CN109289913B - 4-甲氧基苯胺基锂在催化亚胺和硼烷硼氢化反应中的应用 - Google Patents

4-甲氧基苯胺基锂在催化亚胺和硼烷硼氢化反应中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及4‑甲氧基苯胺基锂的应用，具体涉及4‑甲氧基苯胺基锂在催化亚胺和硼烷的硼氢化反应中的应用。依次将催化剂、硼烷和亚胺搅拌混合均匀，反应1～2小时，暴露于空气中终止反应，反应液减压除去溶剂，得到不同取代基的硼酸酯。本发明公开的4‑甲氧基苯胺基锂可以在室温条件下高活性的催化亚胺和硼烷的硼氢化反应，催化剂用量仅为亚胺摩尔量的4~5mol%，反应可达到90%以上的收率，与已有的催化体系相比，利用了简单的4‑甲氧基苯胺基锂，反应条件温和，在优化条件下不同取代基的硼酸酯的产率可达99%。

Description

4-甲氧基苯胺基锂在催化亚胺和硼烷硼氢化反应中的应用
技术领域
本发明涉及的4-甲氧基苯胺基锂的应用，具体涉及4-甲氧基苯胺基锂在催化亚胺与硼烷硼氢化反应中的高效应用。
技术背景
胺类化合物及其衍生物在自然界中普遍存在，尤其广泛地存在于生物界中，具有极重要的生理作用。它们是生物，化学，医药等领域中重要的有机化合物，很多药物含有胺的官能团即氨基，例如蛋白质，核酸，抗生素和生物碱中都存在氨基。胺类化合物具有多方面使用价值，应用范围十分广泛，常常被用于合成纺织品、染料、聚合物、色素和农药等。由于羰基的硼氢化反应远比亚胺的硼氢化反应容易发生，所以开发出针对不饱和C=N键的硼氢化反应的高效催化体系，对现代工业和有机合成化学都具有重要的意义。
亚胺的硼氢化反应近几年已成为研究热点，报道的催化剂应用于亚胺的硼氢化反应主要包括，主族元素的催化体系：镁、钙、钠、铼、锌等（参见Manna, K.; Ji, P.; Greene,F. X.; Lin, W. J. Am. Chem. Soc.2016, 138, 7488−7491；Lin, Y-C.; Hatzakis, E.;McCarthy, S. M.; Reichl, K. D.; Lai, T-Y.; Yennawar, H. P.; Radosevich, A. T. J. Am. Chem. Soc.2017, 139, 6008−6016）。但是，目前所报道的催化体系，催化剂都相对昂贵或难以制备，或者反应时间较长且要在高温下反应，有些催化体系产率很低。所以，开发温和条件下高效催化亚胺的硼氢化反应的催化体系极其重要。
发明内容
本发明的发明目的是提供4-甲氧基苯胺基锂的应用，即以4-甲氧基苯胺基锂为高效催化剂催化亚胺与硼烷发生硼氢化反应的应用。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：4-甲氧基苯胺基锂在催化亚胺与硼烷硼氢化反应中的应用；所述4-甲氧基苯胺基锂化学式为：4-OCH3PhNHLi。
本发明还公开了4-甲氧基苯胺基锂催化亚胺与硼烷发生硼氢化反应的方法，包括以下步骤：
无水无氧环境下，惰性气体氛围下，在经过脱水脱氧处理的反应瓶中加入亚胺，加入有机溶剂，然后加入硼烷，混合均匀，再加入催化剂4-甲氧基苯胺基锂，反应1h～2 h，暴露于空气中终止反应，得到产物。
本发明进一步的公开了一种硼酸酯的制备方法，包括以下步骤：
无水无氧环境下，惰性气体氛围中，在经过脱水脱氧处理的反应瓶中加入亚胺，加入有机溶剂，然后加入硼烷，混合均匀，再加入催化剂4-甲氧基苯胺基锂，反应1h～2 h，暴露于空气中终止反应，得到产物。
上述技术方案中，所述亚胺选自醛亚胺；所述亚胺的化学结构通式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中R1或R2为吸电子基团或给电子基团中的一种，可选自卤素，甲基，甲氧基；所述硼烷选自频哪醇硼烷。
上述技术方案中，所述催化剂用量可为亚胺摩尔数的4%～5%，亚胺与频哪醇硼烷的摩尔比为1∶1～1∶1.2。
上述技术方案中，反应温度为室温，反应时间为1～2 h。
上述技术方案中，有机溶剂为四氢呋喃。
上述技术方案可表示如下：
Figure 297124DEST_PATH_IMAGE002
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比有如下优点：
1.本发明首次发现简单的4-甲氧基苯胺基锂能高效的催化亚胺与硼烷发生硼氢化反应，高度符合原子经济合成。
2.本发明公开的4-甲氧基苯胺基锂催化亚胺与硼烷发生硼氢化反应的催化活性高(催化剂用量摩尔数的4%～5%)，反应时间短(1h～2 h)，反应条件温和(室温)，且反应产率高，反应简单可控，后处理简单，反应采用廉价的THF为溶剂。
3.本发明公开的催化剂对于不同取代位置、不同电子效应的亚胺有着较好的普适性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述：
实施例一:4-甲氧基苯胺基锂催化卞叉苯胺与频哪醇硼烷硼氢化反应
在经过脱水脱氧处理的反应瓶中，氩气保护下加入0.5 mmol的卞叉苯胺，加入100ul THF，然后用移液枪加入0.6 mmol (0.0871 mL)硼烷混合均匀，最后加入69.9 ul 4-甲氧基苯胺基锂的四氢呋喃溶液(0.3577M)(5 mol%用量，下同)，反应1 h后，用滴管吸取一滴于核磁管中，加入CDCl3配成溶液。经计算1H谱产率为96%。产物的核磁数据：1H NMR (CDCl3,400 MHz) δ: 7.29~7.12(m, 9H), 6.88~6.84 (t, 1H), 4.69 (s, 2H), 1.29 (s, 12H)。
实施例二： 4-甲氧基苯胺基锂催化卞叉苯胺与频哪醇硼烷硼氢化反应
在经过脱水脱氧处理的反应瓶中，氩气保护下加入0.5 mmol的卞叉苯胺，加入100ul THF，然后用移液枪加入0.6 mmol (0.0871 mL)硼烷混合均匀，最后加入69.9 ul 4-甲氧基苯胺基锂的四氢呋喃溶液(0.3577M)(5 mol%用量)，反应2 h后，用滴管吸取一滴于核磁管中，加入CDCl3配成溶液。经计算1H谱产率为99%。产物的核磁数据：1H NMR (CDCl3, 400MHz) δ: 7.29~7.12(m, 9H), 6.88~6.84 (t, 1H), 4.69 (s, 2H), 1.29 (s, 12H)。
将4-甲氧基苯胺基锂替换为式Ⅰ的胺基锂化合物，无法得到产物。
Figure DEST_PATH_IMAGE003
实施例三： 4-甲氧基苯胺基锂催化卞叉苯胺与频哪醇硼烷硼氢化反应
在经过脱水脱氧处理的反应瓶中，氩气保护下加入0.5 mmol的卞叉苯胺，加入100ul THF，然后用移液枪加入0.6 mmol (0.0871 mL)硼烷混合均匀，最后加入55.9 ul 4-甲氧基苯胺基锂的四氢呋喃溶液(0.3577M)(4 mol%用量)，反应2 h后，用滴管吸取一滴于核磁管中，加入CDCl3配成溶液。经计算1H谱产率为96%。产物的核磁数据：1H NMR (CDCl3, 400MHz) δ: 7.29~7.12(m, 9H), 6.88~6.84 (t, 1H), 4.69 (s, 2H), 1.29 (s, 12H)。
实施例四：4-甲氧基苯胺基锂催化卞叉苯胺与频哪醇硼烷硼氢化反应
在经过脱水脱氧处理的反应瓶中，氩气保护下加入0.5 mmol的卞叉苯胺，加入100ul THF，然后用移液枪加入0.5 mmol (0.0726 mL)硼烷混合均匀，最后加入69.9 ul 4-甲氧基苯胺基锂的四氢呋喃溶液(0.3577M)(5 mol%用量，下同)，反应2 h后，用滴管吸取一滴于核磁管中，加入CDCl3配成溶液。经计算1H谱产率为90%。产物的核磁数据：1H NMR (CDCl3,400 MHz) δ: 7.29~7.12(m, 9H), 6.88~6.84 (t, 1H), 4.69 (s, 2H), 1.29 (s, 12H)。
实施例五： 4-甲氧基苯胺基锂催化卞叉苯胺与频哪醇硼烷硼氢化反应
在经过脱水脱氧处理的反应瓶中，氩气保护下加入0.5 mmol的卞叉苯胺，加入100ul THF，然后用移液枪加入0.55 mmol (0.0798 mL)硼烷混合均匀，最后加入69.9 ul 4-甲氧基苯胺基锂的四氢呋喃溶液(0.3577M)(5 mol%用量，下同)，反应2 h后，用滴管吸取一滴于核磁管中，加入CDCl3配成溶液。经计算1H谱产率为95%。产物的核磁数据：1H NMR (CDCl3,400 MHz) δ: 7.29~7.12(m, 9H), 6.88~6.84 (t, 1H), 4.69 (s, 2H), 1.29 (s, 12H)。
实施例六： 4-甲氧基苯胺基锂催化N-(p-甲基苯亚甲基)苯胺与频哪醇硼烷硼氢化反应
在经过脱水脱氧处理的反应瓶中，氩气保护下加入0.5 mmol的N-(p-甲基苯亚甲基)苯胺，加入100 ul THF，然后用移液枪加入0.6 mmol (0.0871 mL)硼烷混合均匀，最后加入69.9 ul 4-甲氧基苯胺基锂的四氢呋喃溶液(0.3577M)(4 mol%用量，下同)，反应2 h后，用滴管吸取一滴于核磁管中，加入CDCl3配成溶液。经计算1H谱产率为99%。产物的核磁数据：1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.23~7.08(m, 8H), 6.89~6.85 (t, 1H), 4.66 (s,2H), 2.31 (s, 3H), 1.30 (s, 12H)。
实施例七： 4-甲氧基苯胺基锂催化N-(p-甲氧基苯亚甲基)苯胺与频哪醇硼烷硼氢化反应
在经过脱水脱氧处理的反应瓶中，氩气保护下加入0.5 mmol的N-(p-甲氧基苯亚甲基)苯胺，加入100 ul THF，然后用移液枪加入0.6 mmol (0.0871 mL)硼烷混合均匀，最后加入69.9 ul 40 ul 4-甲氧基苯胺基锂的四氢呋喃溶液(0.3577M)(5 mol%用量，下同)，反应2 h后，用滴管吸取一滴于核磁管中，加入CDCl3配成溶液。经计算1H谱产率为99%。产物的核磁数据：1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.22~7.13(d, 6H), 6.89~6.80 (d, 3H),4.63 (s, 2H), 3.77 (s, 3H), 1.30 (s, 12H)。
实施例八： 4-甲氧基苯胺基锂催化N-(4-氟苯亚甲基)苯胺与频哪醇硼烷硼氢化反应
在经过脱水脱氧处理的反应瓶中，氩气保护下加入0.5 mmol的N-(4-氟苯亚甲基)苯胺，加入100 ul THF，然后用移液枪加入0.6 mmol (0.0871 mL)硼烷混合均匀，最后加入69.9 ul 4-甲氧基苯胺基锂的四氢呋喃溶液(0.3577M)(5 mol%用量，下同)，反应2 h后，用滴管吸取一滴于核磁管中，加入CDCl3配成溶液。经计算1H谱产率为99%。产物的核磁数据：1HNMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.22~7.15(d, 6H), 6.98~6.94 (d, 3H), 4.66 (s, 2H),1.30 (s, 12H)。
实施例九： 4-甲氧基苯胺基锂催化N-(4-氯苯亚甲基)苯胺与频哪醇硼烷硼氢化反应
在经过脱水脱氧处理的反应瓶中，氩气保护下加入0.5 mmol的N-(4-氯苯亚甲基)苯胺，加入100 ul THF，然后用移液枪加入0.6 mmol (0.0871 mL)硼烷混合均匀，最后加入69.9 ul 4-甲氧基苯胺基锂的四氢呋喃溶液(0.3577M)(5 mol%用量，下同)，反应2 h后，用滴管吸取一滴于核磁管中，加入CDCl3配成溶液。经计算1H谱产率为99%。产物的核磁数据：1HNMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.20~7.14(d, 6H), 6.99~6.93 (d, 3H), 4.64 (s, 2H),1.30 (s, 12H)。
实施例十： 4-甲氧基苯胺基锂催化N-(4-溴苯亚甲基)苯胺与频哪醇硼烷硼氢化反应
在经过脱水脱氧处理的反应瓶中，氩气保护下加入0.5 mmol的N-(4-溴苯亚甲基)苯胺，加入100 ul THF，然后用移液枪加入0.6 mmol (0.0871 mL)硼烷混合均匀，最后加入69.9 ul 4-甲氧基苯胺基锂的四氢呋喃溶液(0.3577M)(5 mol%用量，下同)，反应2 h后，用滴管吸取一滴于核磁管中，加入CDCl3配成溶液。经计算1H谱产率为99%。产物的核磁数据：1HNMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.24~7.16(d, 6H), 6.97~6.93 (d, 3H), 4.63 (s, 2H),1.31 (s, 12H)。
实施例十一： 4-甲氧基苯胺基锂催化亚苄基对甲苯胺与频哪醇硼烷硼氢化反应
在经过脱水脱氧处理的反应瓶中，氩气保护下加入0.5 mmol的亚苄基对甲苯，加入100 ul THF，然后用移液枪加入0.6 mmol (0.0871 mL)硼烷混合均匀，最后加入69.9 ul4-甲氧基苯胺基锂的四氢呋喃溶液(0.3577M)(5 mol%用量，下同)，反应2 h后，用滴管吸取一滴于核磁管中，加入CDCl3配成溶液。经计算1H谱产率为99%。产物的核磁数据：1H NMR(CDCl3, 400 MHz) δ: 7.32~7.28(d, 5H), 7.10~7.08 (d, 2H), 6.64~6.60 (d, 2H),4.62 (s, 2H), 1.31 (s, 12H)。
实施例十二： 4-甲氧基苯胺基锂催化N-(苯亚甲基)-4-氟苯胺与频哪醇硼烷硼氢化反应
在经过脱水脱氧处理的反应瓶中，氩气保护下加入0.5 mmol的N-(苯亚甲基)-4-氟苯胺，加入100 ul THF，然后用移液枪加入0.6 mmol (0.0871 mL)硼烷混合均匀，最后加入69.9 ul 4-甲氧基苯胺基锂的四氢呋喃溶液(0.3577M)(5 mol%用量，下同)，反应2 h后，用滴管吸取一滴于核磁管中，加入CDCl3配成溶液。经计算1H谱产率为99%。产物的核磁数据：1HNMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.24~7.02(d, 7H), 6.75~6.70 (d, 2H), 4.66 (s, 2H),1.32 (s, 12H)。
实施例十三： 4-甲氧基苯胺基锂催化N-(苯亚甲基)-4-氯苯胺与频哪醇硼烷硼氢化反应
在经过脱水脱氧处理的反应瓶中，氩气保护下加入0.5 mmol的N-(苯亚甲基)-4-氯苯胺，加入100 ul THF，然后用移液枪加入0.6 mmol (0.0871 mL)硼烷混合均匀，最后加入69.9 ul 4-甲氧基苯胺基锂的四氢呋喃溶液(0.3577M)(5 mol%用量，下同)，反应2 h后，用滴管吸取一滴于核磁管中，加入CDCl3配成溶液。经计算1H谱产率为99%。产物的核磁数据：1HNMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.26~7.05(d, 7H), 6.74~6.69 (d, 2H), 4.61 (s, 2H),1.30 (s, 12H)。
实施例十四： 4-甲氧基苯胺基锂催化N-(苯亚甲基)-4-溴苯胺与频哪醇硼烷硼氢化反应
在经过脱水脱氧处理的反应瓶中，氩气保护下加入0.5 mmol的N-(苯亚甲基)-4-溴苯胺，加入100 ul THF，然后用移液枪加入0.6 mmol (0.0871 mL)硼烷混合均匀，最后加入69.9 ul 4-甲氧基苯胺基锂的四氢呋喃溶液(0.3577M)(5 mol%用量，下同)，反应2 h后，用滴管吸取一滴于核磁管中，加入CDCl3配成溶液。经计算1H谱产率为99%。产物的核磁数据：1HNMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.27~7.03(d, 7H), 6.76~6.71 (d, 2H), 4.62 (s, 2H),1.30 (s, 12H)。
上述实施例的反应温度为室温；本发明首次公开商业化试剂4-甲氧基苯胺基锂能够在温和的反应条件催化亚胺的硼氢化反应，产率很高，具有着较广的底物适用范围，廉价的催化剂以及温和的催化条件，为工业化应用提供了可能。

Claims (1)

1.4-甲氧基苯胺基锂在催化亚胺与硼烷硼氢化反应中的应用，其特征在于，4-甲氧基苯胺基锂催化亚胺与硼烷发生硼氢化反应的方法包括以下步骤：无水无氧环境下，惰性气体氛围下，在经过脱水脱氧处理的反应瓶中加入亚胺，加入有机溶剂，然后加入硼烷，混合均匀，再加入催化剂4-甲氧基苯胺基锂，室温反应1～2 h，暴露于空气中终止反应，得到产物；所述亚胺为卞叉苯胺、N-(p-甲基苯亚甲基)苯胺、N-(4-氟苯亚甲基)苯胺、N-(4-氯苯亚甲基)苯胺、N-(4-溴苯亚甲基)苯胺、N-(苯亚甲基)-4-氟苯胺、N-(苯亚甲基)-4-氯苯胺或者N-(苯亚甲基)-4-溴苯胺；所述硼烷选自频哪醇硼烷；所述有机溶剂为四氢呋喃；所述4-甲氧基苯胺基锂的用量为亚胺摩尔数的4%～5%，亚胺与频哪醇硼烷的摩尔比为1∶1～1∶1.2。
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