反应式如下:
优选地,所述氮源(底物2)可以是氨基磺酸类、氨基磺酸酯类、氨基酸类或氨基酸酯类化合物,进一步优选氨基磺酸酯类化合物。
所述催化剂可以是为Rh2(esp)2(双[(α,α,α′,α′-四甲基-1,3-苯二丙酸)铑])、Cu(OTf)2(三氟乙酸铜(II))或Rh2(OAc)4(四醋酸二聚铑),所述催化剂的摩尔用量为所述氮源(底物2)摩尔用量的0.5-2%。
优选地,所述催化剂摩尔用量为所述氮源(底物2)摩尔用量的0.5%。
优选地,所述底物1和所述底物2(底物2)的摩尔比范围可以是(1-2):1,优选为1.5:1。
优选地,所述的氧化剂是PIDA(二乙酸碘苯)、PIFA([双(三氟乙酰氧基)碘]苯)或PhI(OCOtBu)2(双(叔丁基羰基氧)碘苯),进一步优选为PIDA(二乙酸碘苯)。
优选地,氧化剂的摩尔用量为氮源(底物2)摩尔用量的1~2.5倍,进一步优为2.0倍。
优选地,反应时间为2~3小时,进一步优选为2.5小时。
所述的机械力的作用可以是通过球磨机进行反应。优选地,球磨机的转速为200~400r/min,进一步优选为300r/min。
优选地,反应添加剂是无机碱,优选Na2CO3、NaHCO3、MgO等,进一步优选NaHCO3。
优选地,所用的添加剂的用量(以底物2的摩尔用量为标准)1g/mmol~3g/mmol,优选的1g/mmol。
优选地,所述制备方法还包括分离提纯步骤,所述步骤具体为:
(1)当反应结束后,降至室温,向反应体系中加入二氯甲烷,充分洗涤3~4次。
(2)用水洗涤上述二氯甲烷溶液2~3次,将二氯甲烷相经无水硫酸钠干燥,过滤并将二氯甲烷相减压浓缩除去溶剂,得到粗产品。
(3)使用100~200目的硅胶和石油醚装柱,干法装柱,并将所述粗产品用少量二氯甲烷溶解装于硅胶柱子的上端部。
(4)用石油醚/乙酸乙酯混合溶剂进行洗脱,收集目标产物,并将有机相减压浓缩除去溶剂,真空干燥得到目标产物。
上述步骤中所述的室温具体指25℃~30℃
本发明以含有C(sp3)-H的脂肪烃或芳烃(底物1)为原料,以取代的氨基磺酸酯为氮源(底物2),选取合适的氧化剂,并加入适当的催化剂和添加剂,利用机械力通过简单的球磨即可得到目标产物。在机械力的作用下氧化剂和氮源反应原位生成PhI=NSO2R,然后再和Rh(II)形成亲电性金属氮宾物种Rh=NSO2R,然后通过三元环过渡态的协同非同步机理直接插入C-H,以此来构建脂肪胺类化合物(产物3)。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,能够取得下列有益效果:
(1)以易得的含有C(sp3)-H脂肪烃或芳烃和廉价易得的过氧化物PIDA(二乙酸碘苯)作为起始原料,Rh2(esp)2作为催化剂,在机械力作用下通过球磨充分研磨,即得到目标产物。本发明制备方法中起始原料为工业化商品,或通过简单的合成得到,其来源广泛,廉价易得。
(2)催化剂虽然是贵金属Rh(II)催化剂,但是催化剂的用量(0.5mol%)相对溶剂型反应来说是非常低的,仍能保证得到较高的产率。
(3)反应条件绿色环保,高效,安全性高,相对温和且可操作性强,成本低。
(4)该方法设备及工艺简单,产物收率较高,工艺流程短,反应规模易于扩大,产物分离较简单,易于推广和实现工业化生产。
附图说明
图1为实施例1所得目标产物的核磁共振氢谱。
图2为实施例1所得目标产物的核磁共振碳谱。
图3为实施例2所得目标产物的核磁共振氢谱。
图4为实施例3所得目标产物的核磁共振氢谱。
图5为实施例4所得目标产物的核磁共振氢谱。
图6为实施例5所得目标产物的核磁共振氢谱。
图7为实施例6所得目标产物的核磁共振氢谱。
具体实施方式
实施例1
在一口50毫升的不锈钢研钵中将Rh2(esp)2(0.001mmol,0.76mg),4-乙基联苯(0.3mmol,54.7mg),2,2,2-三氯乙基氨基磺酸酯(0.2mmol,45.7mg),二乙酸碘苯(0.4mmol,129mg),NaHCO3(200mg)。后将不锈钢研钵置于球磨机 上,安全放置后,将转速调至300r/min,时间150min,启动机器。待反应结束后,降至25℃~30℃,向反应体系中加入二氯甲烷,充分洗涤3次。用水洗涤上述二氯甲烷溶液3次,将上述二氯甲烷相经无水硫酸钠干燥,过滤并将二氯甲烷减压浓缩,得到粗产品。使用100~200目的硅胶柱进行分离,用石油醚/乙酸乙酯(20:1)混合溶剂进行洗脱,收集目标产物2,2,2-三氯乙基(1-([1,1'-联苯基-4-基)乙基)氨基磺酸酯],并将有机相减压浓缩除去溶剂,室温下真空干燥得到白色粉末,分离产率为95%。得到的产物结构式如3所示,其中:R1=4-Ph-Ph,R2=Me-,R3=Cl3CCH2-。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.63-7.52(m,4H),7.49-7.40(m,4H),7.36(t,J=7.2Hz,1H),5.21(d,J=7.2Hz,1H),4.77(p,J=6.9Hz,1H),4.44(s,2H),1.65(d,J=6.9Hz,3H).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ141.3,140.4,140.4,128.9,127.7,127.6,127.1,126.8,93.3,78.1,54.7,22.8.
实施例2
在一口50毫升的不锈钢研钵中将Rh2(esp)2(0.001mmol,0.76mg),4-乙基联苯(0.3mmol,54.7mg),新戊基氨基磺酸酯(0.2mmol,33.4mg),二乙酸碘苯(0.4mmol,129mg),NaHCO3(200mg)。后将不锈钢研钵置于球磨机 上,安全放置后,将转速调至300r/min,时间150min,启动机器。待反应结束后,降至25℃~30℃,向反应体系中加入二氯甲烷,充分洗涤3次。用水洗涤上述二氯甲烷溶液3次,将上述二氯甲烷相经无水硫酸钠干燥,过滤并将二氯甲烷减压浓缩,得到粗产品。使用100~200目的硅胶柱进行分离,用石油醚/乙酸乙酯(20:1)混合溶剂进行洗脱,收集目标产物新戊基(1-([1,1'-联苯基-4-基)乙基)氨基磺酸酯],并将有机相减压浓缩除去溶剂,室温下真空干燥得到白色粉末,分离产率为93%。得到的产物结构式如3所示,其中:R1=4-Ph-Ph,R2=Me-,R3=t-BuCH2-。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.64–7.53(m,4H),7.50–7.32(m,5H),4.86(br d,J=6.9Hz,1H),4.68(quint,J=6.9Hz,1H),3.69(d,J=8.8Hz,1H),3.59(d,J=8.8Hz,1H),1.61(d,J=6.9Hz,3H),0.85(s,9H).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ141.3,141.1,140.7,129.0,127.7,127.6,127.2,126.8,79.6,54.3,31.6,26.2,23.4.
实施例3
在一口50毫升的不锈钢研钵中将Rh2(esp)2(0.001mmol,0.76mg),4-乙基联苯(0.3mmol,54.7mg),4-硝基苯基氨基磺酸酯(0.2mmol,43.6mg),二乙酸碘苯(0.4mmol,129mg),NaHCO3(200mg)。后将不锈钢研钵置于球磨机 上,安全放置后,将转速调至300r/min,时间150min,启动机器。待反应结束后,降至25℃~30℃,向反应体系中加入二氯甲烷,充分洗涤3次。用水洗涤上述二氯甲烷溶液3次,将上述二氯甲烷相经无水硫酸钠干燥,过滤并将二氯甲烷减压浓缩,得到粗产品。使用100~200目的硅胶柱进行分离,用石油醚/乙酸乙酯(25:1)混合溶剂进行洗脱,收集目标产物4-硝基苯基(1-([1,1'-联苯基-4-基)乙基)氨基磺酸酯],并将有机相减压浓缩除去溶剂,室温下真空干燥得到淡黄色粉末,分离产率为92%。得到的产物结构式如3所示,其中:R1=4-Ph-Ph,R2=Me-,R3=p-NO2-Ph-。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.23–8.12(m,2H),7.59(dd,J=8.5,6.6Hz,4H),7.46(t,J=7.5Hz,2H),7.41–7.35(m,3H),7.22–7.12(m,2H),5.28(br d,J=7.0Hz,1H),4.83(quint,J=7.0Hz,1H),1.66(d,J=7.0Hz,3H).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ154.7,145.8,141.6,140.3,140.1,129.1,127.8,127.8,127.2,126.9,125.5,122.2,55.2,23.1.
实施例4
在一口50毫升的不锈钢研钵中将Rh2(esp)2(0.001mmol,0.76mg),乙基苯(0.3mmol,31.8mg),2,2,2-三氯乙基氨基磺酸酯(0.2mmol,45.7mg),二乙酸碘苯(0.4mmol,129mg),NaHCO3(200mg)。后将不锈钢研钵置于球磨机 上,安全放置后,将转速调至300r/min,时间150min,启动机器。待反应结束后,降至25℃~30℃,向反应体系中加入二氯甲烷,充分洗涤3次。用水洗涤上述二氯甲烷溶液3次,将上述二氯甲烷相经无水硫酸钠干燥,过滤并将二氯甲烷减压浓缩,得到粗产品。使用100~200目的硅胶柱进行分离,用石油醚/乙酸乙酯(20:1)混合溶剂进行洗脱,收集目标产物2,2,2-三氯乙基(1-苯基乙基)氨基磺酸酯,并将有机相减压浓缩除去溶剂,室温下真空干燥得到白色粉末,分离产率为90%。得到的产物结构式如3所示,其中:R1=Ph-,R2=Me-,R3=Cl3CCH2-。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.43-7.28(m,5H),5.06(br d,J=6.9Hz,1H),4.74(quint,J=6.9Hz,1H),4.43(m,2H),1.63(d,3H,J=6.9Hz).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ141.5,129.2,128.4,126.4,93.5,78.3,55.1,23.0.
实施例5
在一口50毫升的不锈钢研钵中将Rh2(esp)2(0.001mmol,0.76mg),环己烯(0.3mmol,25.2mg),2,2,2-三氯乙基氨基磺酸酯(0.2mmol,45.7mg),二乙酸碘苯(0.4mmol,129mg),NaHCO3(200mg)。后将不锈钢研钵置于球磨机 上,安全放置后,将转速调至300r/min,时间150min,启动机器。待反应结束后,降至25℃~30℃,向反应体系中加入二氯甲烷,充分洗涤3次。用水洗涤上述二氯甲烷溶液3次,将上述二氯甲烷相经无水硫酸钠干燥,过滤并将二氯甲烷减压浓缩,得到粗产品。使用100~200目的硅胶柱进行分离,用石油醚/乙酸乙酯(30:1)混合溶剂进行洗脱,收集目标产物2,2,2-三氯乙基环己基氨基磺酸酯,并将有机相减压浓缩除去溶剂,室温下真空干燥得到白色粉末,分离产率为80%。得到的产物结构式如3所示,其中:底物1是环己烷,R3=Cl3CCH2-。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.62(s,2H),4.50(br d,J=7.8Hz,1H),3.50-3.37(m,1H),2.12-2.04(m,2H),1.75(m,2H),1.61(m,1H),1.40-1.24(m,5H).
实施例6
在一口50毫升的不锈钢研钵中将Rh2(esp)2(0.001mmol,0.76mg),N-(3-苯基丙基)苯甲酰胺(0.3mmol,71.8mg),2,2,2-三氯乙基氨基磺酸酯(0.2mmol,45.7mg),二乙酸碘苯(0.4mmol,129mg),NaHCO3(200mg)。后将不锈钢研钵置于球磨机上,安全放置后,将转速调至300r/min,时间150min,启动机器。待反应结束后,降至25℃~30℃,向反应体系中加入二氯甲烷,充分洗涤3次。用水洗涤上述二氯甲烷溶液3次,将上述二氯甲烷相经无水硫酸钠干燥,过滤并将二氯甲烷减压浓缩,得到粗产品。使用100~200目的硅胶柱进行分离,用石油醚/乙酸乙酯(25:1)混合溶剂进行洗脱,收集目标产物2,2,2-三氯乙基(3-苯氨基-1-苯基丙基)氨基磺酸酯,并将有机相减压浓缩除去溶剂,室温下真空干燥得到白色固体,分离产率为86%。得到的产物结构式如3所示,其中:R1=Ph-,R2=-CH2CH2NHBz,R3=Cl3CCH2-。
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.73–7.77(m,2H),7.57–7.50(m,1H),7.47–7.41(m,2H),7.41–7.33(m,4H),7.33–7.27(m,1H),6.85(br d,J=7.8Hz,1H),6.72(t,J=6.3Hz,1H),4.67(quart,J=7.8Hz,1H),4.41(dd,J=10.7,0.7Hz,1H),4.25(dd,J=10.7,0.7Hz,1H),3.85-3.76(m,1H),3.52-3.43(m,1H),2.26–2.18(m,2H).
本领域的技术人员容易理解,本发明不局限于以上所述的具体实施方式,以上所述仅为本发明的较佳实施案例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种制备脂肪胺的方法,包括以下步骤:
以底物1和氮源作为反应底物,所述的底物1具有下述式1所示结构,所述的氮源具有下述式2所示结构,然后加入添加剂和氧化剂以及贵金属催化剂,在机械力作用下反应即可得到具有下述式3所示结构的脂肪胺:
上述式1、式2、式3中的R1选自烷基、芳基、其它杂原子取代的烷烃、其它杂原子取代的芳烃和其它杂原子取代的环状化合物中的一种;R2选自烷基、芳基、酯、酰胺、其它杂原子取代的烷烃、其它杂原子取代的芳烃和其它杂原子取代的环状化合物中的一种;R3选自烷基和芳基中的一种。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的金属催化剂为Cu(OTf)2、Rh2(esp)2或Rh2(OAc)4,催化剂的摩尔用量为氮源摩尔用量的0.5%-2%。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的氧化剂为PIDA、PhI(OCOtBu)2或PIFA,氧化剂的摩尔用量为氮源摩尔用量的1~2.5倍。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的机械力的作用具体为通过球磨机进行反应。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述的球磨机的转速为200-400r/min。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述底物1与所述氮源的摩尔比范围为:(1-2):1。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,反应时间为2-3小时。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的添加剂为NaHCO3、Na2CO3或MgO,相对于氮源的用量为1g/mmol-3g/mmol。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的方法,其特征在于,还包括提纯步骤,包括以下步骤:
(1)当反应结束后,降至室温,加入二氯甲烷,洗涤;
(2)用水洗涤上述二氯甲烷溶液,将二氯甲烷相干燥,过滤并将二氯甲烷相减压浓缩除去溶剂,得到粗产品;
(3)使用100~200目的硅胶和石油醚装柱,干法装柱,并将步骤(2)得到的粗产品用二氯甲烷溶解装于硅胶柱子的上端部;
(4)用石油醚/乙酸乙酯混合溶剂进行洗脱,再将有机相减压浓缩除去溶剂,真空干燥得即得到目标产物脂肪胺。
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