CN114436851B - 一种n,n-二甲基苄胺及其衍生物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于有机合成化学技术领域，涉及一种N,N‑二甲基苄胺及其衍生物的制备方法，本发明以三氧化钼为催化剂，以金属氯化物为添加剂，N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)既作为氮甲基来源，也作为反应溶剂，苯甲醇或苯甲醇衍生物为原料，实现了N,N‑二甲基苄胺及其衍生物的合成，本发明通过金属氧化钼和氯化物协同催化实现苯甲醇和DMF的N‑烷基化反应制备N,N‑二甲基苄胺，不仅反应条件温和，而且工艺路线简单，不需要额外的溶剂，是一种高效的合成方法。

Description

一种N,N-二甲基苄胺及其衍生物的制备方法
技术领域
本发明属于有机合成化学技术领域，涉及一种以金属氧化钼和氯化物协同催化实现制备N,N-二甲基苄胺类衍生物的方法。
技术背景
N,N-二甲基苄胺是一种非常重要的有机化合物，可用于农药、医药等领域。Eschweiler-Clarke反应和亲核取代反应是制备N,N-二甲基苄胺最常用的方法，但其需要用甲酸或是有毒的碘甲基为甲基来源。过渡金属催化苄胺和碳一化合物(CO2、甲酸、甲醇)的反应被认为是有效制备N,N-二甲基苄胺的方法，但是在该类方法中，需要高温、高压才能够实现反应。虽然最近科学家用含Ir的有机配位化合物为催化剂，以N,N-二甲基胺和苯甲醇为原料实现合成了N,N-二甲基苄胺，但其需要使用昂贵的有机Ir配位化合物为催化剂，而且这类配位化合物需要预先制备，制备过程繁琐，更为重要上述反应需要添加额外的无机碱。不仅如此，上述提到的方法均存在催化剂不能重复利用，产物难以分离的缺点。因此，从可持续绿色合成角度，开发一种非均相催化剂，实现简单、经济、高效合成N,N-二甲基苄胺是非常重要的。
本发明专利中，以商业来源的氧化钼和金属氯化物为催化剂，在温和的反应条件下，不需要添加额外的无机盐或有机盐，以苯甲醇或苯甲醇衍生物和N,N-二甲基甲酰胺为原料合成了N,N-二甲基苄胺及其衍生物。
发明内容
采用商业来源的三氧化钼为催化剂，以金属氯化物为添加剂，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)即作为氮甲基来源，也作为反应溶剂，苯甲醇或苯甲醇衍生物为原料，在温度反应条件下，实现合成了N,N-二甲基苄胺及其衍生物。
本发明的特点在于：①目前未见文献报道以N,N-二甲基甲酰胺为氮甲基来源制备N,N-二甲基苄胺及其衍生物，这是首次报道；②N,N-二甲基甲酰胺即可作为溶剂，也可作为反应溶剂，并不需要额外的溶剂；③氧化钼催化剂可重复利用。
本发明的技术方案如下：
氧化钼、金属氯化物和苯甲醇或苯甲醇衍生物依次加入到玻璃反应管中，然后加入N,N-二甲基甲酰胺，将玻璃反应管置于加热器中反应一段时间后，取出反应管，离心分离，往反应体系中加入乙酸乙酯，饱和食盐水水洗3-5次，萃取，取上层清液，减压蒸馏，即可获得目标产物。
所述反应中1a反应物分子中R可以是给电子基(-甲基、-甲氧基、-乙基、乙氧基)，也可是吸电子基(-F、-Cl、-Br、-NO2)，1a也可以是苯乙醇、3-萘丙醇或噻吩甲醇。
所述反应中催化剂中三氧化钼、氯化物和苯甲醇的摩尔量之比为：0.3～0.8：0.2～0.7：1。苯甲醇或苯甲醇衍生物(化合物1a)和DMF的摩尔量之比为1:10～60。
所述反应中金属氯化物为氯化铝、氯化铁、氯化锌，优选为氯化铝；
所述反应中反应温度80～150℃，反应时间3～12h。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明采用简单的商业来源的三氧化钼为催化剂实现了苯甲醇和DMF的N-烷基化反应。
(2)本发明无需额外的无机碱，无需高温、高压的条件，提供了一条简单、清洁、绿色的反应路径。
附图说明：
图1是实施例1目标产物的1H-核磁共振谱图。
图2是实施例1目标产物N,N-二甲基苄胺的GC-MS图。
图3是实施例5目标产物N,N-二甲基噻吩-2-甲基胺的GC-MS图。
图4是实施例6目标产物1-(4-氯苯基)-N,N-二甲基甲胺的GC-MS图。
图5是实施例7目标产物1-(4-氟苯基)-N,N-二甲基甲胺的GC-MS图。
图6是实施例8目标产物1-(4-甲基苯基)-N,N-二甲基甲胺的GC-MS图。
图7是实施例9目标产物1-(4-甲氧基苯基)-N,N-二甲基甲胺的GC-MS图。
具体实施方法
下面的实施例将有助于说明本发明，但是不局限其范围。
实施例1
0.35mmol三氧化钼、0.25mmol氯化铝和0.5mmol苯甲醇依次加入到玻璃反应管中，然后加入2mL DMF，将玻璃反应管放入120℃油浴反应器中反应，反应结束后，反应液通过离心分离，加入乙酸乙酯，饱和食盐水水洗5次，萃取，取上层清液，减压蒸馏，然后对得到的液体产物用三氯甲烷和三乙胺为展开剂利用柱层析分离的方法得到目标产物N,N-二甲基苄胺。另一方面，对反应结束后的反应液进行气相色谱分析，计算苯甲醇的转化率和目的产物的选择性。
图1为实施例1中目标产物的1H-核磁共振谱图，H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.25-7.18(m,5H),3.35(s,2H),2.17(s,6H)ppm；化学位移为7.25-7.18的是苯环上的5个氢产生的，化学位移在3.35的峰是亚甲基上的2个氢产生的，化学位移在2.17的峰是甲基上6个氢产生的。
实施例2
0.35mmol三氧化钼、0.25mmol氯化铁和0.5mmol苯甲醇依次加入到玻璃反应管中，然后加入2mL DMF，将玻璃反应管放入120℃油浴反应器中，反应结束后，反应液通过离心分离后，加入乙酸乙酯，饱和食盐水水洗5次，萃取，取上层清液，减压蒸馏，然后对得到的液体产物用三氯甲烷和三乙胺为展开剂利用柱层析分离的方法得到目标产物N,N-二甲基苄胺。
实施例3
0.35mmol三氧化钼和0.5mmol苯甲醇依次加入到玻璃反应管中，然后加入2mLDMF，将玻璃反应管放入120℃油浴反应器中，反应结束后，反应液通过离心分离后，加入乙酸乙酯，饱和食盐水水洗5次，萃取，取上层清液，减压蒸馏，然后对得到的液体产物用三氯甲烷和三乙胺为展开剂利用柱层析分离的方法得到目标产物N,N-二甲基苄胺。
实施例4
0.25mmol氯化铝和0.5mmol苯甲醇依次加入到玻璃反应管中，然后加入2mL DMF，将玻璃反应管放入120℃油浴反应器中，反应结束后，反应液通过离心分离，反应液通过离心分离后，加入乙酸乙酯，饱和食盐水水洗5次，萃取，取上层清液，减压蒸馏，然后对得到的液体产物用三氯甲烷和三乙胺为展开剂利用柱层析分离的方法得到目标产物N,N-二甲基苄胺。
实施例5
0.35mmol三氧化钼、0.25mmol氯化铝和0.5mmol噻吩甲醇依次加入到玻璃反应管中，然后加入2mL DMF，将玻璃反应管放入150℃油浴反应器中，反应结束后，反应液通过离心分离后，加入乙酸乙酯，饱和食盐水水洗5次，萃取，取上层清液，减压蒸馏，然后对得到的液体产物用三氯甲烷和三乙胺为展开剂利用柱层析分离的方法得到目标产物N,N-二甲基噻吩-2-甲基胺，目标产物的收率为87％。
实施例6
0.35mmol三氧化钼、0.25mmol氯化铝和0.5mmol对氯苯甲醇依次加入到玻璃反应管中，然后加入2mL DMF，将玻璃反应管放入150℃油浴反应器中，反应结束后，反应液通过离心分离后，加入乙酸乙酯，饱和食盐水水洗5次，萃取，取上层清液，减压蒸馏，然后对得到的液体产物用三氯甲烷和三乙胺为展开剂利用柱层析分离的方法得到目标产物1-(4-氯苯基)-N,N-二甲基甲胺，目标产物的收率为87％。
实施例7
0.35mmol三氧化钼、0.25mmol氯化铝和0.5mmol对氟苯甲醇依次加入到玻璃反应管中，然后加入2mL DMF，将玻璃反应管放入120℃油浴反应器中，反应结束后，反应液通过离心分离后，加入乙酸乙酯，饱和食盐水水洗5次，萃取，取上层清液，减压蒸馏，然后对得到的液体产物用三氯甲烷和三乙胺为展开剂利用柱层析分离的方法得到目标产物1-(4-氟苯基)-N,N-二甲基甲胺。
实施例8
0.35mmol三氧化钼、0.25mmol氯化铝和0.5mmol对甲基苯甲醇依次加入到玻璃反应管中，然后加入2mL DMF，将玻璃反应管放入120℃油浴反应器中，反应结束后，反应液通过离心分离后，加入乙酸乙酯，饱和食盐水水洗5次，萃取，取上层清液，减压蒸馏，然后对得到的液体产物用三氯甲烷和三乙胺为展开剂利用柱层析分离的方法得到目标产物1-(4-甲基苯基)-N,N-二甲基甲胺。
实施例9
0.35mmol三氧化钼、0.25mmol氯化铝和0.5mmol对甲氧基苯甲醇依次加入到玻璃反应管中，然后加入2mL DMF，将玻璃反应管放入120℃油浴反应器中，反应结束后，反应液通过离心分离后，加入乙酸乙酯，饱和食盐水水洗5次，萃取，取上层清液，减压蒸馏，然后对得到的液体产物用三氯甲烷和三乙胺为展开剂利用柱层析分离的方法得到目标产物1-(4-甲氧基苯基)-N,N-二甲基甲胺。
对比例1：
0.35mmol三氧化钼、0.25mmol氯化铝和0.5mmol苯甲醇入到玻璃反应管中，然后加入2mL N,N-二甲基胺的水溶液(40wt.％)，然后放入120℃油浴反应器中反应结束后，反应液通过离心分离后，对得到的液相产品进行气相色谱分析，得到苯甲醇的转化率和产物的选择性，分析结果显示苯甲醇和N,N-二甲基胺不反应，没有目标产物N,N-二甲基苄胺生成。
对比例2：
0.35mmol三氧化钼、0.25mmol氯化铝和0.5mmol苯甲醛入到玻璃反应管中，然后加入2mL N,N-二甲基胺的水溶液(40wt.％)，然后放入120℃油浴反应器中反应结束后，反应液通过离心分离后，对得到的液相产品进行气相色谱分析，得到苯甲醛的转化率和产物的选择性。分析结果显示虽然苯甲醛能够与N,N-二甲基胺反应，但是仅生成了N-苄烯甲胺，没有生成目标产物。
表1不同反应条件下底物的活性和目的产物选择性

Claims (4)

1.一种N,N-二甲基苄胺及其衍生物的制备方法，其特征在于：所述制备方法为将三氧化钼、金属氯化物和化合物1a依次加入反应设备中，然后加入N,N-二甲基甲酰胺，在80～150℃温度下进行加热反应，反应一段时间后，收集得N,N-二甲基苄胺及其衍生物；所述金属氯化物为氯化铝或氯化铁；
化合物1a为苯甲醇或苯甲醇衍生物；
其中R为-甲基、-甲氧基、-乙基、-乙氧基、-F、-Cl、-Br、-NO2中的一种，或者化合物1a为苯乙醇、3-萘丙醇、噻吩甲醇中的一种。
2.根据权利要求1所述N,N-二甲基苄胺及其衍生物的制备方法，其特征在于：所述反应中三氧化钼、金属氯化物和化合物1a的摩尔量之比为：0.3～0.8：0.2～0.7：1。
3.根据权利要求2所述N,N-二甲基苄胺及其衍生物的制备方法，其特征在于：所述金属氯化物为氯化铝。
4.根据权利要求1所述N,N-二甲基苄胺及其衍生物的制备方法，其特征在于：所述化合物1a和N,N-二甲基甲酰胺的摩尔量之比为1:10～60。
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