CN109180498A - 一种取代脂肪族伯胺的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于医药和天然化合物化工中间体及相关化学技术领域,涉及一种取代伯胺的制备方法。本发明以苯腈及其衍生物为原料、纳米多孔钯为催化剂、氢气为氢源,选择性加氢制备取代伯胺;其中苯腈及其衍生物在溶剂中的摩尔浓度为0.01~2mmol/mL,苯腈及其衍生物与催化剂摩尔比为1:0.01~1:0.5;纳米多孔钯的孔骨架大小为1nm~50nm;氢气的压力为0.1~20.0MPa。本发明的有益效果是得到的产物选择性高,反应条件非常温和,无需任何添加物,操作和后处理简单,催化剂重现性好,且重复利用多次催化效果没有明显降低,为其实现工业化提供可能。
Description
技术领域
本发明属于医药和天然化合物化工中间体及相关化学技术领域,涉及一种取代脂肪族伯胺的制备方法。
背景技术
腈类选择性还原制备脂肪族伯胺是有机合成中很重要的一个步骤,特别是在一些重要的高价值化合物合成中(例如生物活性分子、天然产物以及其他重要天然产物的工业材料),高纯脂肪族伯胺的合成是关键步骤。
传统由腈类选择性还原制备脂肪族伯胺的方法主要分为两大类,一是由Ru、Ir、Co、Fe以及其它过渡金属与配体结合的均相催化剂,该类催化剂虽然活性较高,但存在较多的缺点,例如选择性不好,有较多副产物仲胺和叔胺的形成。其次,常需要特别高的温度和压力(T>120℃and H2>50bar),还有催化剂价格昂贵、分离回收困难、不可重复使用等[REGUILLO R,GRELLIER M,VAUTRAVERS N,et al.J.Am.Chem.Soc.2010,132,7854–7855.;BORNSCHEIN C,WERKMEISTER S,WENDT B,JIAO H,et al.Nat.Commun.2014,5,4111.;MUKHERJEE A,SRIMANI D,CHAKRABORTY S,MILSTEIN D,et al.J.Am.Chem.Soc.2015,137,8888–8891.];二是研究较多的非均相催化剂,此类催化剂包括雷尼镍,雷尼钴等,但是普遍存在催化剂较为敏感和极其不稳定,存在很大的危险,并且使用大量的添加物碱(NH3)去提高反应的选择性,限制了工业化应用[DE BELLEFON C,FOUILLOUX P.Catal.Rev.:Sci.Eng.1994,36,459.;NISHIMURA S,Handbook of Hetergogeneous CatalyticHydrogenation for Organic Synthesis;John Wiley&Sons:New York,2001;p 254.;BLASER H U,MALAN C,PUGIN B,SPINDLER F,et al.Adv.Synth.Catal.2003,345,103–151.]。纳米多孔钯材料,是一类新型纳米结构催化剂,其由纳米尺度的细孔和韧带构成,与大多数金属相比具有极大的比表面积、优良的导电导热和无毒性能,可表现出与块状金属完全不同的物理化学性质,在催化研究领域已受到广泛关注。纳米多孔钯催化剂(PdNPore)具有催化活性高、稳定、回收利用方便等优点[TANAKA S,KANEKO T,ASAO N,YAMAMOTO Y,CHEN M-W,ZHANG W,INOUE A.Chem.Commun.,2011,47,5985-5987;KANEKO T,TANAKA S,ASAO N,YAMAMOTO Y,et al.Adv.Synth.Catal.,2011,353,2927–2932.]。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种取代脂肪族伯胺的制备方法,该方法反应条件非常温和,无需任何添加剂,选择性达到100%,所选用催化剂具有活性高、稳定性好等优点,重复利用多次仍未见催化活性明显降低。
本发明的技术方案:
一种取代脂肪族伯胺的制备方法,以苯甲腈及其衍生物为原料、纳米多孔钯(PdNPore)为催化剂、H2为氢源,选择性加氢制备取代脂肪族伯胺,合成路线如下所示:
R=Aryl,Alkyl
反应温度为0℃~150℃,反应时间为12h~36h;
R为芳基或烷基;
所述的溶剂为水、乙醚、乙腈、二甲基亚砜、二氧六环、三乙胺、四氢呋喃、甲苯、乙醇、异丙醇、三氯甲烷、二氯甲烷、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上混合;
其中,苯甲腈及其衍生物在溶剂中的摩尔浓度为0.01~2mmol/mL,苯甲腈及其衍生物与催化剂摩尔比为1:0.01~1:0.5。
所述的纳米多孔钯的孔骨架大小为1nm~50nm。
所述的H2的压力为0.1~20.0MPa。
分离方法包括:重结晶、柱层析等。重结晶方法使用的溶剂可以为氯仿、环己烷、二氧六环、苯、甲苯、乙醇、石油醚、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙酸乙酯。柱层析方法,可以使用硅胶或碱性氧化铝作为固定相,展开剂一般为极性与非极性的混合溶剂,如乙酸乙酯-石油醚、乙酸乙酯-正己烷、二氯甲烷-石油醚、甲醇-石油醚、甲醇-乙酸乙酯。
本发明的有益效果:本发明方法的反应条件非常温和,无需任何添加剂,产物选择性高,操作和后处理简单,催化剂重现性好,且重复利用多次催化效果没有明显降低,为其实现工业化提供可能。
附图说明
图1是实施例1和2中苯甲胺的1H核磁谱图。
图2是实施例3和4中4-甲基苯甲胺的1H核磁谱图。
图3是实施例5和6中苯乙胺的1H核磁谱图。
图4是实施例7和8中4-甲氧基苯乙胺的1H核磁谱图。
图5是实施例9和10中正己胺的1H核磁谱图。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案,进一步说明本发明的具体实施方式。
本发明所述的取代脂肪族伯胺的制备方法,最高选择性和反应收率分别达到100%和93%,反应无需任何添加剂,选用催化剂催化反应重现性好,操作和后处理简单,且重复利用多次催化效果没有明显降低,为其工业化生产提供了有利条件。
实施例1:苯甲胺的合成
向加有PdNPore(1.6mg,3mol%)催化剂的乙醇(3mL)溶剂中,加入底物苯甲腈(51.6mg,0.5mmol)、氢气(5bar),置于油浴中50℃下反应24h,柱层析(硅胶,200-300目;展开剂,甲醇,乙酸乙酯)得到苯甲胺48.8mg,产率93%,选择性97%。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.35-7.20(m,5H),3.84(s,2H),1.54(br,2H).
实施例2:苯甲胺的合成
向加有PdNPore(5.4mg,10mol%)催化剂的N,N-二甲基甲酰胺(3mL)溶剂中,加入底物苯甲腈(30.9mg,0.3mmol)、氢气(5bar),置于油浴中30℃下反应20h,柱层析(硅胶,200-300目;展开剂,甲醇,乙酸乙酯)得到苯甲胺28.9mg,产率90%,选择性96%。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.35-7.20(m,5H),3.84(s,2H),1.54(br,2H).
实施例3:4-甲基苯甲胺的合成
向加有PdNPore(1.6mg,3mol%)催化剂的乙醇(3mL)溶剂中,加入底物4-甲基苯甲腈(58.6mg,0.5mmol)、氢气(5bar),置于油浴中50℃下反应24h,柱层析(硅胶,200-300目;展开剂,甲醇,乙酸乙酯)得到4-甲基苯甲胺53.9mg,产率89%,选择性98%。
1H NMR(CDCl3,400MHz)δ:7.20(d,J=8Hz,2H),7.14(d,J=8Hz,2H),3.83(s,2H),2.34(s,3H),2.06(br,2H)。
实施例4:4-甲基苯甲胺的合成
向加有PdNPore(1.1mg,2mol%)催化剂的乙腈(5mL)溶剂中,加入底物4-甲基苯甲腈(58.6mg,0.5mmol)、氢气(5bar),置于油浴中50℃下反应24h,柱层析(硅胶,200-300目;展开剂,甲醇,乙酸乙酯)得到4-甲基苯甲胺50.3mg,产率83%,选择性96%。
1H NMR(CDCl3,400MHz)δ:7.20(d,J=8Hz,2H),7.14(d,J=8Hz,2H),3.83(s,2H),2.34(s,3H),2.06(br,2H).
实施例5:苯乙胺的合成
向加有PdNPore(1.6mg,3mol%)催化剂的乙醇(3mL)溶剂中,加入底物苯乙腈(58.58mg,0.5mmol)、氢气(5bar),置于油浴中70℃下反应24h,柱层析(硅胶,200-300目;展开剂,甲醇,乙酸乙酯)得到苯乙胺53.3mg,产率88%,选择性100%。而同样条件下,使用著名的Pd/C催化剂,苯乙胺的产率仅为40%,选择性为45%。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.29-7.24(m,2H),7.21-7.14(m,3H),2.89(t,J=7.2Hz,2H),2.78(t,J=7.2Hz,2H),1.59(br,2H).
实施例6:苯乙胺的合成
向加有PdNPore(2.7mg,5mol%)催化剂的乙醇(5mL)溶剂中,加入底物苯乙腈(58.58mg,0.5mmol)、氢气(5bar),置于油浴中70℃下反应19h,柱层析(硅胶,200-300目;展开剂,甲醇,乙酸乙酯)得到苯乙胺52.71mg,产率87%,选择性100%。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.29-7.24(m,2H),7.21-7.14(m,3H),2.89(t,J=7.2Hz,2H),2.78(t,J=7.2Hz,2H),1.59(br,2H).
实施例7:4-甲氧基苯乙胺的合成
向加有PdNPore(1.6mg,3mol%)催化剂的乙醇(3mL)溶剂中,加入底物4-甲氧基苯乙腈(73.59mg,0.5mmol)、氢气(5bar),置于油浴中70℃下反应24h,柱层析(硅胶,200-300目;展开剂,甲醇,乙酸乙酯)得到4-甲氧基苯乙胺62.8mg,产率83%,选择性100%。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.06(d,J=8Hz,2H),6.80(d,J=8Hz,2H),3.77(s,3H),2.84(t,J=8Hz,2H),2.71(t,J=8Hz,2H).
实施例8:4-甲氧基苯乙胺的合成
向加有PdNPore(2.7mg,5mol%)催化剂的乙腈(5mL)溶剂中,加入底物4-甲氧基苯乙腈(73.59mg,0.5mmol)、氢气(5bar),置于油浴中50℃下反应16h,柱层析(硅胶,200-300目;展开剂,甲醇,乙酸乙酯)得到4-甲氧基苯乙胺60.48mg,产率80%,选择性98%。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.06(d,J=8Hz,2H),6.80(d,J=8Hz,2H),3.77(s,3H),2.84(t,J=8Hz,2H),2.71(t,J=8Hz,2H).
实施例9:正己胺的合成
向加有PdNPore(1.6mg,3mol%)催化剂的乙醇(3mL)溶剂中,加入底物己腈(48.58mg,0.5mmol)、氢气(5bar),置于油浴中50℃下反应24h,柱层析(硅胶,200-300目;展开剂,甲醇,乙酸乙酯)得到正己胺44.0mg,产率87%,选择性100%。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:2.60(t,J=7.2Hz,2H),1.77(br,2H),1.52-1.46(m,2H),1.36-1.28(m,6H),0.88(t,J=6.8Hz,3H).
实施例10:正己胺的合成
向加有PdNPore(2.7mg,5mol%)催化剂的乙醇(3mL)溶剂中,加入底物己腈(48.58mg,0.5mmol)、氢气(6bar),置于油浴中80℃下反应20h,柱层析(硅胶,200-300目;展开剂,甲醇,乙酸乙酯)得到正己胺45.54mg,产率90%,选择性100%。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:2.60(t,J=7.2 Hz,2H),1.77(br,2H),1.52-1.46(m,2H),1.36-1.28(m,6H),0.88(t,J=6.8Hz,3H).
Claims (3)
1.一种取代伯胺的制备方法,其特征在于,以苯腈及其衍生物为原料、纳米多孔钯为催化剂、H2为氢源,选择性加氢制备取代伯胺,合成路线如下所示:
R=Aryl,Alkyl
反应温度为0℃~150℃,反应时间为12h~36h;
R为芳基或烷基;
所述的溶剂为水、乙醚、乙腈、二甲基亚砜、二氧六环、三乙胺、四氢呋喃、甲苯、乙醇、异丙醇、三氯甲烷、二氯甲烷、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上混合;
其中,苯腈及其衍生物在溶剂中的摩尔浓度为0.01~2mmol/mL,苯腈及其衍生物与催化剂摩尔比为1:0.01~1:0.5。
2.根据权利要求1所述的一种取代伯胺的制备方法,其特征在于,所述的纳米多孔钯的孔骨架大小为1nm~50nm。
3.根据权利要求1或2所述的一种取代伯胺的制备方法,其特征在于,所述的H2的压力为0.1~20.0MPa。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190111 |
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