CN110372541A - 一种羧酸和尿素高效固相合成酰胺衍生物的方法 - Google Patents

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Abstract

一种羧酸和尿素高效固相合成酰胺衍生物的方法，包括将羧酸和尿素的混合物与催化剂进行混合，将混合物置于单模微波装置的密封管内并加热，再通过TLC薄层色谱中环己烷和乙酸乙酯的比为4:1的监测反应终点，将反应物冷却至室温，再用乙酸乙酯进行萃取，然后用盐酸、碳酸氢钠溶液和水依次洗涤提取物，有机层用无水硫酸镁进行干燥，溶剂减压蒸馏，得到酰胺衍生物。本发明将苯甲酸与尿素混合并以220℃进行长时间加热，并应用微波辅助技术可以使化学反应的完成只需20‑80秒，高于常规加热获得的效果。通过应用无溶剂固相法，利用易于获得的试剂，以简单而有效的方法制备出高收率的酰胺，无溶剂固相法具有反应速度快、催化剂价格低廉等优点。

Description

一种羧酸和尿素高效固相合成酰胺衍生物的方法
技术领域
本发明涉及酰胺官能团的制备技术领域，尤其是一种羧酸和尿素高效固相合成酰胺衍生物的方法。
背景技术
酰胺官能团是天然存在或合成有机分子中的重要单元。酰胺键是一种带负电性的官能团，在有机化学中，酰胺键的化学式为-CO-NH-，其中碳氧成双键，氮氢成单键。在生物化学中，酰胺键就是指肽键，由一分子氨基酸的氨基与另一分子氨基酸的羧基脱水缩合而来，即形成肽键至少要2个及以上的氨基酸，所以只有二肽及多肽里边的酰胺键才叫做肽键。
酰胺键形成有几种方案，其中最显著的是肽的固相组装。固相，是指由固体组成的相，固相反应的发生起始于两个反应物分子的扩散接触，接着发生化学作用，生成产物分子，此时生成的产物分子分散在母体反应物中，只能当作一种杂质或缺陷的分散存在，只有当产物分子集积到一定大小时，才能出现产物的晶核，从而完成成核过程，随着晶核的长大，达到一定的大小后出现产物的独立晶相。最常见的方法包括将羧酸转化为更具反应性的官能团，如酰氯、混合酸酐、酰叠氮化物、酯等。在几种不同催化剂作用下直接照射胺-羧酸混合物合成酰胺的案例中，微波活化已得到了成功应用。钛或二价锡试剂，用等量的三苯基膦和N-溴代丁二酰亚胺或三氯乙腈进行处理。然而，在大多数情况下，要么涉及复杂或昂贵的试剂，要么反应需要很长时间，要么使用腐蚀性试剂和大量固体载体，最终会产生大量有毒废物污染环境。
所以，为了避免上述现象的发生，就需设计一种廉价、环保且易于处理、高反应性的高效固相合成酰胺衍生物的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种使用过渡金属盐氧氯化锆作为酰胺衍生物合成催化剂的高反应性的固相合成酰胺衍生物的方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种羧酸和尿素高效固相合成酰胺衍生物的方法，包括以下步骤：
(1)将1mmol的羧酸和2mmol的尿素的混合物与催化剂进行混合，在特定的时间内，将混合物置于单模微波装置的密封管内并加热；
(2)通过TLC薄层色谱中环己烷和乙酸乙酯的比为4:1的监测反应终点，将反应物冷却至室温，再用乙酸乙酯进行萃取，然后用2mol/L的盐酸、5％的碳酸氢钠溶液和水依次洗涤提取物，有机层用无水硫酸镁进行干燥，溶剂减压蒸馏，得到酰胺衍生物；
(3)用过的催化剂的残渣在相同的条件下，再与新鲜的1mmol羧酸和2mmol尿素的混合物进行二次反应，监测反应的速率；
(4)重复上述步骤1-3，对催化剂循环使用。
在本发明中，优选的，所述的催化剂为过渡金属盐氧氯化锆，所述的氧氯化锆的摩尔百分比为10mol％。
在本发明中，优选的，所述的羧酸是芳香羧酸、杂芳香酸、不饱和羧酸、带有吸电子和给电子基团的苯乙酸中的一种。
在本发明中，优选的，所述的步骤(1)中特定的时间为20-80s。
在本发明中，优选的，所述的步骤(3)中催化剂的残渣无需活化即可再次使用。
在本发明中，优选的，所述的步骤(1)中的加热方式是在单模微波装置的档距100W功率下辐射至80℃。
本发明的优点和积极效果是：
本发明在摩尔百分比为10mol％的氧氯化锆存在的条件下，将苯甲酸与尿素混合并以220℃进行长时间加热，通常导致降解过程和分离产物的产量低，产量一般为42％。应用微波辅助技术可以使化学反应的完成只需20-80秒，高于常规加热获得的效果。
2、本发明应用无溶剂固相法，利用易于获得的试剂，以一种简单而有效的方法制备出高收率的酰胺，无溶剂固相法具有反应速度快、转化率高、更清洁、催化剂价格低廉、环境友好等优点。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施例，进一步阐述本发明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下对本发明实施例做进一步详述：
本发明所述的一种羧酸和尿素高效固相合成酰胺衍生物的方法，包括以下步骤：
(1)将1mmol的羧酸和2mmol的尿素的混合物与摩尔百分比为10mol％的过渡金属盐氧氯化锆进行混合，在20-80s的特定时间内，将混合物置于单模微波装置的密封管内并在档距100W功率下辐射至80℃；
(2)通过TLC薄层色谱中环己烷和乙酸乙酯的比为4:1的监测反应终点，将反应物冷却至室温，再用乙酸乙酯进行萃取，然后用2mol/L的盐酸、5％的碳酸氢钠溶液和水依次洗涤提取物，有机层用无水硫酸镁进行干燥，溶剂减压蒸馏，得到酰胺衍生物；
(3)用过的催化剂的残渣在相同的条件下，再与新鲜的1mmol羧酸和2mmol尿素的混合物进行二次反应，监测反应的速率；
(4)重复上述步骤1-3，对催化剂循环使用。
其中，羧酸的结构式为羧酸可以是芳香羧酸、杂芳香酸、不饱和羧酸、带有吸电子和给电子基团的苯乙酸中的一种。
进一步，在所述的步骤(3)中，催化剂的残渣无需活化即可再次使用。
下面为了验证和加深本发明制备方案的适用性，通过多种羧酸对本发明进行实验，实验结果如下表所示：
由上表得知，羧酸的R基团中的羟基和烷基数量越多，其反应时间越长，产物不变，但产量的效率逐渐下降，而R基团中的氯取代基越多，其反应时间成阶梯增长，产量效率有一定提升。所以，在选择羧酸时，尽量选择不饱和羧酸中羟基、烷基数量少的羧酸，以提升其产量效率及缩短反应时间。
本发明在10mol％氧氯化锆存在的条件下，将苯甲酸与尿素混合并以220℃进行长时间加热，通常导致降解过程和分离产物的低产量，产量一般为42％。并应用微波辅助技术可以使化学反应的完成只需20-80秒，高于常规加热获得的效果。通过应用无溶剂固相法，利用易于获得的试剂，以一种简单而有效的方法制备出高收率的酰胺，无溶剂固相法具有反应速度快、转化率高、更清洁、催化剂价格低廉、环境友好等优点。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种羧酸和尿素高效固相合成酰胺衍生物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将羧酸和尿素1:2的混合物与催化剂混合，在特定的时间内，对混合物进行加热；
S2.通过TLC薄层色谱中环己烷和乙酸乙酯的比为某一定值的监测反应终点，将反应物冷却至室温，再经萃取，洗涤，干燥，蒸馏，得到酰胺衍生物；
S3.用过的催化剂残渣在相同的条件下，再与新鲜的羧酸和尿素的混合物进行再次反应，监测反应的速率；
重复上述步骤1-3，对催化剂循环使用。
2.根据权利要求1所述的一种羧酸和尿素高效固相合成酰胺衍生物的方法，其特征在于：所述羧酸和尿素的混合物中，羧酸的用量优选1mmol，尿素的用量优选2mmol；环己烷和乙酸乙酯的监测比值为4:1。
3.根据权利要求1所述的一种羧酸和尿素高效固相合成酰胺衍生物的方法，其特征在于：将反应物冷却至室温后，采用乙酸乙酯进行萃取，然后用2mol/L的盐酸、5％的碳酸氢钠溶液和水依次洗涤提取物，有机层用无水硫酸镁进行干燥，溶剂减压蒸馏，最后得到酰胺衍生物。
4.根据权利要求1所述的一种羧酸和尿素高效固相合成酰胺衍生物的方法，其特征在于：所述的催化剂为过渡金属盐氧氯化锆，所述的氧氯化锆的摩尔百分比为10mol％。
5.根据权利要求1所述的一种羧酸和尿素高效固相合成酰胺衍生物的方法，其特征在于：所述的羧酸是芳香羧酸、杂芳香酸、不饱和羧酸、带有吸电子和给电子基团的苯乙酸中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种羧酸和尿素高效固相合成酰胺衍生物的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中特定的时间为20-80s。
7.根据权利要求1所述的一种羧酸和尿素高效固相合成酰胺衍生物的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中催化剂的残渣无需活化即可再次使用。
8.根据权利要求1所述的一种羧酸和尿素高效固相合成酰胺衍生物的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中的加热方式是在单模微波装置的档距100W功率下辐射至80℃。
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