CN109020869A - 利用亚胺为起始原料一步构建n-（4-甲苯基）邻苯二甲酰亚胺的方法 - Google Patents

利用亚胺为起始原料一步构建n-（4-甲苯基）邻苯二甲酰亚胺的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用亚胺为起始原料一步构建N‑（4‑甲苯基）邻苯二甲酰亚胺的方法。该方法以(E)‑1‑苯基‑N‑对甲苯基甲亚胺作为反应原料经羰基化反应，一步构建N‑（4‑甲苯基）邻苯二甲酰亚胺。该方法具有反应条件温和，操作工艺简洁，产率优良的特点。

Description

利用亚胺为起始原料一步构建N-（4-甲苯基）邻苯二甲酰亚胺 的方法
技术领域
本发明涉及生物、医药及生命科学等技术领域，具体涉及到利用亚胺为起始原料一步构建N-(4-甲苯基)邻苯二甲酰亚胺的方法。
背景技术
N-取代的邻苯二甲酰亚胺类化合物是合成脂肪胺和α-氨基酸的重要中间体，其合成的经典方法是将邻苯二甲酰亚胺与氢氧化钾反应生成钾盐，以二甲基甲酰胺为反应溶剂，与相应的卤代物作用而成，但是该反应底物适用性受限，而且反应条件极为苛刻。面对这样的反应局限，本发明以亚胺为起始原料一步构建N-(4-甲苯基)邻苯二甲酰亚胺，为该类化合物的合成提供了新的合成路径。该方法合成线路简洁，反应条件温和，产率优良，具有巨大的应用价值。
本发明合成的N-(4-甲苯基)邻苯二甲酰亚胺，其结构式如下：
发明内容
本发明的目的是提供一种利用亚胺为起始原料一步构建N-(4-甲苯基)邻苯二甲酰亚胺的方法。
具体步骤为：
(1)按照以下摩尔比称取原料，催化剂:氧化剂:(E)-1-苯基-N-对甲苯基甲亚胺＝0.05～0.5:1～4:1；
(2)将步骤(1)称取的(E)-1-苯基-N-对甲苯基甲亚胺、催化剂和氧化剂置于反应容器中，加入溶剂和一个当量的水，套上充有一氧化碳和氧气的气球，在40～150℃下进行羰基化反应1～72小时；
(3)将步骤(2)制得的产物采用柱层析法分离纯化，柱层析洗脱液为石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂，其中石油醚和乙酸乙酯的体积比为1～40:1，分离纯化后，即制得N-(4-甲苯基)邻苯二甲酰亚胺；
所述催化剂为二氯二乙腈钯；
所述氧化剂为氧气、对苯醌、二氧化锰、碳酸银、醋酸铜、氧化铜或过硫酸钾；
所述溶剂为甲苯和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂，其中甲苯和N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1:0.01～100；
所述气球中一氧化碳和氧气的体积比为1:0.1～10，气球的压力为1～100个大气压。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
(1)CO气体廉价易得，采用CO作为羰基源来合成N-(4-甲苯基)邻苯二甲酰亚胺，增加了反应的实用性。
(2)采用亚胺为起始原料一步构建N-(4-甲苯基)邻苯二甲酰亚胺的合成手段，实验操作简单，反应条件温和，产率优良，提高了反应的应用价值。
(3)本发明中提供的混合溶剂、混合溶剂中各个物质的配比以及反应温度对于目标产物的制备起到关键性的作用。
附图说明
图1为本发明方法的合成路线图。
图2为实施例1中得到的N-(4-甲苯基)邻苯二甲酰亚胺的核磁共振氢谱。
图3为实施例1中得到的N-(4-甲苯基)邻苯二甲酰亚胺的核磁共振碳谱。
具体实施方式
下面通过具体实施例对该发明作进一步的描述。
实施例1
在25mL的试管中加入(E)-1-苯基-N-对甲苯基甲亚胺0.2毫摩尔，二氯二乙腈钯0.01 毫摩尔，氧化铜0.2毫摩尔，加入甲苯和N,N-二甲基甲酰胺作为混合溶剂，体积比为10:1，加入水0.2毫摩尔，然后套上含有一氧化碳和氧气的气球作为羰基源，于100摄氏度下搅拌24小时。TLC(薄层色谱法)检测反应结束后将反应液冷却到室温，取下气球，缓慢放空未反应的一氧化碳和氧气。反应液过滤，滤液减压旋蒸去除溶剂，再通过柱层析分离纯化，得到目标产物N-(4-甲苯基)邻苯二甲酰亚胺，所用的柱层析洗脱液为体积比为10： 1的石油醚：乙酸乙酯混合溶剂，产率83％。
本实施例所得产品结构见图2与图3。
实施例2
在25mL的试管中加入(E)-1-苯基-N-对甲苯基甲亚胺0.2毫摩尔，二氯二乙腈钯0.01 毫摩尔，氧化铜0.2毫摩尔，加入甲苯作为溶剂，加入水0.2毫摩尔，然后套上含有一氧化碳和氧气的气球作为羰基源，于100摄氏度下搅拌24小时。TLC(薄层色谱法)跟踪检测，没有检测到目标产物。
实施例3
在25mL的试管中加入(E)-1-苯基-N-对甲苯基甲亚胺0.2毫摩尔，二氯二乙腈钯0.01 毫摩尔，氧化铜0.2毫摩尔，加入N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂，加入水0.2毫摩尔，然后套上含有一氧化碳和氧气的气球作为羰基源，于100摄氏度下搅拌24小时。TLC(薄层色谱法)跟踪检测，没有检测到目标产物。
实施例4
在25mL的试管中加入(E)-1-苯基-N-对甲苯基甲亚胺0.2毫摩尔，二氯二乙腈钯0.01 毫摩尔，氧化铜0.2毫摩尔，加入乙腈作为溶剂，加入水0.2毫摩尔，然后套上含有一氧化碳和氧气的气球作为羰基源，于100摄氏度下搅拌24小时。TLC(薄层色谱法)跟踪检测，没有检测到目标产物。
实施例5
在25mL的试管中加入(E)-1-苯基-N-对甲苯基甲亚胺0.2毫摩尔，二氯二乙腈钯0.01 毫摩尔，氧化铜0.2毫摩尔，加入1,4-二氧六环作为溶剂，加入水0.2毫摩尔，然后套上含有一氧化碳和氧气的气球作为羰基源，于100摄氏度下搅拌24小时。TLC(薄层色谱法) 跟踪检测，没有检测到目标产物。
实施例6
在25mL的试管中加入(E)-1-苯基-N-对甲苯基甲亚胺0.2毫摩尔，二氯二乙腈钯0.01 毫摩尔，氧化铜0.2毫摩尔，加入二甲基亚砜作为溶剂，加入水0.2毫摩尔，然后套上含有一氧化碳和氧气的气球作为羰基源，于100摄氏度下搅拌24小时。TLC(薄层色谱法)跟踪检测，没有检测到目标产物。
实施例7
在25mL的试管中加入(E)-1-苯基-N-对甲苯基甲亚胺0.2毫摩尔，二氯二乙腈钯0.01 毫摩尔，氧化铜0.2毫摩尔，加入甲苯和N,N-二甲基甲酰胺作为混合溶剂，体积比为5:1，加入水0.2毫摩尔，然后套上含有一氧化碳和氧气的气球作为羰基源，于100摄氏度下搅拌24小时。TLC(薄层色谱法)检测反应结束后将反应液冷却到室温，取下气球，缓慢放空未反应的一氧化碳和氧气。反应液过滤，滤液减压旋蒸去除溶剂，再通过柱层析分离纯化，得到目标产物N-(4-甲苯基)邻苯二甲酰亚胺，所用的柱层析洗脱液为体积比为10： 1的石油醚：乙酸乙酯混合溶剂，产率降为42％。
实施例8
在25mL的试管中加入(E)-1-苯基-N-对甲苯基甲亚胺0.2毫摩尔，二氯二乙腈钯0.01 毫摩尔，氧化铜0.2毫摩尔，加入甲苯和N,N-二甲基甲酰胺作为混合溶剂，体积比为1:1，加入水0.2毫摩尔，然后套上含有一氧化碳和氧气的气球作为羰基源，于100摄氏度下搅拌24小时。TLC(薄层色谱法)检测反应结束后将反应液冷却到室温，取下气球，缓慢放空未反应的一氧化碳和氧气。反应液过滤，滤液减压旋蒸去除溶剂，再通过柱层析分离纯化，得到目标产物N-(4-甲苯基)邻苯二甲酰亚胺，所用的柱层析洗脱液为体积比为10： 1的石油醚：乙酸乙酯混合溶剂，产率只有31％。
实施例9
在25mL的试管中加入(E)-1-苯基-N-对甲苯基甲亚胺0.2毫摩尔，二氯二乙腈钯0.01 毫摩尔，氧化铜0.2毫摩尔，加入甲苯和N,N-二甲基甲酰胺作为混合溶剂，体积比为10:1，加入水0.2毫摩尔，然后套上含有一氧化碳和氧气的气球作为羰基源，于常温下搅拌24小时。TLC(薄层色谱法)跟踪检测，没有检测到目标产物。
实施例10
在25mL的试管中加入(E)-1-苯基-N-对甲苯基甲亚胺0.2毫摩尔，二氯二乙腈钯0.01 毫摩尔，氧化铜0.2毫摩尔，加入甲苯和N,N-二甲基甲酰胺作为混合溶剂，体积比为10:1，加入水0.2毫摩尔，然后套上含有一氧化碳和氧气的气球作为羰基源，于80摄氏度下搅拌 24小时。TLC(薄层色谱法)检测反应结束后将反应液冷却到室温，取下气球，缓慢放空未反应的一氧化碳和氧气。反应液过滤，滤液减压旋蒸去除溶剂，再通过柱层析分离纯化，得到目标产物N-(4-甲苯基)邻苯二甲酰亚胺，所用的柱层析洗脱液为体积比为10：1的石油醚：乙酸乙酯混合溶剂，产率为55％。
实施例11
在25mL的试管中加入(E)-1-苯基-N-对甲苯基甲亚胺0.2毫摩尔，二氯二乙腈钯0.01 毫摩尔，氧化铜0.2毫摩尔，加入甲苯和N,N-二甲基甲酰胺作为混合溶剂，体积比为10:1，加入水0.2毫摩尔，然后套上含有一氧化碳和氧气的气球作为羰基源，于90摄氏度下搅拌 24小时。TLC(薄层色谱法)检测反应结束后将反应液冷却到室温，取下气球，缓慢放空未反应的一氧化碳和氧气。反应液过滤，滤液减压旋蒸去除溶剂，再通过柱层析分离纯化，得到目标产物N-(4-甲苯基)邻苯二甲酰亚胺，所用的柱层析洗脱液为体积比为10：1的石油醚：乙酸乙酯混合溶剂，产率为61％。
实施例12
在25mL的试管中加入(E)-1-苯基-N-对甲苯基甲亚胺0.2毫摩尔，二氯二乙腈钯0.01 毫摩尔，氧化铜0.2毫摩尔，加入甲苯和N,N-二甲基甲酰胺为混合溶剂，体积比为10:1，加入水0.2毫摩尔，然后套上含有一氧化碳和氧气的气球作为羰基源，于110摄氏度下搅拌24小时。TLC(薄层色谱法)检测反应结束后将反应液冷却到室温，取下气球，缓慢放空未反应的一氧化碳和氧气。反应液过滤，滤液减压旋蒸去除溶剂，再通过柱层析分离纯化，得到目标产物N-(4-甲苯基)邻苯二甲酰亚胺，所用的柱层析洗脱液为体积比为10： 1的石油醚：乙酸乙酯混合溶剂，产率为40％。
实施例13
在25mL的试管中加入(E)-1-苯基-N-对甲苯基甲亚胺0.2毫摩尔，二氯二乙腈钯0.01 毫摩尔，氧化铜0.2毫摩尔，加入甲苯和N,N-二甲基甲酰胺作为混合溶剂，体积比为10:1，加入水0.2毫摩尔，然后套上含有一氧化碳和氧气的气球作为羰基源，于120摄氏度下搅拌24小时。TLC(薄层色谱法)检测反应结束后将反应液冷却到室温，取下气球，缓慢放空未反应的一氧化碳和氧气。反应液过滤，滤液减压旋蒸去除溶剂，再通过柱层析分离纯化，得到目标产物N-(4-甲苯基)邻苯二甲酰亚胺，所用的柱层析洗脱液为体积比为10： 1的石油醚：乙酸乙酯混合溶剂，得到痕量的N-(4-甲苯基)邻苯二甲酰亚胺。
上述实施例中的测试结果见表1和表2。
表1
Solvent(溶剂) 产率(％)
PhMe 0
DMF 0
CH3CN 0
dioxane 0
DMSO 0
PhMe/DMF(10:1) 83
PhMe/DMF(5:1) 42
PhMe/DMF(1:1) 31
表2
本发明的溶剂和温度参数设定会使反应产率明显提高。目前关于该类化合物的合成多数使用单一溶剂作为反应溶剂，但是本发明使用单一溶剂作为反应溶剂时，都检测不到目标产物，只有换用甲苯和N,N-二甲基甲酰胺作为混合溶剂时，反应才能发生。并且溶剂的配比也对反应产率有很大影响，只有溶剂比例为PhMe/DMF(10:1)时，反应的效果才是最好的；除此之外，本发明的温度参数设定也会使反应产率明显提高。最重要的是该发明基于亚胺为起始原料，大大提高了反应产率，为N-(4-甲苯基)邻苯二甲酰亚胺的合成提供了新的合成思路。

Claims (1)

1.一种利用亚胺为起始原料一步构建N-（4-甲苯基）邻苯二甲酰亚胺的方法，其特征在于具体步骤为：
(1)按照以下摩尔比称取原料，催化剂:氧化剂:(E)-1-苯基-N-对甲苯基甲亚胺＝0.05～0.5:1～4:1；
(2)将步骤(1)称取的(E)-1-苯基-N-对甲苯基甲亚胺、催化剂和氧化剂置于反应容器中，加入溶剂和一个当量的水，套上充有一氧化碳和氧气的气球，在40～150℃下进行羰基化反应1～72小时；
(3)将步骤(2)制得的产物采用柱层析法分离纯化，柱层析洗脱液为石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂，其中石油醚和乙酸乙酯的体积比为1～40:1，分离纯化后，即制得N-（4-甲苯基）邻苯二甲酰亚胺；
所述催化剂为二氯二乙腈钯；
所述氧化剂为氧气、对苯醌、二氧化锰、碳酸银、醋酸铜、氧化铜或过硫酸钾；
所述溶剂为甲苯和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂，其中甲苯和N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1:0.01～100；
所述气球中一氧化碳和氧气的体积比为1:0.1～10，气球的压力为1～100个大气压。
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