CN111153826B - 一种3-乙氧基-n-对甲苯基丙酰胺的合成方法 - Google Patents

一种3-乙氧基-n-对甲苯基丙酰胺的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及精细化工技术领域，公开一种3‑乙氧基‑N‑对甲苯基丙酰胺的合成方法。具体步骤：在一定量的乙醇中加入N‑对甲苯基丙烯酰胺、氟化钾以及金属氧化物催化剂，加热搅拌反应，即可获得3‑乙氧基‑N‑对甲苯基丙酰胺。与现有的合成方法相比，本发明无需引入强酸或强碱试剂，产率高，操作简单，对环境影响较小，具有潜在的工业价值，值得推广应用。

Description

一种3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺的合成方法
技术领域
本发明属于精细化工领域，涉及一种3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺合成的方法。
背景技术
含有碳氧键的化合物广泛存在于化学物质和生物活性分子中，其正电中心碳原子容易受到亲核试剂进攻，发生亲核取代反应，因此，该类化合物是有机合成中有价值的中间体，可以用作进一步反应(多米诺反应)的起点或者可以质子化得到β-羟基羰基(或羧基)化合物。以为3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺为例，其作为中间体可应用于医药、农药、染料化学品的合成中，并受到广泛关注。目前合成3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺的常用方法有二种：第一种方法由N-对甲苯基丙烯酰胺和乙醇反应，硫酸铜作为催化剂，溶剂为二氯甲烷，但必须加入强碱条件下才能得到目标产物。该方法不足之处在于二氯甲烷加热会产生有毒气体，污染大气环境，也给操作人员带来危险；并且产率低，总收率在30％左右。第二种方法，以N-对甲苯基丙烯酰胺和乙醇为原料，反应溶剂为乙醇，催化剂为氯化铜，也需要加入强碱如NaOH等，还需加入碳酸铯(Cs2CO3)，后处理得到3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺；该方法不足之处在于需要使用强碱，同时催化剂溶于乙醇不易分离回收，而且目标产物的总收率仅为60％，收率较低，产生大量的废液，对环境影响较大。
所以，研究一种3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺的新合成方法，不仅能避免有毒溶剂、强碱的使用，还能进一步提高产物收率，是本领域急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种选择性高、产率高、易于分离提纯、对环境危害小的合成3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺的方法。
本发明所涉及的合成3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺反应步骤如下：将N-对甲苯基丙烯酰胺、催化剂金属氧化物和添加剂氟化钾，依次加入反应溶剂乙醇中，加热搅拌反应，反应结束后，降至室温，得反应液进行离心分离后取上层清液，进行减压蒸馏，即可获得3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺。
本发明中所述的反应温度为70-100℃，优选90℃。反应时间为5h。
氟化钾与N-对甲苯基丙烯酰胺的摩尔比为2～5:1。
金属催化剂与氟化钾的质量比为0.5～2.0:1。
本发明中所述的金属氧化物催化剂包括氧化钡(BaO)、氧化镧(La2O3)、氧化铈(CeO2)、氧化钐(Sm2O3)和氧化锌(ZnO)、氧化铬(Cr2O3)、二氧化锰(MnO2)、氧化铁(Fe2O3)中的一种或多种；
优选为：BaO、La2O3、CeO2、Sm2O3和ZnO催化剂；
进一步优选为：Sm2O3催化剂。
上述催化剂来源为市售或自制。
自制方法如：取对应的金属硝酸盐(如硝酸钡或硝酸铈等)溶解在蒸馏水中，然后滴加等摩尔量的氢氧化钠水溶液)至沉淀完全，完成过滤、干燥后，将所得样品在500℃焙烧，即得金属氧化物催化剂。
本发明中乙醇既作为反应的溶剂，又作为反应物参与反应，在本发明中，乙醇的加入量是过量的，对用量不作限定，可根据实际操作进行调节，乙醇溶剂具有环保、成本低，易去除等优点。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供了一种合成3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺的新方法，该合成方法技术路线新颖，操作简便、合成产率高、产品纯度好，原料廉价易得以及适合于工业化生产等优点。
(2)本发明中研究了金属氧化物催化剂和氟化钾为该反应的新催化体系，新体系具有反应条件温和，催化剂易回收，后处理简单，且选择性高、产率高等优势。
附图说明
图1为合成的3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺磁共振氢谱。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体的条件，按照常规条件进行选择。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
具体实施例1：
在10mL的反应管中依次加入催化剂BaO(0.015g)、N-对甲苯基丙烯酰胺(0.1mmol,0.0161g)、氟化钾(0.3mmol,0.017g)以及3mL的乙醇，反应温度控制在90℃，并且搅拌反应5h。反应结束后，冷却至室温，对反应体系进行离心分离后取上层清液，进行减压蒸馏(常规条件：温度40℃，真空度：-0.1MPa)，即可获得3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺。
1HNMR(500MHz,CDCl3)δ8.47(s,1H),7.41(d,J＝8.0Hz,2H),7.13(d,J＝7.9Hz,2H),3.77(t,J＝5.6Hz,2H),3.61(q,J＝6.9Hz,2H),2.64(t,J＝5.5Hz,2H),2.32(s,3H),1.29(t,J＝7.0Hz,4H).
反应涉及的方程式如下：
Figure BDA0002367553490000031
具体实施例2：
在10mL的反应管中依次加入催化剂La2O3(0.015g)、N-对甲苯基丙烯酰胺(0.1mmol,0.0161g)、氟化钾(0.3mmol，0.017g)以及3mL的乙醇，反应温度控制在90℃，并且搅拌反应5h。反应结束后，冷却至室温，对反应体系进行离心分离后取上层清液、减压蒸馏，即可获得3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺。
反应涉及的方程式如下：
Figure BDA0002367553490000032
具体实施例3：
在10mL的反应管中依次加入催化剂CeO2(0.015g)、N-对甲苯基丙烯酰胺(0.1mmol,0.0161g)、氟化钾(0.3mmol,0.017g)以及3mL的乙醇，反应温度控制在90℃，并且搅拌反应5h。反应结束后，冷却至室温，对反应体系进行离心后取上层清液、减压蒸馏，即可获得3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺。
反应涉及的方程式如下：
Figure BDA0002367553490000033
具体实施例4：
在10mL的反应管中依次加入催化剂Sm2O3(0.015g)、N-对甲苯基丙烯酰胺(0.1mmol,0.0161g)、氟化钾(0.3mmol,0.017g)以及3mL的乙醇，反应温度控制在90℃，并且搅拌反应5h。反应结束后，冷却至室温，对反应体系进行离心后取上层清液、减压蒸馏，即可获得3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺。
反应涉及的方程式如下：
Figure BDA0002367553490000041
具体实施例5：
在10mL的反应管中依次加入催化剂ZnO(0.015g)、N-对甲苯基丙烯酰胺(0.1mmol,0.0161g)、氟化钾(0.3mmol,0.017g)以及3mL的乙醇，反应温度控制在90℃，并且搅拌反应5h。反应结束后，冷却至室温，对反应体系进行离心后取上层清液、减压蒸馏，即可获得3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺。
反应涉及的方程式如下：
Figure BDA0002367553490000042
表1实施例1-5
催化剂 转化率(％) 选择性(％) 收率(％)
实施例1 BaO 79.5 100％ 79.5
实施例2 La<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 71.2 100％ 71.2
实施例3 CeO<sub>2</sub> 86.1 100％ 86.1
实施例4 Sm<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 90.7 100％ 90.7
实施例5 ZnO 87.6 100％ 87.6
由表1可知，采用相同的反应条件，使用不同的氧化物催化剂，均获得了较高催化剂性能。从实施例1-5可知，N-对甲苯基丙烯酰胺在Sm2O3催化剂上获得了最高的转化率，且产物选择性为100％。
具体实施例6-8：
实施例6-8与实施例1相比，区别仅在于催化剂选择不同，将催化剂BaO替换成Cr2O3、MnO2或Fe2O3，其它操作与实施例1相同。
表2实施例6-8
催化剂 转化率(％) 选择性(％) 收率(％)
实施例6 Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 44.9 100 44.9
实施例7 MnO<sub>2</sub> 40.3 100 40.3
实施例8 Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 60.2 100 60.2
虽然实施例6-8的收率相比于实施例1-5要低一点，但与现有技术相比，该反应中无需强碱，无需有毒溶剂和碳酸铯的使用，也具有优异的应用前景。
对比例1-3
对比例1-3与实施例4相比，区别在于：将实施例4中氟化钾(KF)添加剂替换成KCl、NaF或CaF2，其余操作相同。
表3对比例1-3
催化剂 添加剂 Time(h) 转化率(％) 选择性(％)
对比例1 Sm<sub>2</sub>O<sub>3</sub> KCl 5 - -
对比例2 Sm<sub>2</sub>O<sub>3</sub> NaF 5 11.7 100
对比例3 Sm<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaF<sub>2</sub> 5 - -
从表3中可知，如果选择其它添加剂如KCl、CaF2没有反应物生成，如果替换成NaF，收率仅有11.7％，均无法达到KF的催化效果。并且如果实施例1中不加入氟化钾，仅含金属氧化物催化剂，或仅含有氟化钾进行反应，均没有反应物生成。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。以上描述了本发明的可选实施方案，以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明方案，已经对一些常规技术方面进行了简化和省去。本领域技术人员应该理解源自这方面的变型，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺的合成方法，其特征在于：在乙醇溶剂中依次加入N-对甲苯基丙烯酰胺、氟化钾以及金属氧化物催化剂，搅拌加热反应，得到3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺；
所述金属氧化物催化剂为氧化钡、氧化镧、氧化铈、氧化钐、氧化锌、氧化铬、二氧化锰、氧化铁中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺的合成方法，其特征在于：所述催化剂为氧化钡、氧化镧、氧化铈、氧化钐、氧化锌中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺的合成方法，其特征在于：所述催化剂为氧化钐。
4.根据权利要求1-3任一项所述3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺的合成方法，其特征在于：所述加热反应温度为70-100℃，反应时间为3~5h。
5.根据权利要求4所述3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺的合成方法，其特征在于：所述加热反应温度为90℃，反应时间为5h。
6.根据权利要求1-3任一项所述3-乙氧基-N-对甲苯基丙酰胺的合成方法，其特征在于：所述氟化钾和N-对甲苯基丙烯酰胺的摩尔比为2~5:1。
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