CN113045454A - 一种腈类化合物催化合成方法及其应用 - Google Patents
一种腈类化合物催化合成方法及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及化学催化合成技术领域，具体公开了一种腈类化合物催化合成方法及其应用，所述腈类化合物催化合成方法可以选择性反应合成α‑氨基腈或者α‑亚氨基腈类化合物，具有原料简单易得，底物适用性广，条件温和，高产率等优点，本发明的产率优于传统化学合成方法，适合工业化生产，解决了现有α‑氨基腈和α‑亚氨基腈类化合物的合成方法存在产率不高且不符合绿色化学要求的问题。而且，血红素体系在使用上比传统化学合成方法更加高效绿色，底物简单易得，无需繁琐的催化步骤，使用低毒的氰基供体，底物适用性广，符合绿色化学的要求，具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及化学催化合成技术领域，具体是一种腈类化合物催化合成方法及其应用。
背景技术
腈类化合物作为一种含有烃基和氰基的碳原子连接而成的有机化合物，是众多天然产物、农药、次生代谢产物和活性药物成分的组成部分，其中α-氨基腈和α-亚氨基腈可以很容易地转化成其他的活性化合物和功能材料，如α-氨基羰基化合物，α-氨基酸，邻二胺，咪唑和噻二唑等，由于其出色的适用性而备受有机化学家的关注。
目前已有多种方法合成α-氨基腈和α-亚氨基腈，虽然现有文献中已经报道了α-氨基腈和α-亚氨基腈类化合物的合成方法，但这些方法仍然存在原料使用有毒的氰基化试剂、合成路线长、产物结构单一和原子经济性低(导致产率低下，一般低于80％)等问题。因此，研究并开发从简单易得的原料出发，通过改变反应条件来选择性地合成α-氨基腈和α-亚氨基腈类化合物的绿色高效新方法，是目前需要解决的技术问题，其具有十分重要的理论意义和实用前景。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种腈类化合物催化合成方法，以解决上述背景技术中提出的现有α-氨基腈和α-亚氨基腈类化合物的合成方法存在产率不高且不符合绿色化学要求的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种腈类化合物催化合成方法，具体涉及一种铁卟啉类似物选择性的催化合成α-氨基腈类化合物或α-亚氨基腈类化合物的绿色方法，其是将反应物与氰基供体溶于溶剂中，然后加入催化剂和氧化剂并在一定温度下搅拌反应一定时间，再进行干燥、浓缩、纯化，得到腈类化合物；其中，所述的反应物为取代或未取代的二级芳香胺；所述的催化剂为铁卟啉类似物，具体是血红素、间-四苯基卟啉氯化铁(III)中的任意一种。
作为本发明进一步的方案：得到腈类化合物催化合成方法的反应路线如下：
其中
A1是反应物，A2是氰基供体，所述腈类化合物的结构如式A3或式A4所示；
R1选自氢、苯基、4-甲基苯基、3-甲基苯基、2-甲基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-溴苯基或者2-甲氧基苯基。
R2选自氢、苯基、4-甲基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-氰基苯基、4-甲氧基苯基、3-甲氧基苯基、3-氯苯基或者2-氟苯基。
作为本发明再进一步的方案：当所述的反应物为取代的二级芳香胺时，取代方式为取代苯基。所述的反应物和氰基供体的摩尔比范围为2：1-1：2，最优选为1：1。
本发明实施例的另一目的在于提供一种所述的腈类化合物催化合成方法在选择性合成α-氨基腈类化合物或α-亚氨基腈类化合物中的应用。当采用所述的腈类化合物催化合成方法是选择性生成α-氨基腈时，所述反应物与氧化剂的当量比最优选是1：2；当采用所述的腈类化合物催化合成方法是选择性生成α-亚氨基腈时，所述反应物与氧化剂的当量比最优选是1：4。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明制备的腈类化合物催化合成方法可以选择性反应合成α-氨基腈或者α-亚氨基腈类化合物，具有原料简单易得，底物适用性广，条件温和，高产率等优点，而本发明通过实验证明，多种铁卟啉均对反应具有非常好的催化活性，其中以血红素(以下均简称为Hemin)催化效果最好，产率优于传统化学合成方法，适合工业化生产，解决了现有α-氨基腈和α-亚氨基腈类化合物的合成方法存在产率不高且不符合绿色化学要求的问题。而且，血红素体系在使用上比传统化学合成方法更加高效绿色，且在于：只需要改变氧化剂的用量，即可选择性的生成α-氨基腈或者α-亚氨基腈，降低了催化剂用量，底物简单易得，无需繁琐的催化步骤，使用低毒的氰基供体，底物适用性广，符合绿色化学的要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供的一种腈类化合物催化合成方法，具体涉及一种铁卟啉类似物选择性的催化合成α-氨基腈类化合物或α-亚氨基腈类化合物的绿色方法，其具体是将反应物与氰基供体溶于溶剂中，然后加入催化剂和氧化剂并在一定温度下搅拌反应一定时间，再进行干燥、浓缩、纯化，得到腈类化合物，例如，α-氨基腈类化合物或者α-亚氨基腈类化合物；其中，所述的反应物为取代或未取代的二级芳香胺；所述的催化剂为铁卟啉类似物，具体是血红素、间-四苯基卟啉氯化铁(III)中的任意一种。
所述腈类化合物的结构如式A3或式A4所示：
对应的，腈类化合物催化合成方法的反应路线如下：
其中
A1是反应物，A2是氰基供体；
R1选自氢、苯基、4-甲基苯基、3-甲基苯基、2-甲基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-溴苯基或者2-甲氧基苯基。
R2选自氢、苯基、4-甲基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-氰基苯基、4-甲氧基苯基、3-甲氧基苯基、3-氯苯基或者2-氟苯基。
作为本发明的另一优选实施例，当所述的反应物为取代的二级芳香胺时，取代方式为取代苯基。所述的反应物和氰基供体的摩尔比范围为2：1-1：2，最优选为1：1。
作为本发明的另一优选实施例，所述的氰基供体(A2)是氰基甲酸乙酯、三甲基氰硅烷、丙二腈、铁氰化钾中的任意一种，其中最优的是氰基甲酸乙酯。
作为本发明的另一优选实施例，所述的氧化剂为叔丁基过氧化氢(TBHP)、过氧化氢(H2O2)、间氯过氧苯甲酸(mCPBA)中的任意一种，最优选的是TBHP。
作为本发明的另一优选实施例，所述的溶剂为二甲基亚砜、二氯甲烷、丙酮、甲醇、乙腈、水中的任意一种，其中最优的是甲醇。
作为本发明的另一优选实施例，所述搅拌反应的温度为10℃-40℃，其中最优的是25℃。
作为本发明的另一优选实施例，所述氧化剂用量具体为反应物与氧化剂的当量比是1：1-6，即所述氧化剂用量为1-6倍当量，其中研究还发现，当反应选择性的生成α-氨基腈时，最优选是2倍当量。而当氧化剂用量优选为4倍当量时，反应选择性的生成α-亚氨基腈。需要说明的是，在任何化学反应中，物质的质量比等于它们的当量比。
作为本发明的另一优选实施例，所述的催化剂的用量为0.1-5％mol，最优选为1％mol，即1μmol。
作为本发明的另一优选实施例，所述的腈类化合物催化合成方法选自以下结构中的任意一种：
其中
R1选自苯基、4-甲基苯基、3-甲基苯基、2-甲基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-溴苯基或者2-甲氧基苯基。
R2选自苯基、4-甲基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-氰基苯基、4-甲氧基苯基、3-甲氧基苯基、3-氯苯基或者2-氟苯基。
需要说明的是，以上仅列举了一些具体的结构形式，但是这系列的腈类化合物催化合成方法不局限于上述分子结构，凡是通过一些取代的基团和取代位置的简单变换就可以得到其他具体的分子结构，在此不作赘述。
本发明实施例还提供一种采用上述的腈类化合物催化合成方法的制备方法制备得到的腈类化合物催化合成方法。
本发明实施例的另一目的在于提供一种所述的腈类化合物催化合成方法在选择性合成α-氨基腈类化合物或α-亚氨基腈类化合物中的应用。本发明实施例针对现有技术中合成α-氨基腈和α-亚氨基腈化合物存在的不足，提供了一种由血红素催化的选择性反应合成α-氨基腈或者α-亚氨基腈类化合物的绿色方法。具有原料简单易得，底物适用性广，条件温和，高产率等优点。当然，也可以用于合成其他的腈类化合物，只要属于含有烃基和氰基的碳原子连接而成的有机化合物即可。
作为本发明的另一优选实施例，当所述反应物与氧化剂的当量比是1：1.5-2.5时，采用所述的腈类化合物催化合成方法是选择性生成α-氨基腈；当所述反应物与氧化剂的当量比是1：3.5-4.5时，采用所述的腈类化合物催化合成方法是选择性生成α-亚氨基腈。
以下通过列举具体实施例对本发明的腈类化合物催化合成方法的技术效果做进一步的说明。
首先需要说明的是，底物适用性及反应产率根据核磁数据初步确定，一般是通过加入标样(物质的量已知)做氢谱，按照积分比算出样品中产物的摩尔数，得出产率。
其中，核磁数据多重性定义如下:s(单峰)；d(二重峰)；t(三重峰)；q(四重峰)；m(多重峰)；偶合常数J(赫兹)。
本发明选择不同的二级芳香胺和氰基甲酸乙酯在不同氧化剂量的条件下选择性的反应得到了α-氨基腈或者α-亚氨基腈化合物，当以不同的取代的二级芳香胺进行反应的时候，血红素的催化体系均表现出高催化效果，得到了高产率(79％-95％)。
实施例1
一种α-亚氨基腈化合物3a，即编号为3a的腈类化合物催化合成方法，其合成步骤的反应式如下：
在本实施例中，所述腈类化合物催化合成方法3a的具体合成步骤如下：
在25ml的圆底烧瓶中，加入2ml甲醇，之后在其中加入氰基甲酸乙酯19.8m g(0.2mmol)，N-苄基苯胺36.6mg(0.2mmol)，血红素(1mol％即1μmol)，缓慢滴加四倍当量的叔丁基过氧化氢后，25℃(常温)下反应6小时，再用薄层层析色谱检测反应进程结束之后，浓缩，之后用硅胶柱层析(乙酸乙酯/己烷)进一步纯化，得到黄色固体，即获得(Z)-N-phenylbenzimidoyl cyanide 38.2mg,产率93％。
对所述α-亚氨基腈化合物3a进行核磁检测分析，具体结果如下：
1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.23–8.17(m,2H),7.64(t,J＝7.2Hz,1H),7.58(t,J＝7.2Hz,2H),7.51(t,J＝7.6Hz,2H),7.36(t,J＝7.6Hz,1H),7.23(d,J＝7.6Hz,2H)。
实施例2
按照实施例1的方法和步骤，在改变1a的结构，保持2a结构不变的情况下，可以合成出不同的α-亚氨基腈化合物3a。具体合成步骤的反应式如下：
其中，
R1＝4-CH3，4-F，4-Cl，4-Br，3-CH3，2-CH3，2-OCH3中的任意一种。
R2＝4-CH3，4-OCH3，4-F，4-Cl，4-Br，4-CN，3-Cl，3-OCH3，2-F中的任意一种。
反应条件为：1a(0.2mmol)，2a(0.2mmol)，(Hemin,1％mol)叔丁基过氧化氢四倍量，反应温度25℃，反应6小时。
实施例3
按照实施例1的方法和步骤，在改变1a的结构，保持2a结构不变的情况下，可以合成出不同的α-亚氨基腈化合物3a。具体合成步骤的反应式如下：
其中，
R1＝4-CH3，4-F，4-Cl，4-Br，3-CH3，2-CH3，2-OCH3中的任意一种。
具体的结果如下：
R1＝4-CH3，对应的α-亚氨基腈化合物表示为3b，产率93％。
R1＝4-F，对应的α-亚氨基腈化合物表示为3c，产率95％。
R1＝4-Cl，对应的α-亚氨基腈化合物表示为3d，产率93％。
R1＝4-Br，对应的α-亚氨基腈化合物表示为3e，产率85％。
R1＝3-CH3，对应的α-亚氨基腈化合物表示为3f，产率90％。
R1＝2-CH3，对应的α-亚氨基腈化合物表示为3g，产率82％。
R1＝2-OCH3，对应的α-亚氨基腈化合物表示为3h，产率83％。
反应条件为：1a(0.2mmol)，2a(0.2mmol)，(Hemin,1％mol)叔丁基过氧化氢四倍量，反应温度25℃，反应6小时。
在本实施例中，代表性化合物的表征数据如下：
3b:(Z)-N-(p-tolyl)benzimidoyl cyanide,40.9mg，产率93％，产物性状为黄色固体。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.23–8.13(m,2H),7.59(m,3H),7.32(d,J＝8.0Hz,2H),7.20(d,J＝8.4Hz,2H),2.45(s,3H)。
3c:(Z)-N-(4-fluorophenyl)benzimidoyl cyanide,42.3mg，产率95％，产物性状为黄色固体。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.21–8.17(m,2H),7.65(t,J＝7.2Hz,1H),7.58(t,J＝7.6Hz,2H),7.30–7.25(m,2H),7.21(t,J＝8.8Hz,2H)。
3d:(Z)-N-(4-chlorophenyl)benzimidoyl cyanide,44.7mg,产率93％，产物性状为黄色固体。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.18(d,J＝7.6Hz,2H),7.65(t,J＝7.2Hz,1H),7.58(t,J＝7.2Hz,2H),7.48(d,J＝8.4Hz,2H),7.19(d,J＝8.4Hz,2H)。
3e:(Z)-N-(4-bromophenyl)benzimidoyl cyanide,48.4mg,产率85％，产物性状为黄色固体。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.20–8.17(m,2H),7.66–7.55(m,5H),7.12(d,J＝8.8Hz,2H)。
3f:(Z)-N-(m-tolyl)benzimidoyl cyanide,39.5mg,产率90％，产物性状为黄色液体。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.22–8.17(m,2H),7.64(dd,J＝8.8,6.0Hz,1H),7.58(t,J＝7.2Hz,2H),7.40(t,J＝8.0Hz,1H),7.17(d,J＝7.5Hz,1H),7.04(d,J＝7.2Hz,2H),2.46(s,3H)。
3g:(Z)-N-(o-tolyl)benzimidoyl cyanide,35.9mg,产率82％，产物性状为黄色液体。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.24–8.20(m,2H),7.68–7.62(m,1H),7.59(t,J＝7.2Hz,2H),7.33(t,J＝8.0Hz,2H),7.29–7.24(m,1H),7.06(d,J＝8.0Hz,1H)。
3h:(Z)-N-(2-methoxyphenyl)benzimidoyl cyanide,39.2mg,产率83％，产物性状为黄色液体。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.22–8.16(m,2H),7.64–7.61(m,1H),7.56(m,2H),7.09–7.03(m,3H),6.90–6.82(m,1H),3.89(s,2H)。
实施例4
按照实施例1的方法和步骤，在改变1a的结构，保持2a结构不变的情况下，可以合成出不同的α-亚氨基腈化合物3a。具体合成步骤的反应式如下：
其中，
R2＝4-CH3，4-OCH3，4-F，4-Cl，4-Br，4-CN，3-Cl，3-OCH3，2-F中的任意一种。
具体的结果如下：
R2＝4-CH3，对应的α-亚氨基腈化合物表示为3i，产率91％。
R2＝4-OCH3，对应的α-亚氨基腈化合物表示为3j，产率90％。
R2＝4-F，对应的α-亚氨基腈化合物表示为3k，产率92％。
R2＝4-Cl，对应的α-亚氨基腈化合物表示为3l，产率88％。
R2＝4-Br，对应的α-亚氨基腈化合物表示为3m，产率89％。
R2＝4-CN，对应的α-亚氨基腈化合物表示为3n，产率90％。
R2＝3-Cl，对应的α-亚氨基腈化合物表示为3o，产率85％。
R2＝3-OCH3，对应的α-亚氨基腈化合物表示为3p，产率84％。
R2＝2-F，对应的α-亚氨基腈化合物表示为3q，产率79％。
反应条件为：1a(0.2mmol)，2a(0.2mmol)，(Hemin,1％mol)叔丁基过氧化氢四倍量，反应温度25℃，反应6小时。
在本实施例中，代表性化合物的表征数据如下：
3i:(Z)-4-methyl-N-phenylbenzimidoyl cyanide,40.0mg，产率91％，产物性状为黄色固体。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.08(d,J＝8.0Hz,2H),7.50(t,J＝7.6Hz,2H),7.39–7.33(m,3H),7.22(d,J＝7.6Hz,2H),2.50(s,3H)。
3j:(Z)-4-methoxy-N-phenylbenzimidoyl cyanide,42.5mg,产率90％，产物性状为黄色固体。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.14(d,J＝8.8Hz,2H),7.49(t,J＝7.6Hz,2H),7.33(t,J＝7.2Hz,1H),7.20(d,J＝7.6Hz,2H),7.06(d,J＝8.8Hz,2H),3.95(s,3H)。
3k:(Z)-4-fluoro-N-phenylbenzimidoyl cyanide,40.9mg,产率92％，产物性状为黄色固体。1H NMR(600MHz,Chloroform-d)δ8.24–8.17(m,2H),7.54–7.48(m,2H),7.39–7.33(m,1H),7.28–7.20(m,4H)。
3l:(Z)-4-chloro-N-phenylbenzimidoyl cyanide,42.3mg,产率88％，产物性状为黄色固体。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.14(d,J＝8.7Hz,2H),7.61–7.47(m,4H),7.38(t,J＝7.6Hz,1H),7.27–7.21(m,2H)。
3m:(Z)-4-bromo-N-phenylbenzimidoyl cyanide,50.6mg,产率89％，产物性状为黄色固体，1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.10–7.99(m,2H),7.75–7.67(m,2H),7.53–7.48(m,2H),7.39–7.34(m,1H),7.25–7.22(m,2H)。
3n:(Z)-4-cyano-N-phenylbenzimidoyl cyanide,41.6mg,产率90％，产物性状为黄色固体，1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.33–8.28(m,2H),7.89–7.85(m,2H),7.53(m,2H),7.43–7.39(m,1H),7.31–7.29(m,2H)。
3o:(Z)-3-chloro-N-phenylbenzimidoyl cyanide,40.8mg,产物85％，产物性状为黄色液体，1HNMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.21(t,J＝1.6Hz,1H),8.06(dt,J＝7.6,1.2Hz,1H),7.61(ddd,J＝8.0,2.0,1.2Hz,1H),7.53(t,J＝7.6Hz,3H),7.41–7.36(m,1H),7.28–7.24(m,2H)。
3p:(Z)-3-methoxy-N-phenylbenzimidoyl cyanide,39.7mg,产率84％，产物性状为黄色液体，1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.79–7.75(m,1H),7.75–7.72(m,1H),7.54–7.47(m,3H),7.36(t,J＝7.6Hz,1H),7.26–7.21(m,2H),7.21–7.15(m,1H)。
3q:(Z)-2-fluoro-N-phenylbenzimidoyl cyanide,35.1mg,产率79％，1HNMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.07(td,J＝7.6,1.6Hz,1H),7.63–7.58(m,1H),7.52(t,J＝7.6Hz,2H),7.42–7.34(m,2H),7.29–7.26(m,1H),7.24(d,J＝7.5Hz,2H)。
实施例5
一种α-氨基腈化合物4a，即编号为4a的腈类化合物催化合成方法，其合成步骤的反应式如下：
在本实施例中，所述α-氨基腈化合物4a的具体合成步骤如下：
在25ml的圆底烧瓶中，加入2ml甲醇，之后在其中加入氰基甲酸乙酯19.8m g(0.2mmol)，N-苄基苯胺36.6mg(0.2mmol)，血红素(1mol％即1μmol)，缓慢滴加二倍当量的叔丁基过氧化氢后，25℃(常温)下反应2小时，再用薄层层析色谱检测反应进程结束之后，浓缩，之后用硅胶柱层析(乙酸乙酯/己烷)进一步纯化，得到白色固体，即获得2-phenyl-2-(phenylamino)acetonitrile，37.8mg，产率91％。
对所述α-氨基腈化合物4a进行核磁检测分析，具体结果如下：
1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.59(d,J＝4.4Hz,2H),7.45(d,J＝6.0Hz,2H),7.29–7.25(m,3H),6.90(t,J＝7.2Hz,1H),6.77(d,J＝7.6Hz,2H),5.42(d,J＝8.4Hz,1H),4.05(d,J＝8.4Hz,1H)。
实施例6
按照实施例5的方法和步骤，在改变1a的结构，保持2a结构不变的情况下，可以合成出不同的α-氨基腈化合物4a。具体合成步骤的反应式如下：
其中，
R1＝4-Cl，3-Cl，2-CH3，2-OMe中的任意一种。
R2＝4-CH3，4-Cl，4-Br，3-Cl中的任意一种。
反应条件为：1a(0.2mmol)，2a(0.2mmol)，(Hemin,1％mol)叔丁基过氧化氢二倍量，反应温度25℃，反应2小时。
实施例7
按照实施例5的方法和步骤，在改变1a的结构，保持2a结构不变的情况下，可以合成出不同的α-氨基腈化合物4a。具体合成步骤的反应式如下：
其中，
R1＝4-Cl，3-Cl，2-CH3，2-OMe中的任意一种。
具体的结果如下：
R1＝4-Cl，对应的α-亚氨基腈化合物表示为4b，产率94％。
R1＝3-Cl，对应的α-亚氨基腈化合物表示为4c，产率87％。
R1＝2-CH3，对应的α-亚氨基腈化合物表示为4d，产率83％。
R1＝2-OMe，对应的α-亚氨基腈化合物表示为4e，产率85％。
反应条件为：1a(0.2mmol)，2a(0.2mmol)，(Hemin,1％mol)叔丁基过氧化氢二倍量，反应温度25℃，反应2小时。
在本实施例中，代表性化合物的表征数据如下：
4b:2-((4-chlorophenyl)amino)-2-phenylacetonitrile,45.4mg,产率94％，白色固体。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.59(dd,J＝7.2,1.6Hz,2H),7.50–7.43(m,3H),7.23(d,J＝8.8Hz,2H),6.71(d,J＝8.8Hz,2H),5.39(d,J＝8.4Hz,1H),4.08(d,J＝8.2Hz,1H)。
4c:2-((3-chlorophenyl)amino)-2-phenylacetonitrile,42.1mg,产率87％，橙色液体。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.58(dd,J＝7.2,1.6Hz,2H),7.49–7.46(m,3H),7.19(t,J＝8.0Hz,1H),6.87(d,J＝8.0Hz,1H),6.77(s,1H),6.65(dd,J＝8.0,1.6Hz,1H),5.40(d,J＝8.4Hz,1H),4.16(d,J＝7.6Hz,1H)。
4d:2-phenyl-2-(o-tolylamino)acetonitrile,36.8mg,产率83％，黄色液体。1HNMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.70–7.65(m,2H),7.54–7.49(m,3H),7.29–7.23(m,2H),6.91–6.88(m,2H),5.50(d,J＝8.0Hz,1H),3.91(d,J＝8.0Hz,1H),2.20(s,3H)。
4e:2-((2-methoxyphenyl)amino)-2-phenylacetonitrile,40.4mg,产率85％，橙色液体。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.68–7.62(m,2H),7.51–7.46(m,3H),7.01–6.82(m,4H),5.48(d,J＝8.4Hz,1H),4.70(d,J＝8.4Hz,1H),3.86(s,1H)。
实施例8
按照实施例5的方法和步骤，在改变1a的结构，保持2a结构不变的情况下，可以合成出不同的α-氨基腈化合物4a。具体合成步骤的反应式如下：
其中，
R2＝4-CH3，4-Cl，4-Br，3-Cl中的任意一种。
具体的结果如下：
R2＝4-CH3，对应的α-亚氨基腈化合物表示为4f，产率92％。
R2＝4-Cl，对应的α-亚氨基腈化合物表示为4g，产率92％。
R2＝4-Br，对应的α-亚氨基腈化合物表示为4h，产率91％。
R2＝3-Cl，对应的α-亚氨基腈化合物表示为4i，产率90％。
反应条件为：1a(0.2mmol)，2a(0.2mmol)，(Hemin,1％mol)叔丁基过氧化氢二倍量，反应温度25℃，反应2小时。
在本实施例中，代表性化合物的表征数据如下：
4f:2-(phenylamino)-2-(p-tolyl)acetonitrile,43.7mg,产率92％，白色固体。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.52(d,J＝8.0Hz,2H),7.30(d,J＝7.2Hz,4H),6.94(t,J＝7.2Hz,1H),6.81(d,J＝8.0Hz,2H),5.42(d,J＝8.4Hz,1H),4.03(d,J＝8.4Hz,1H),2.43(s,3H)。
4g:2-(4-chlorophenyl)-2-(phenylamino)acetonitrile,44.5mg,产率92％，白色固体。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.59(d,J＝8.4Hz,2H),7.48(d,J＝8.4Hz,2H),7.31(d,J＝8.4Hz,2H),6.96(t,J＝7.6Hz,1H),6.80(d,J＝8.4Hz,2H),5.46(d,J＝8.4Hz,1H),4.07(d,J＝8.4Hz,1H)。
4h:2-(4-bromophenyl)-2-(phenylamino)acetonitrile,52,5mg,产率91％，白色固体。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.63–7.60(m,2H),7.51(d,J＝8.4Hz,2H),7.32–7.29(m,3H),6.95(t,J＝7.2Hz,1H),6.79(d,J＝7.8Hz,2H),5.43(d,J＝8.4Hz,1H),4.07(d,J＝8.4Hz,1H)。
4i:2-(3-chlorophenyl)-2-(phenylamino)acetonitrile,43.5mg,产率90％，白色固体。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.66(s,1H),7.45(d,J＝6.7Hz,2H),7.32(t,J＝8.0Hz,3H),6.96(t,J＝7.3Hz,1H),6.81(d,J＝7.8Hz,2H),5.47(d,J＝8.7Hz,1H),4.09(d,J＝8.7Hz,1H)。
实施例9
与实施例1相比，除了将血红素替换为间-四苯基卟啉氯化铁(III)，其他与实施例1相同。
实施例10
与实施例1相比，除了将氰基甲酸乙酯替换为三甲基氰硅烷，其他与实施例1相同。
实施例11
与实施例1相比，除了将氰基甲酸乙酯替换为丙二腈，其他与实施例1相同。
实施例12
与实施例1相比，除了将氰基甲酸乙酯替换为铁氰化钾，其他与实施例1相同。
实施例13
与实施例1相比，除了将叔丁基过氧化氢替换为过氧化氢，其他与实施例1相同。
实施例14
与实施例1相比，除了将叔丁基过氧化氢替换为间氯过氧苯甲酸，其他与实施例1相同。
实施例15
与实施例1相比，除了将甲醇替换为二甲基亚砜，其他与实施例1相同。
实施例16
与实施例1相比，除了将甲醇替换为二氯甲烷，其他与实施例1相同。
实施例17
与实施例1相比，除了将甲醇替换为丙酮，其他与实施例1相同。
实施例18
与实施例5相比，除了反应温度是10℃，其他与实施例5相同。
实施例19
与实施例5相比，除了反应温度是20℃，其他与实施例5相同。
实施例20
与实施例5相比，除了反应温度是40℃，其他与实施例5相同。
需要说明的是，铁卟啉类似物是一类被广泛使用的化学催化剂，其中血红素(Hemin)是一种广泛存在的天然含铁卟啉，是细胞色素和血红蛋白等血红素蛋白的活性中心，在生物氧化的过程中起着至关重要的作用。最近，这种天然小分子的活性也经常出现在人工构建的血红素蛋白大分子中，介导了包括卡宾转移反应在内的多种反应，从而扩展了多种不对称的合成，如C-H胺化、环丙化、烯烃氧化等。由于血红素具有热稳定性强、生物相容性高和低成本等优点，是开发和扩大血红素铁化学通用性的最具吸引力的小分子模型。本发明提供的腈类化合物催化合成方法是一种由血红素催化的选择性反应合成α-氨基腈或者α-亚氨基腈类化合物的绿色方法，具有原料简单易得，底物适用性广，条件温和，高产率等优点。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种腈类化合物催化合成方法，其特征在于，所述腈类化合物催化合成方法具体是将反应物与氰基供体溶于溶剂中，然后加入催化剂和氧化剂并在一定温度下搅拌反应，再进行干燥、浓缩、纯化，得到腈类化合物；
其中，所述的反应物为取代或未取代的二级芳香胺；所述的催化剂具体是血红素、间-四苯基卟啉氯化铁(III)中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的腈类化合物催化合成方法，其特征在于，所述腈类化合物的结构如式A3或式A4所示：
其中，R1选自氢、苯基、4-甲基苯基、3-甲基苯基、2-甲基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-溴苯基或者2-甲氧基苯基；
R2选自氢、苯基、4-甲基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-氰基苯基、4-甲氧基苯基、3-甲氧基苯基、3-氯苯基或者2-氟苯基。
3.根据权利要求1所述的腈类化合物催化合成方法，其特征在于，当所述的反应物为取代的二级芳香胺时，取代方式为取代苯基，且所述的反应物和氰基供体的摩尔比范围为2：1-1：2。
4.根据权利要求1所述的腈类化合物催化合成方法，其特征在于，在所述的腈类化合物催化合成方法中，所述的氰基供体是氰基甲酸乙酯、三甲基氰硅烷、丙二腈、铁氰化钾中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的腈类化合物催化合成方法，其特征在于，在所述的腈类化合物催化合成方法中，所述的氧化剂为叔丁基过氧化氢、过氧化氢、间氯过氧苯甲酸中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的腈类化合物催化合成方法，其特征在于，在所述的腈类化合物催化合成方法中，所述的溶剂为二甲基亚砜、二氯甲烷、丙酮、甲醇、乙腈、水中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的腈类化合物催化合成方法，其特征在于，在所述的腈类化合物催化合成方法中，所述搅拌反应的温度为10℃-40℃。
8.根据权利要求1所述的腈类化合物催化合成方法，其特征在于，在所述的腈类化合物催化合成方法中，所述氧化剂用量具体按照反应物与氧化剂的当量比是1：1-6的比例进行添加。
9.一种如权利要求1-7任一所述的腈类化合物催化合成方法在选择性合成α-氨基腈类化合物或α-亚氨基腈类化合物中的应用。
10.根据权利要求9所述的腈类化合物催化合成方法在选择性合成α-氨基腈类化合物或α-亚氨基腈类化合物中的应用，其特征在于，当所述反应物与氧化剂的当量比是1：1.5-2.5时，采用所述的腈类化合物催化合成方法是选择性生成α-氨基腈；当所述反应物与氧化剂的当量比是1：3.5-4.5时，采用所述的腈类化合物催化合成方法是选择性生成α-亚氨基腈。
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