CN114315683B - 一种n-苯基马来酰亚胺的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了机合成化工技术领域内的一种N‑苯基马来酰亚胺的制备方法，其以N‑溴代马来酰亚胺和苯肼为起始原料，甲醇为溶剂，硝酸铈铵为氧化剂，经自由基反应制备N‑苯基马来酰亚胺。本发明提供的路线步骤简短，条件温和，反应能耗低，为N‑苯基马来酰亚胺的制备提供了一种适用性强的新方法。
Description
技术领域
本发明属于有机合成化工技术领域，具体涉及一种N-苯基马来酰亚胺的合成新方法。
背景技术
N-苯基马来酰亚胺是一种重要的有机单体，可用于制备耐热聚合物或共聚物，被广泛应用于航空航天、医疗和微电子等领，例如，作为聚合物基体中的共聚单体以期设计具有非线性光学性质的材料；在有机合成中，N-苯基马来酰亚胺可作为初始原料转化为其他衍生物。在生物活性方面，含N-芳基马来酰亚胺结构分子具有良好的生物活性和药用价值，例如抗真菌、抗过敏、抗癌、抗菌等。
目前，文献报道的N-苯基马来酰亚胺制备方法有以下几种：
(1)经典合成方法主要以顺丁烯二酸酐与苯胺为反应原料，经加成反应制备N-苯基马来酰亚胺。通常情况下，顺丁烯二酸酐与苯胺在乙酸酐中回流，仅得到10％目标产物和大量的N-苯基马来酸；但是，以有机溶剂(如THF、DMF)作反应介质，对甲苯磺酸为催化剂，反应收率明显提高，收率90％以上。2005年，Helmut Ritter等利用微波介导顺丁烯二酸酐与苯胺制备N-苯基马来酰亚胺。
(2)Susana Zacchino等，利用醋酸酐和乙酸钠催化N-苯基马来酸，经脱水反应，得到反应收率为80％的N-苯基马来酰亚胺。
现有技术的不足之处在于，其反应温度高，导致其能耗高，合成成本高。
发明内容
为了克服上述方法的缺点，本发明提供了一种N-苯基马来酰亚胺的制备方法，该反应步骤简短，反应条件温和，合成成本低廉，收率可达40％以上。
本发明旨在提供一种N-苯基马来酰亚胺的制备方法，其以N-溴代马来酰亚胺和苯肼为原料，简洁、高效地合成N-苯基马来酰亚胺，化合物成N-苯基马来酰亚胺结构如下I所示：
本发明采取的技术方案如下：
以N-溴代马来酰亚胺和苯肼为原料，甲醇为溶剂，硝酸铈铵(CAN)为氧化剂，50℃保温反应6h，反应结束后，经萃取、浓缩、纯化得到收率为47.5％的目标产物。
反应方程式如下：
进一步的，所选的氧化剂为间氯过氧苯甲酸(m-CPBA)、过氧化叔丁醇(TBHP)、双氧水(H2O2)、硝酸铈铵(CAN)、过硫酸钾(K2S2O8)、过硫酸钠(Na2S2O8)，优选硝酸铈铵(CAN)。
进一步的，硝酸铈铵与苯肼的用量摩尔比为(1-2.5):1；优选用量摩尔比为(1.2-1.5):1。
进一步的，溶剂选自为乙醇、乙腈、二氯甲烷、四氢呋喃、甲醇、纯净水、甲醇/纯净水(体积比1:3)，优选甲醇作为反应溶剂。
进一步的，苯肼和N-溴代马来酰亚胺的摩尔比选自1:1-1:2，优选1:1.2。
进一步的，反应温度为35～60℃，优选50℃作为反应温度。其具有较低成本和较高收率。
本申请的有益效果如下：
(1)本发明提供了一条N-苯基马来酰亚胺合成的新路线，以N-溴代马来酰亚胺和苯肼为原料，硝酸铈铵(CAN)为氧化剂，经自由基反应制备N-苯基马来酰亚胺；
(2)本发明制备路线简洁、反应溶剂为甲醇，廉价易得；
(3)本发明提供的路线，反应条件温和，操作简单，具有良好的推广应用价值；
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为目标化合物的核磁氢谱。
图2为目标化合物的核磁碳谱。
具体实施方式
实施例中使用的分析仪器与设备：核磁共振仪(AVANCE DMXⅡⅠ400M，Bruker公司)；三用紫外线分析仪(ZF-6)；显微熔点仪(SGW X-4A)。
实施例1：N-溴代马来酰亚胺的制备
在100ml的圆底烧瓶中依次加入N-溴代马来酰亚胺(2.136g,12mmol)、苯肼(1.08g,10mmol)、40ml甲醇、硝酸铈铵(6.576g,12mmol)，50℃加热反应6h(TLC跟踪反应进程)；反应结束后，用旋转蒸发仪浓缩反应体系，浓缩液用纯净水(100ml)和乙酸乙酯(20ml*3)萃取，分层，有机相用无水硫酸钠干燥、浓缩得粗品；经柱层析纯化得纯品0.822g，收率47.5％。上述作为溶剂的甲醇，其用量通常为苯肼摩尔量的50-200倍。
产物经核磁氢谱和核磁碳谱分析得如下数据：
N-Phenylmaleimide(0.822g,47.5％):White solid,m.p.89.8-91.4℃.1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.45-7.36(m,2H),7.36-7.34(m,1H),7.33-7.32(m,2H),6.80(s,2H)；13CNMR(100MHz,CDCl3):δ169.6,134.2,131.3,129.2,128.0,126.1.
实施例2：氧化剂的筛选
本实施例的实验条件、投料量与实施例1相同，选择不同的氧化剂(苯肼的1.2倍(摩尔比))进行实验，具体如表1所示：
表1
| 氧化剂 | 收率 | |
| 1 | m-CPBA | 22％ |
| 2 | TBHP | 27.5％ |
| 3 | H2O2 | 4.6％ |
| 4 | CAN | 47.5％ |
| 5 | K2S2O8 | 18.5％ |
| 6 | Na2S2O8 | 13.2％ |
由表1可见，当选用双氧水为氧化剂时反应收率最低，仅为4.6％，选用过硫酸钠、过硫酸钾为氧化剂时，反应收率分别为13.2％和18.5％，而选用硝酸铈铵(CAN)为氧化剂时，反应收率最高，为47.5％；综上，本发明选用硝酸铈铵(CAN)作为反应氧化剂。
实施例3：硝酸铈铵(CAN)用量的筛选
本实施例的实验条件、投料量与实施例1相同，选择不同剂量的硝酸铈铵(CAN)进行实验，具体如表2所示：
表2
| 用量(mmol) | 收率 | |
| 1 | 5 | 5.6％ |
| 2 | 10 | 26.8％ |
| 3 | 12 | 47.5％ |
| 4 | 15 | 47.8％ |
| 5 | 20 | 32.1％ |
| 6 | 25 | 29.8％ |
| 7 | 30 | 23.4％ |
由表2可见，当硝酸铈铵的用量为5mmol时，反应收率仅为5.6％；当用量为12mmol和15mmol时，反应收率分别为47.5％和47.8％，二者的收率没有明显的变化。然而，继续增加硝酸铈铵的用量，反应收率却明显下降。综上，本发明选用12-15mmol硝酸铈铵最优。
实施例4：溶剂的筛选
本实施例的实验条件、投料量与实施例1相同，选择不同的反应溶剂进行实验，具体如表3所示：
表3
由表3可见，当选用二氯甲烷为溶剂时反应收率最低，仅为3.5％，而选用纯净水时，反应收率为18.5％；选用甲醇/纯净水或甲醇为溶剂时，当反应收率分别为43.5％和47.5％；综上，本发明选用甲醇作为反应溶剂。
实施例5：N-溴代马来酰亚胺和苯肼的摩尔比筛选
本实施例的实验条件、其他物质投料量与实施例1相同，苯肼用量(1.08g,10mmol)；选择不同摩尔比的N-溴代马来酰亚胺和苯肼进行实验，具体如表4所示：
表4
由表4可见，当苯肼和N-溴代马来酰亚胺的摩尔比为1:1时，反应收率为43.6％；当苯肼和N-溴代马来酰亚胺的摩尔比为1:1.2和1.3时，反应收率分别为47.5％和47.8％，反应收率没有明显增长。综上，本发明优选苯肼和N-溴代马来酰亚胺的摩尔比为1:1.2。
实施例6：反应温度的筛选
本实施例的实验条件、投料量与实施例1相同，选择不同的反应温度进行实验，具体如表5所示
表5
| 温度(℃) | 收率 | |
| 1 | 25 | 9.6％ |
| 2 | 35 | 31.5％ |
| 3 | 50 | 47.5％ |
| 4 | 60 | 47.2％ |
| 5 | 70 | 46.8％ |
| 6 | 80 | 47.1％ |
由表5可见，在25-50℃区间，反应收率与反应温度成正相关关系，当反应温度为25℃时，反应收率经为9.6％，当反应温度为50℃和60℃时，反应收分别为47.5％和47.2％，温度继续增加时，反应收率并未明显增加，出于节能的考虑，选择温度为35-60℃较为合适，优选50℃为反应温度。
实施例7：自由基型反应的验证
在50ml的圆底烧瓶中依次加入N-溴代马来酰亚胺(0.2136g,1.2mmol)、苯肼(0.108g,1.0mmol)、8ml甲醇、硝酸铈铵(0.6576g,1.2mmol)、2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(0.468g,3mmol)，50℃加热反应6h(TLC跟踪反应进程)；反应结束后，用旋转蒸发仪浓缩反应体系，浓缩液用纯净水(50ml)和乙酸乙酯(10ml*3)萃取，分层，有机相用无水硫酸钠干燥、浓缩得粗品；经柱层析纯化得纯品65.74mg，收率3.8％。
上述实验可得，当反应体系中加入自由基抑制剂(2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物)时，反应收率明显下降，这表明该反应为自由基型反应。
需要声明的是，上述具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。对于本发明创造所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。
Claims (3)
1.一种N-苯基马来酰亚胺的制备方法，其特征在于：以N-溴代马来酰亚胺和苯肼为起始原料，甲醇为溶剂，硝酸铈铵为氧化剂，经自由基反应制备N-苯基马来酰亚胺，反应式如下：
；
所述苯肼和N-溴代马来酰亚胺的摩尔比为1:1-1:2；硝酸铈铵与苯肼的用量摩尔比为（1.2-1.5）:1；反应温度为35-60℃。
2.根据权利要求1所述的N-苯基马来酰亚胺的制备方法，其特征在于，苯肼和N-溴代马来酰亚胺的摩尔比为1:1.2。
3.根据权利要求1所述的N-苯基马来酰亚胺的制备方法，其特征在于，反应温度为50℃。
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2021
- 2021-12-21 CN CN202111570163.XA patent/CN114315683B/zh active Active
Patent Citations (2)
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| CN105906633A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-08-31 | 绍兴文理学院 | 含有色酮结构的吡唑类n-苯基马来酰亚胺衍生物及其制备方法与应用 |
| CN112661690A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-16 | 温州医科大学 | 一种3-氯-4-胺基马来酰亚胺化合物的制备方法 |
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