CN109851532A - 稀土胺化物在催化氮杂亨利反应中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及稀土胺化物在催化氮杂亨利反应中的应用，包括以下步骤：在无水无氧且含有保护气氛的条件下，将式(1)所示的亚胺类化合物和硝基甲烷在所述稀土胺化物的催化作用下，在有机溶剂中于20‑30℃下反应，反应完全后，得到式(2)所示的β‑硝基‑N‑对甲苯磺酰胺类化合物，反应路线如下：其中，R选自苯基、C1‑C4烷基取代苯基、卤代苯基、C1‑C4烷氧基取代苯基、硝基苯基、三氟甲基苯基、萘基或2‑呋喃基；R’选自氢或者甲基；所述稀土胺化物为RE[N(SiMe3)2]3(μ‑Cl)Li(THF)3，或RE[N(SiMe3)2]3其中RE代表稀土金属，RE选自钪、镧、钕、钐、钇或镱。本发明的方法条件温和，活性高，选择性好，底物适应范围广，催化剂用量少，产物收率高。
Description
技术领域
本发明涉及催化剂领域，尤其涉及一种稀土胺化物在催化氮杂亨利反应中的应用。
背景技术
通过N-取代亚胺和硝基甲烷的Aza-Henry反应可制备β-硝基-N-取代胺，这一途径不仅起始原料易得，更重要的是具有高度的原子经济性。目前，可以催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利的体系分为以下几类：
首先是不加催化剂的反应。2009年，在离子液体[Bmim]Br中，微波辐射130℃反应12-25分钟，可以63-97％的收率得到β-硝基-N-磺酰胺。酮亚胺的反应产率为54％。(参见：Zare,A.,Moosavi-Zare，A.R.,Hasaninejad,A.,Parhami,A.,Khalafi-Nezhad,A.,Beyzavi,H.M.,Synth.Commun.2009,39,3156-3165)。2015年，Oriyama课题组仅在DMSO中添加分子筛，即可以促进苯亚甲基亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利反应，获得91％目标产物，反应时间30分钟。在底物的拓展中他们发现酮亚胺也可以反应5小时得到中等收率的产物。(参见：Isobe,T.；Kato,A.Oriyama，T.Chem.Lett.2015,44,483–485)。
其次是有机小分子催化体系。2008年，Zhou,Z.课题组用手性硫脲催化N-Boc保护的亚胺与硝基甲烷的反应，在-78℃的条件下，二氯甲烷为溶剂，催化剂15mol％可以得到较理想的收率(84-95％)和对映选择性(83->99％)。(参见：Wang,C.；Zhou,Z.；Tang,C.Org.Lett.2008，10，1707-1710)。2014年 Porwański用三种双糖分子催化了不对称苯亚甲基亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利反应，产率在45-91％之间，产物几乎没有对映选择性，因结果不理想所以没有拓展底物。(参见： Porwański CarbohydrateRes.2014，394，7-12)。
再次是主族金属的催化体系。2011年，Chakrapani L.课题组用纳米晶MgO(NAP-MgO)催化的氮杂亨利反应，这是一个非均相-碱催化体系。研究表明目标分子的产率优秀，催化剂可以通过离心很方便地回收循环再利用3次(参见：Chakrapani，L.；Kantam，M.L.Synth.Commun.2011,41，3442-3447)。
还有过渡金属催化体系。2005年，钱长涛等在研究溶剂对二乙基锌与N-Ts保护的亚胺反应的效应时，意外发现二乙基锌可以催化N-Ts保护的亚胺与硝基甲烷的反应。但关于这个反应，文章中并没有展开更多的研究(参见：Gao,F.；Deng，M.；Qian，C.Tetrahedron2005，61，12238–12243)。2007年，冯小明课题组研究了N,N’-二氧-Cu(I)配合物催化的N-Ts保护的亚胺的氮杂亨利反应，经过对配体、温度、时间地仔细筛选，用20mol％的Cu(I)外加i-Pr2NEt之后，在31-87小时后不同产物的产率可以达到63-99％，ee值的范围是84-93％。(参见：Zhou,H.；Peng,D.；Qin,B.；Hou,Z.；Liu,X.；Feng，X.M.J.Org.Chem.2007,72,10302-10304)。2015年，Kureshy课题组用手性氨基醇的Cu(II)配合物催化了不对称的氮杂亨利反应，Cu(OAc)2用量是15mol％，配体7.5mol％，添加分子筛50mg，在室温反应36小时，产物β-硝基-N-磺酰胺的产率可以达到69-80％，对映选择性最高到99％和非对映选择性最高到99：1。(参见：Choudhary，M.K.；Tak，R.；Kureshy，R.；Ansari，A.；Khan，N.H.；Abdi，S.H.R.；Bajaj，H.C.J.Mol.Catal.A：Chem.2015,409,85-93)。
还有一例稀土金属催化体系。2001年，钱长涛教授首次将稀土金属催化剂引入到氮杂亨利反应中，发现仅用5mol％三烷氧基镱Yb(OiPr)3对该反应显示高活性，β-硝基-N-对甲苯磺酰胺的产率是81％-99％(参见：Qian,C.；Gao,F.；Chen，R.Tetrahedron Lett.2001，42，4673-4675)。
尽管上述催化体系都能催化氮杂亨利反应得到β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，但是各种体系中还存在着一些问题需要改进和克服，比如：催化剂的用量比较大、催化剂金属种类受限、有些反应条件苛刻、底物的普适性差等等。因此，寻找一种原料来源简单、反应条件温和、普适性好的制备方法以高效地合成这类化合物具有重要的意义。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种稀土胺化物在催化氮杂亨利反应中的应用，本发明采用稀土胺化物或络合了氯化锂的稀土胺化物催化亚胺类化合物和硝基甲烷的氮杂亨利反应，该方法条件温和，活性高，选择性好，底物适应范围广，催化剂用量少，产物收率高。
稀土胺化物在催化氮杂亨利反应中的应用，其特征在于，包括以下步骤：
在无水无氧且含有保护气氛的条件下，将式(1)所示的亚胺类化合物和硝基甲烷在所述稀土胺化物的催化作用下，在有机溶剂中于20-30℃下反应，反应完全后，得到式(2)所示的β-硝基-N-对甲苯磺酰胺类化合物，反应路线如下：
其中，R选自苯基、C1-C4烷基取代苯基、卤代苯基、C1-C4烷氧基取代苯基、硝基苯基、三氟甲基苯基、萘基或2-呋喃基；R’选自氢或者甲基；
式(1)和式(2)中，Ts表示对甲苯磺酰基；
所述稀土胺化物为RE[N(SiMe3)2]3或RE[N(SiMe3)2]3(μ-Cl)Li(THF)3，其中RE代表稀土金属，RE选自钪、镧、钕、钐、钇或镱。
如无特殊说明，本发明中，RE[N(SiMe3)2]3(μ-Cl)Li(THF)3表示络合了氯化锂的稀土胺化物。
进一步地，所述C1-C4烷基为甲基、乙基、异丙基或丁基。
进一步地，卤素为氟、氯或溴。
优选地，式(1)所示的亚胺类化合物的结构式为以下结构式中的一种：
进一步地，硝基甲烷、亚胺类化合物和稀土胺化物的摩尔比为50-100:10:0.1-1。
优选地，硝基甲烷、亚胺类化合物和稀土胺化物的摩尔比为50-100:10:0.1-0.2。
更优选地，硝基甲烷、亚胺类化合物和稀土胺化物的摩尔比为100:10:0.1-0.2。
进一步地，所述保护气氛为氩气或氮气。
进一步地，所述有机溶剂为四氢呋喃、甲苯、二氯甲烷、DMSO或乙腈。
进一步地，反应时间为2-5h。优选地，反应时间为4h。
优选地，反应温度为25℃。
进一步地，反应完全后还包括采用终止剂终止反应并纯化产物的步骤。
进一步地，采用柱层析法进行纯化。
在本发明一具体实施例中，稀土胺化物在催化氮杂亨利反应中的应用，包括以下步骤：
(1)在无水无氧且含有保护气氛的条件下，将稀土胺化物和亚胺类化合物溶于有机溶剂，搅拌30分钟后，再加入硝基甲烷，在20-30℃下反应；
(2)步骤(1)中的反应结束后，向其中加入乙酸乙酯终止反应，然后在含硅胶的色谱柱中进行柱层析。
进一步地，步骤(1)在实际操作时，催化剂可以固体形式加入反应容器内。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
1.本发明提供的稀土胺化物结构明确，合成方法简单，产率高，分离纯化简单。
2.本发明公开的将稀土胺化物运用作为催化剂在催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的活性较高，其催化剂的用量为反应物亚胺的1mol％-10mol％，另一底物硝基甲烷的用量为亚胺的10倍，催化剂用量少，而产物收率高。
3.本发明公开的制备方法中原料亚胺易得、反应条件温和、反应底物普适性广，反应时间短，反应操作和后处理过程相对简单，目标产物的收率高。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细说明如后。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如无特殊说明，本发明以下实施例中，常温指的是20-30℃，优选为25℃。常压指的是1个大气压。柱层析所使用的分离柱为填充有硅胶的色谱柱。
实施例一：10mol％的Sc[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0263克(0.05×10-3摩尔)Sc[N(SiMe3)2]3，再加入0.1297克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为70％。核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.66(s,1H,ArH),7.65(s,1H,ArH),7.26-7.22(m,5H，ArH),7.09-7.08(m,2H，ArH),5.45(q,1H，NH),4.99(q,1H，CH),4.85-4.81(dd，J1＝12Hz,J2＝4.48Hz，1H，CH2NO2)，4.70-4.65(dd，J1＝12Hz,J2＝4.52Hz，1H，CH2NO2)，2.41(s,3H，CH3)。
实施例二：10mol％的La[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0310克(0.05×10-3摩尔)La[N(SiMe3)2]3，再加入0.1297克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为64％。
实施例三：10mol％的Nd[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0313克(0.05×10-3摩尔)Nd[N(SiMe3)2]3，再加入0.1297克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为68％。
实施例四：10mol％的Sm[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0316克(0.05×10-3摩尔)Sm[N(SiMe3)2]3，再加入0.1297克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为71％。
实施例五：10mol％的Y[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0285克(0.05×10-3摩尔)Y[N(SiMe3)2]3，再加入0.1297克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为90％。
实施例六：10mol％的Yb[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0327克(0.05×10-3摩尔)Yb[N(SiMe3)2]3，再加入0.1297克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为92％。
实施例七：5mol％的Sc[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0132克(0.025×10-3摩尔)Sc[N(SiMe3)2]3，再加入0.1297克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为69％。
实施例八：5mol％的La[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0105(0.025×10-3摩尔)La[N(SiMe3)2]3，再加入0.1297克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为60％。
实施例九：5mol％的Nd[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0157克(0.025×10-3摩尔)Nd[N(SiMe3)2]3，再加入0.1297克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为62％。
实施例十：5mol％的Sm[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0158克(0.025×10-3摩尔)Sm[N(SiMe3)2]3，再加入0.1297克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为65％。
实施例十一：5mol％的Y[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0143克(0.025×10-3摩尔)Y[N(SiMe3)2]3，再加入0.1297克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为87％。
实施例十二：5mol％的Yb[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0164克(0.025×10-3摩尔)Yb[N(SiMe3)2]3，再加入0.1297克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为90％。
实施例十三：5mol％的Sc[N(SiMe3)2]3(μ-Cl)Li(THF)3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0196克(0.025×10-3摩尔)Sc[N(SiMe3)2]3(μ-Cl)Li(THF)3，再加入0.1297克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为67％。
实施例十四：5mol％的La[N(SiMe3)2]3(μ-Cl)Li(THF)3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0219克(0.025×10-3摩尔)La[N(SiMe3)2]3(μ-Cl)Li(THF)3，再加入0.1297克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为57％的。
实施例十五：5mol％的Nd[N(SiMe3)2]3(μ-Cl)Li(THF)3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0221克(0.025×10-3摩尔)Nd[N(SiMe3)2]3(μ-Cl)Li(THF)3，再加入0.1297克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为59％。
实施例十六：5mol％的Sm[N(SiMe3)2]3(μ-Cl)Li(THF)3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0222克(0.025×10-3摩尔)Sm[N(SiMe3)2]3(μ-Cl)Li(THF)3，再加入0.1297克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为60％。
实施例十七：5mol％的Y[N(SiMe3)2]3(μ-Cl)Li(THF)3[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0207克(0.025×10-3摩尔)Y[N(SiMe3)2]3(μ-Cl)Li(THF)3，再加入0.1297克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为82％。
实施例十八：5mol％的Yb[N(SiMe3)2]3(μ-Cl)Li(THF)3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0228克(0.025×10-3摩尔)Yb[N(SiMe3)2]3(μ-Cl)Li(THF)3，再加入0.1297克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为88％。
实施例十九：1mol％的Yb[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0065克(0.005×10-3摩尔)Yb[N(SiMe3)2]3，再加入0.1297克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为75％。
实施例二十：5mol％的Yb[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0164克(0.025×10-3摩尔)Yb[N(SiMe3)2]3，再加入0.1367克(0.5×10-3摩尔)Ts保护的对甲基苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-对甲苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为78％。核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.67(s,1H,ArH),7.65(s,1H,ArH),7.24(s,2H，ArH),7.06(d,2H，ArH),7.09(d,2H，ArH),5.22(q,1H，NH),4.93(q,1H，CH),4.86-4.81(dd，J1＝12.8Hz,J2＝6.4Hz，1H，CH2NO2)，4.69-4.63(dd，J1＝12.8Hz,J2＝6.4Hz，1H，CH2NO2)，2.42(s,3H，CH3)，2.29(s,3H，CH3)。
实施例二十一：5mol％的Yb[N(SiMe3)2]3常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0164克(0.025×10-3摩尔)Yb[N(SiMe3)2]3，再加入0.1447g(0.5×10-3摩尔)Ts保护的对甲氧基苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-对甲氧基苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为71％。核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.70(s,1H,ArH),7.66(s,1H,ArH),7.26(s,2H，ArH),7.01(d,2H，ArH),6.79(d,2H，ArH),5.33(d,1H，NH),4.93(q,1H，CH),4.87-4.83(dd，J1＝13.2Hz,J2＝6.8Hz，1H，CH2NO2)，4.69-4.64(dd，J1＝13.2Hz,J2＝6.8Hz，1H，CH2NO2)，3.78(s,3H，CH3)，2.44(s,3H，CH3)。
实施例二十二：5mol％的Yb[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0164克(0.025×10-3摩尔)Yb[N(SiMe3)2]3，再加入0.1387g(0.5×10-3摩尔)Ts保护的对氟苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-对氟苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为91％。核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.70(s,1H,ArH),7.69(s,1H,ArH),7.26(d,2H，ArH),7.09-7.08(m,4H，ArH),5.44(q,1H，NH),4.98(q,1H，CH),4.84-4.80(dd，J1＝12Hz,J2＝6.4Hz，1H，CH2NO2)，4.69-4.64(dd，J1＝12Hz,J2＝6.4Hz，1H，CH2NO2)，2.41(s,3H，CH3)。
实施例二十三：5mol％的Yb[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0164克(0.025×10-3摩尔)Yb[N(SiMe3)2]3，再加入0.1469g(0.5×10-3摩尔)Ts保护的对氯苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-对氯苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为89％。核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.68(s,1H,ArH),7.67(s,1H,ArH),7.25(s,4H，ArH),7.09-7.08(d,2H，ArH),7.08(d,2H，ArH),5.42(q,1H，NH),4.98(q,1H，CH),4.84-4.80(dd，J1＝12Hz,J2＝4.48Hz，1H，CH2NO2)，4.70-4.65(dd，J1＝12Hz,J2＝4.52Hz，1H，CH2NO2)，2.41(s,3H，CH3)。
实施例二十四：5mol％的Yb[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0164克(0.025×10-3摩尔)Yb[N(SiMe3)2]3，再加入0.1522g(0.5×10-3摩尔)Ts保护的对硝基苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-对硝基苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为82％。核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.67(s,1H,ArH),7.66(s,1H,ArH),7.25-7.21(m,4H，ArH),7.09-7.08(m,2H，ArH),5.45(q,1H，NH),4.99(q,1H，CH),4.84-4.80(dd，J1＝12Hz,J2＝4.48Hz，1H，CH2NO2)，4.70-4.65(dd，J1＝12Hz,J2＝4.52Hz，1H，CH2NO2)，2.41(s,3H，CH3)。
实施例二十五：5mol％的Yb[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0164克(0.025×10-3摩尔)Yb[N(SiMe3)2]3，再加入0.1367g(0.5×10-3摩尔)Ts保护的邻甲基苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-邻甲苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为74％。核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.69-7.68(m,2H,ArH),7.26-7.22(s,2H，ArH),7.10(m,2H，ArH),7.09(m,2H，ArH),5.22(q,1H，NH),4.99(q,1H，CH),4.84-4.80(dd，J1＝12.8Hz,J2＝6.4Hz，1H，CH2NO2)，4.70-4.65(dd，J1＝12.8Hz,J2＝6.4Hz，1H，CH2NO2)，2.42(s,3H，CH3)，2.30(s,3H，CH3)。
实施例二十六：5mol％的Yb[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0164克(0.025×10-3摩尔)Yb[N(SiMe3)2]3，再加入0.1447g(0.5×10-3摩尔)Ts保护的邻甲氧基苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-邻甲氧基苯基-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为63％。核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.70-7.69(d,2H,ArH),7.25(s,2H，ArH),7.01(d,2H，ArH),6.80(d,2H，ArH),5.35(q,1H，NH),4.93(q,1H，CH),4.88-4.83(dd，J1＝11.6Hz,J2＝5.36Hz，1H，CH2NO2)，4.70-4.65(dd，J1＝11.6Hz,J2＝5.52Hz，1H，CH2NO2)，3.80(s,3H，CH3)，2.42(s,3H，CH3)。
实施例二十七：5mol％的Yb[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0164克(0.025×10-3摩尔)Yb[N(SiMe3)2]3，再加入0.1469g(0.5×10-3摩尔)Ts保护的邻氯苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-邻氯-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为87％。核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.69-7.68(m,2H,ArH),7.26-7.22(m,4H，ArH),7.10-7.09(m,2H，ArH),5.45(q,1H，NH),4.99(q,1H，CH),4.84-4.80(dd，J1＝12Hz,J2＝4.48Hz，1H，CH2NO2)，4.70-4.65(dd，J1＝12Hz,J2＝4.52Hz，1H，CH2NO2)，2.43(s,3H，CH3)，2.41(s,3H，CH3)。
实施例二十八：5mol％的Yb[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0164克(0.025×10-3摩尔)Yb[N(SiMe3)2]3，再加入0.1547g(0.5×10-3摩尔)Ts保护的1-萘亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-(1-萘基甲基)-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为88％。核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.70-7.65(m,3H,ArH),7.26-7.22(m,4H，ArH),6.98-6.94(m,2H，ArH),5.45(q,1H，NH),4.97(q,1H，CH),4.84-4.80(dd，J1＝12Hz,J2＝4.48Hz，1H，CH2NO2)，4.69-4.64(dd，J1＝12Hz,J2＝4.52Hz，1H，CH2NO2)，2.41(s,3H，CH3)。
实施例二十九：5mol％的Yb[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0164克(0.025×10-3摩尔)Yb[N(SiMe3)2]3，再加入0.1246g(0.5×10-3摩尔)Ts保护的呋喃亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应3小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-(2-呋喃甲基)-β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为81％。核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.70(d,1H,呋喃CH-O),7.26-7.22(m,4H，ArH),6.52-6.50(m,2H，呋喃CH),5.42(q,1H，NH),4.89(q,1H，CH),4.84-4.80(dd，J1＝12Hz,J2＝4.48Hz，1H，CH2NO2)，4.70-4.66(dd，J1＝12Hz,J2＝4.52Hz，1H，CH2NO2)，2.41(s,3H，CH3)。
实施例三十：5mol％的Yb[N(SiMe3)2]3在常温常压下催化亚胺和硝基甲烷的氮杂亨利合成反应中的应用：
无水无氧、惰性气体保护下，在反应瓶中加入0.0164克(0.025×10-3摩尔)Yb[N(SiMe3)2]3，再加入0.1367g(0.5×10-3摩尔)Ts保护的α-甲基苯亚甲基亚胺，加入1mL四氢呋喃，常温搅拌0.5小时后，再加入270.7μL(5×10-3摩尔)硝基甲烷，搅拌反应4小时后，反应结束，向反应液加入少量乙酸乙酯终止反应，然后柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:3)得到α-苯基-α-甲基β-硝基-N-对甲苯磺酰胺，其产率为45％。核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.63(d,J＝8.0Hz,2H,ArH),7.33-7.26(m,5H,ArH),7.23(d,J＝8.0Hz,2H，ArH),5.87(s,1H，NH),4.94(d，J＝13.0Hz,1H，CH2NO2)，4.80(d，J＝13.2Hz,1H，CH2NO2)，2.41(s,3H，CH3)，1.68(s,3H，CH3)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.稀土胺化物在催化氮杂亨利反应中的应用，其特征在于，包括以下步骤：
在无水无氧且含有保护气氛的条件下，将式(1)所示的亚胺类化合物和硝基甲烷在所述稀土胺化物的催化作用下，在有机溶剂中于20-30℃下反应，反应完全后，得到式(2)所示的β-硝基-N-对甲苯磺酰胺类化合物，反应路线如下：
其中，R选自苯基、C1-C4烷基取代苯基、卤代苯基、C1-C4烷氧基取代苯基、硝基苯基、三氟甲基苯基、萘基或2-呋喃基；R’选自氢或者甲基；
式(1)和式(2)中，Ts表示对甲苯磺酰基；
所述稀土胺化物为RE[N(SiMe3)2]3或RE[N(SiMe3)2]3(μ-Cl)Li(THF)3，其中RE代表稀土金属，RE选自钪、镧、钕、钐、钇或镱。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述C1-C4烷基为甲基、乙基、异丙基或丁基。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：硝基甲烷、亚胺类化合物和稀土胺化物的摩尔比为50-100:10:0.1-1。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：硝基甲烷、亚胺类化合物和稀土胺化物的摩尔比为50-100:10:0.1-0.2。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述保护气氛为氩气或氮气。
6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述有机溶剂为四氢呋喃、甲苯、二氯甲烷或乙腈。
7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：反应时间为2-5h。
8.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：反应完全后还包括采用终止剂终止反应并纯化产物的步骤。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：采用柱层析法进行纯化。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190607 |
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