CN108997157A - 一种酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于酰胺制备工艺领域，尤其涉及一种酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法。酮肟以有机溶剂为溶剂，以三聚氯氰和四水合氯化锰(MnCl2·4H2O)作为催化剂，反应制得酰胺，本发明提供酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法，以三聚氯氰和四水合氯化锰(MnCl2·4H2O)作为催化剂，在保证酰胺产率的同时，避免了强酸的使用，同时，本发明所提供的酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法所用原料价格便宜，物料成本低且反应在较宽的温度范围内均能实现，适用于工业生产，适合大规模推广使用。

Description

一种酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法
技术领域
本发明属于酰胺制备工艺领域，尤其涉及一种酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法。
背景技术
酰胺是一种化学物质，在构造上，酰胺可看作是羧酸分子中羧基中的羟基被氨基或烃氨基(-NHR或-NR2)取代而成的化合物；也可看作是氨或胺分子中氮原子上的氢被酰基取代而成的化合物。液体酰胺是有机物和无机物的优良溶剂。
贝克曼重排反应是有机化学中合成酰胺的重要方法，其反应的过程是酮肟在催化剂的作用下，发生分子内重排反应生成相应的酰胺。传统的贝克曼重排反应需要较高的温度、大量的强酸和脱水剂存在下才能进行，存在副产物多、设备腐蚀严重和酸性废水多的缺点。因此，寻找一种条件温和、产率高和低污染的贝克曼重排反应方法，是该领域的研究重点。
Glacomelli等在文献J.Org.Chem.2002,67,6272中报道了室温条件下三聚氯氰在N,N-二甲基甲酰胺中催化酮肟的贝克曼重排反应，反应具有副产物少，后处理简单和产率高的特点。Yamamoto等在文献J.Am.Chem.Soc.2005,127,11240中报道了三聚氯氰在回流的乙腈中催化酮肟的贝克曼重排反应，该方法在Lewis酸作为辅助催化剂的情况下，能够进一步减少三聚氯氰的使用量，最终发现氯化锌和三聚氯氰对一系列芳香酮肟和脂肪族酮肟具有优异的催化效果。Maia等在文献Tetrahedron.2012,68,1947和文献Synlett.2008,6,908中研究了三聚氯氰在离子液体中催化酮肟的贝克曼重排反应，该反应具有产率高、离子液体可回收使用的特点。Ishii等在文献Org.Process Res.Dev.2009,13,411中报道了三聚氯氰在三氟乙酸和甲苯体系中能高效催化环己酮肟生成己内酰胺。
上述制备方法虽然都能获得较高的产率，但其工艺繁琐、使用条件苛刻(使用强酸或温度控制要求高)，亦或者原料成本较高，因此，不适合工业大规模推广使用。
发明内容
本发明针对上述的酮肟贝克曼重排反应制备酰胺所存在的技术问题，提出一种设计合理、方便简单、原料成本低且反应在较宽的温度范围内均能实现高产率酰胺制备的一种酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法，酮肟以有机溶剂为溶剂，以三聚氯氰和四水合氯化锰(MnCl2·4H2O)作为催化剂，反应制得酰胺，其反应式如下：
作为优选，本发明提供一种酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法，包括以下有效步骤：
a、将结构式为(I)的酮肟加入到有机溶剂中溶解；
b、向溶解有酮肟的有机溶剂中分别加入三聚氯氰和四水合氯化锰(MnCl2·4H2O)，控制有机溶剂的温度，使其发生贝克曼重排反应；
c、反应一定时间后，淬灭反应，萃取，合并有机相，得到结构式为(II)的酰胺。
作为优选，所述a步骤中，酮肟中R1和R2均独立取自苯基、取代苯基、C1～C6烷基和C1～C6环烷基。
作为优选，所述b步骤中，有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、乙腈、丙腈、甲苯、二甲苯、吡啶、1,4-二氧六环、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、甲基叔丁基醚、苯和氯苯中的至少一种物质。
作为优选，所述b步骤中，有机溶剂的反应温度为0℃至该有机溶剂沸点温度。
作为优选，，所述酮肟与三聚氯氰的摩尔比为100:0.5～10，酮肟与四水合氯化锰(MnCl2·4H2O)的摩尔比为100:0.5～10。
作为优选，采用饱和碳酸氢钠溶液淬灭反应。
作为优选，使用酸乙酯萃取。
作为优选，所述c步骤中，反应时间为0.5h～5h。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
本发明提供酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法，以三聚氯氰和四水合氯化锰(MnCl2·4H2O)作为催化剂，在保证酰胺产率的同时，避免了强酸的使用，同时，本发明所提供的酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法所用原料价格便宜，物料成本低且反应在较宽的温度范围内均能实现，适用于工业生产，适合大规模推广使用。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，本实施例提供一种酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法，具体步骤如下：
将二苯甲酮肟(4mmol)、MnCl2·4H2O(2mol％)以及三聚氯氰(2mol％)的混合物加入8mL乙腈中，90℃油浴中加热回流。反应2h后加入饱和碳酸氢钠溶液淬灭，乙酸乙酯萃取，合并有机相，用于高效液相色谱法测定产率，产率99.2％。
实施例2，本实施例提供一种酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法，具体步骤如下：
将二苯甲酮肟(4mmol)、MnCl2·4H2O(2mol％)以及三聚氯氰(2mol％)的混合物加入8mL乙腈中，60摄氏度水浴下反应。反应2h后加入饱和碳酸氢钠溶液淬灭，乙酸乙酯萃取，合并有机相，用于高效液相色谱法测定产率，产率99.0％。
实施例3，本实施例提供一种酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法，具体步骤如下：
将二苯甲酮肟(4mmol)、MnCl2·4H2O(2mol％)以及三聚氯氰(2mol％)的混合物加入8mL乙腈中，30摄氏度水浴下反应。反应2h后加入饱和碳酸氢钠溶液淬灭，乙酸乙酯萃取，合并有机相，用于高效液相色谱法测定产率，产率97.6％。
实施例4，为了验证四水合氯化锰(MnCl2·4H2O)在反应中的作用，本实施例提供一种在不加入MnCl2·4H2O情况下，酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法，具体步骤如下：
将二苯甲酮肟(4mmol)和三聚氯氰(2mol％)的混合物加入8mL乙腈中，90℃油浴中加热回流。反应2h后加入饱和碳酸氢钠溶液淬灭，乙酸乙酯萃取，合并有机相，用于高效液相色谱法测定产率，产率64.1％。
通过实施例1、实施例2和实施例3与实施例4的对比，我们可以明显看到，添加有四水合氯化锰(MnCl2·4H2O)作为催化剂的反应中，其酰胺的产率在97％以上，而不添加四水合氯化锰(MnCl2·4H2O)的反应中，产率仅为64.1％，综上，四水合氯化锰(MnCl2·4H2O)在酮肟贝克曼重排反应制备酰胺起着重要的催化作用。
实施例5将4-甲基苯乙酮肟(4mmol)、MnCl2·4H2O(2mol％)以及三聚氯氰(2mol％)的混合物加入8mL乙腈中，90℃油浴中加热回流。反应5h后加入饱和碳酸氢钠溶液淬灭，乙酸乙酯萃取，合并有机相，用于高效液相色谱法测定产率，产率92.5％。
实施例6，为了验证不同结构式的酮肟应用本发明所提供的方法制备酰胺，在本实施例中，将4-羟基苯乙酮肟(4mmol)、MnCl2·4H2O(2mol％)以及三聚氯氰(2mol％)的混合物加入8mL乙腈中，90℃油浴中加热回流。反应5h后加入饱和碳酸氢钠溶液淬灭，乙酸乙酯萃取，合并有机相，用于高效液相色谱法测定产率，产率64.1％。
通过实施例5与实施例6的对比可以看出，酮肟的选择也是影响酰胺产率的重要因素。
实施例7将4-甲基苯乙酮肟(4mmol)、MnCl2·4H2O(2mol％)以及三聚氯氰(2mol％)的混合物加入8mL乙腈中，90℃油浴中加热回流。反应0.5h后加入25％浓氨水淬灭，乙酸乙酯萃取，合并有机相，用于高效液相色谱法测定产率，产率98.5％。
实施例8将4-甲基苯乙酮肟(4mmol)、MnCl2·4H2O(2mol％)以及三聚氯氰(2mol％)的混合物加入8mL乙腈中，90℃油浴中加热回流。反应0.5h后加入饱和碳酸氢钾溶液淬灭，乙酸乙酯萃取，合并有机相，用于高效液相色谱法测定产率，产率98.0％。
实施例9将4-甲基苯乙酮肟(4mmol)、MnCl2·4H2O(2mol％)以及三聚氯氰(2mol％)的混合物加入8mL乙腈中，90℃油浴中加热回流。反应0.5h后加入饱和碳酸钠溶液淬灭，乙酸乙酯萃取，合并有机相，用于高效液相色谱法测定产率，产率98.0％。
通过实施例7、实施例8和实施例9的对比可以看出，淬灭时所用碱溶液的选择对产率影响小。
实施例10将4-甲基苯乙酮肟(4mmol)、MnCl2·4H2O(2mol％)以及三聚氯氰(2mol％)的混合物加入8mL乙腈中，90℃油浴中加热回流。反应2h后加入饱和碳酸氢钠溶液淬灭，乙醚萃取，合并有机相，用于高效液相色谱法测定产率，产率99.0％。
实施例11将4-甲基苯乙酮肟(4mmol)、MnCl2·4H2O(2mol％)以及三聚氯氰(2mol％)的混合物加入8mL乙腈中，90℃油浴中加热回流。反应2h后加入饱和碳酸氢钠溶液淬灭，甲苯萃取，合并有机相，用于高效液相色谱法测定产率，产率98.0％。
通过实施例10和实施例11的对比可以看出，萃取时所用溶剂的选择对产率影响小。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法，其特征在于，酮肟以有机溶剂为溶剂，以三聚氯氰和四水合氯化锰(MnCl2·4H2O)作为催化剂，反应制得酰胺，其反应式如下：
2.根据权利要求1所述的一种酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法，其特征在于，包括以下有效步骤：
a、将结构式为(I)的酮肟加入到有机溶剂中溶解；
b、向溶解有酮肟的有机溶剂中分别加入三聚氯氰和四水合氯化锰(MnCl2·4H2O)，控制有机溶剂的温度，使其发生贝克曼重排反应；
c、反应一定时间后，淬灭反应，萃取，合并有机相，得到结构式为(II)的酰胺。
3.根据权利要求2所述的一种酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法，其特征在于，所述a步骤中，酮肟中R1和R2均独立取自苯基、取代苯基、C1～C6烷基和C1～C6环烷基。
4.根据权利要求2所述的一种酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法，其特征在于，所述b步骤中，有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、乙腈、丙腈、甲苯、二甲苯、吡啶、1,4-二氧六环、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、甲基叔丁基醚、苯和氯苯中的至少一种物质。
5.根据权利要求2所述的一种酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法，其特征在于，所述b步骤中，有机溶剂的反应温度为0℃至该有机溶剂沸点温度。
6.根据权利要求2所述的一种酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法，其特征在于，所述酮肟与三聚氯氰的摩尔比为100:0.5～10，酮肟与四水合氯化锰(MnCl2·4H2O)的摩尔比为100:0.5～10。
7.根据权利要求2所述的一种酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法，所述c步骤中，采用碱溶液淬灭反应。
8.根据权利要求2所述的一种酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法，所述c步骤中，使用有机溶剂萃取。
9.根据权利要求2所述的一种酮肟贝克曼重排反应制备酰胺的方法，所述c步骤中，反应时间为0.5h～5h。
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