本發(fā)明涉及一種酰胺類化合物的合成方法，更特別地涉及一種N,N-二烷基不飽和酰胺類化合物的合成方法，屬于有機化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
酰胺類化合物可廣泛地用于各類有機化學(xué)反應(yīng)之中，例如親核加成、環(huán)加成、自由基反應(yīng)等，同時它們也是多種生物活性分子和高分子材料的重要合成物料。
而對于不飽和酰胺類化合物而言，由于在酰胺基之外，還存在著不飽和鍵，因此其在有機合成中適用性更為廣泛，可發(fā)生更多的后續(xù)反應(yīng)。因此，研究不飽和酰胺類化合物的合成方法十分必要。
到目前為止，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公開或應(yīng)用了多種不飽和酰胺類化合物的合成方法，例如：
Kristin D.Schleiher等(“Nickel-Catalyzed Synthesis of Acrylami des from r-Olefins and Isocyanates”,Organic Letters,2007,9,875–878)報道了一種鎳催化的烯烴與異氰酸酯化合物反應(yīng)制備丙烯酰胺化合物的方法，其反應(yīng)式如下：
Sigeru Torii等(“Organic Iodide ided Carbonylation of Terminal Acetylenes wih Palladium Catalyst”,Chemistry Letters,1991,1673-1676)報道了一種鈀催化的、有機碘試劑輔助的丙烯酰胺的合成方法，其反應(yīng)式如下：
除了這些方法之外，用于合成不飽和酰胺的傳統(tǒng)方法還涉及采用相應(yīng)的烯酸、烯酸酯以及烯腈等常規(guī)原料。
然而，現(xiàn)有的這些方法卻存在著底物來源不夠廣泛、反應(yīng)收率不夠高、使用腐蝕性或昂貴試劑等問題。有鑒于這些弊端，本發(fā)明提出了一種N,N-二烷基不飽和酰胺類化合物的合成方法，該方法通過特定的反應(yīng)底物，并采用獨特的綜合反應(yīng)催化體系，從而以高產(chǎn)率得到了目的產(chǎn)物，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服上述所指出的諸多缺陷，本發(fā)明人進行了深入的研究和探索，在付出了足夠的創(chuàng)造性勞動后，從而完成了本發(fā)明。
具體而言，本發(fā)明的技術(shù)方案和內(nèi)容涉及一種下式(III)所示N,N-二烷基不飽和酰胺類化合物的合成方法，所述方法包括：在有機溶劑中，下式(I)化合物和式(II)化合物在雙金屬催化劑、氧化劑、堿、助劑和促進劑的存在下進行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)后處理，從而得到所述式(III)化合物，
其中，R為H、C1-C6烷基或鹵素；
R1、R2各自獨立地選自C1-C6烷基；
X為鹵素。
其中，所述C1-C6烷基的含義是指具有1-6個碳原子的直鏈或支鏈烷基，非限定性地例如可為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基、叔丁基、正戊基、異戊基或正己基等；所述鹵素即為鹵族元素，例如可為F、Cl、Br或I等。
其中，所述雙金屬催化劑為摩爾比1:1的二(三苯基膦)環(huán)戊二烯基氯化釕與乙酰丙酮鐵(Fe(acac)3)的混合物。
其中，所述氧化劑為叔丁基過氧化氫(TBHP)、過氧苯甲酸叔丁酯、過硫酸鉀、過氧化二叔丁基(DTBP)、2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌(DDQ)或2-碘酰基苯甲酸(IBX)中的任意一種，最優(yōu)選為2-碘?；郊姿?IBX)。
其中，所述堿為NaOH、碳酸銫、叔丁醇鉀、二乙醇胺、KOH或四甲基乙二胺(TMEDA)中的任意一種，最優(yōu)選為四甲基乙二胺(TMEDA)。
其中，所述助劑為2,2’-聯(lián)吡啶或5,5’-二甲基-2,2’-聯(lián)吡啶，優(yōu)選為5,5’-二甲基-2,2’-聯(lián)吡啶。
其中，所述促進劑為三氟甲磺酸亞銅(CuOTf)或三氟甲磺酸銅(Cu(OTf)2)，優(yōu)選為三氟甲磺酸亞銅(CuOTf)。
其中，所述有機溶劑為苯、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)、乙腈、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或1,4-二氧六環(huán)中的任意一種或任意多種的混合物，優(yōu)選為體積比1:2的二甲基亞砜(DMSO)與乙腈的混合物。
該有機溶劑的用量并沒有特別的限定，只要能夠使得反應(yīng)可以充分進行，并方便后處理即可。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇合適的用量，這是其應(yīng)該具備的實驗?zāi)芰退健?/p>
其中，所述式(I)化合物與式(II)化合物的摩爾用量比可為1:1.4-2，例如可為1:1.4、1:1.6、1:1.8或1:2。
其中，所述式(I)化合物與雙金屬催化劑(以二(三苯基膦)環(huán)戊二烯基氯化釕與乙酰丙酮鐵(Fe(acac)3)的兩者用量之和計)的摩爾用量比可為1:0.1-0.2，例如可為1:0.1、1:0.15或1:0.2。
其中，所述式(I)化合物與氧化劑的摩爾用量比可為1:1.6-2.5，例如可為1:1.6、1:2或1:2.5。
其中，所述式(I)化合物與堿的摩爾用量比可為1:1-2，例如可為1:1、1:1.5或1:2。
其中，所述式(I)化合物與助劑或促進劑的摩爾用量比均為1:0.1-0.2，例如可為1:0.1、1:0.15或1:0.2。
其中，反應(yīng)溫度為70-100℃，例如可為70℃、80℃、90℃或100℃。
其中，反應(yīng)時間可為6-9小時，例如可為6小時、7小時、8小時或9小時。
其中，反應(yīng)結(jié)束后的后處理具體如下：反應(yīng)結(jié)束后，過濾，調(diào)節(jié)濾液pH值至中性，并用去離子水充分洗滌2-3次，合并有機相，無水硫酸鎂干燥，減壓濃縮，殘留物過硅膠柱色譜，以體積比1:2的氯仿與石油醚混合物進行沖洗，收集洗脫液，再次減壓蒸餾，得到目的產(chǎn)物。
其中，本發(fā)明方法中使用的反應(yīng)物料和/或試劑均為已知物質(zhì)，可通過現(xiàn)有技術(shù)制備得到和/或購買使用，在此不再進行詳細描述。
綜上所述，本發(fā)明提供了一種N,N-二烷基不飽和酰胺類化合物的合成方法，該方法通過特定的反應(yīng)底物和獨特的催化反應(yīng)體系，從而以高產(chǎn)率得到了目的產(chǎn)物，為該類化合物提供了全新的合成方法，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。
具體實施方式
下面通過具體的實施例對本發(fā)明進行詳細說明，但這些例舉性實施方式的用途和目的僅用來例舉本發(fā)明，并非對本發(fā)明的實際保護范圍構(gòu)成任何形式的任何限定，更非將本發(fā)明的保護范圍局限于此。
實施例1
室溫下，向適量有機溶劑(為體積比1:2的二甲基亞砜(DMSO)與乙腈的混合物)中，加入100mmol上式(I)化合物、140mmol上式(II)化合物、20mmol雙金屬催化劑(為10mmol二(三苯基膦)環(huán)戊二烯基氯化釕與10mmol乙酰丙酮鐵(Fe(acac)3)的混合物)、160mmol氧化劑2-碘?；郊姿?IBX)、200mmol堿四甲基乙二胺(TMEDA)、10mmol助劑5,5’-二甲基-2,2’-聯(lián)吡啶和20mmol促進劑三氟甲磺酸亞銅(CuOTf)，然后攪拌升溫至70℃，并在該溫度下攪拌反應(yīng)9小時；
反應(yīng)結(jié)束后，過濾，調(diào)節(jié)濾液pH值至中性，并用去離子水充分洗滌2-3次，合并有機相，無水硫酸鎂干燥，減壓濃縮，殘留物過硅膠柱色譜，以體積比1:2的氯仿與石油醚混合物進行沖洗，收集洗脫液，再次減壓蒸餾，得到上式(III)目的產(chǎn)物，產(chǎn)率為89.8％。
1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.367(s,4H),5.66(s,1H),5.25(s,1H),3.53(q,J＝7.0Hz,2H),3.27(q,J＝7.0Hz,2H),1.32(s,9H),1.24(t,J＝7.1Hz,3H),1.05(t,J＝7.0Hz,3H)。
實施例2
反應(yīng)式同實施例1，具體反應(yīng)過程如下：
室溫下，向適量有機溶劑(為體積比1:2的二甲基亞砜(DMSO)與乙腈的混合物)中，加入100mmol上式(I)化合物、200mmol上式(II)化合物、10mmol雙金屬催化劑(為5mmol二(三苯基膦)環(huán)戊二烯基氯化釕與5mmol乙酰丙酮鐵(Fe(acac)3)的混合物)、250mmol氧化劑2-碘酰基苯甲酸(IBX)、100mmol堿四甲基乙二胺(TMEDA)、20mmol助劑5,5’-二甲基-2,2’-聯(lián)吡啶和10mmol促進劑三氟甲磺酸亞銅(CuOTf)，然后攪拌升溫至100℃，并在該溫度下攪拌反應(yīng)6小時；
反應(yīng)結(jié)束后，過濾，調(diào)節(jié)濾液pH值至中性，并用去離子水充分洗滌2-3次，合并有機相，無水硫酸鎂干燥，減壓濃縮，殘留物過硅膠柱色譜，以體積比1:2的氯仿與石油醚混合物進行沖洗，收集洗脫液，再次減壓蒸餾，得到上式(III)目的產(chǎn)物，產(chǎn)率為90.4％。
表征數(shù)據(jù)同實施例1。
實施例3
反應(yīng)式同實施例1，具體反應(yīng)過程如下：
室溫下，向適量有機溶劑(為體積比1:2的二甲基亞砜(DMSO)與乙腈的混合物)中，加入100mmol上式(I)化合物、170mmol上式(II)化合物、15mmol雙金屬催化劑(為7.5mmol二(三苯基膦)環(huán)戊二烯基氯化釕與7.5mmol乙酰丙酮鐵(Fe(acac)3)的混合物)、205mmol氧化劑2-碘?；郊姿?IBX)、150mmol堿四甲基乙二胺(TMEDA)、15mmol助劑5,5’-二甲基-2,2’-聯(lián)吡啶和15mmol促進劑三氟甲磺酸亞銅(CuOTf)，然后攪拌升溫至80℃，并在該溫度下攪拌反應(yīng)7小時；
反應(yīng)結(jié)束后，過濾，調(diào)節(jié)濾液pH值至中性，并用去離子水充分洗滌2-3次，合并有機相，無水硫酸鎂干燥，減壓濃縮，殘留物過硅膠柱色譜，以體積比1:2的氯仿與石油醚混合物進行沖洗，收集洗脫液，再次減壓蒸餾，得到上式(III)目的產(chǎn)物，產(chǎn)率為90.2％。
表征數(shù)據(jù)同實施例1。
實施例4
反應(yīng)式同實施例1，具體反應(yīng)過程如下：
室溫下，向適量有機溶劑(為體積比1:2的二甲基亞砜(DMSO)與乙腈的混合物)中，加入100mmol上式(I)化合物、150mmol上式(II)化合物、18mmol雙金屬催化劑(為9mmol二(三苯基膦)環(huán)戊二烯基氯化釕與9mmol乙酰丙酮鐵(Fe(acac)3)的混合物)、230mmol氧化劑2-碘酰基苯甲酸(IBX)、120mmol堿四甲基乙二胺(TMEDA)、18mmol助劑5,5’-二甲基-2,2’-聯(lián)吡啶和12mmol促進劑三氟甲磺酸亞銅(CuOTf)，，然后攪拌升溫至90℃，并在該溫度下攪拌反應(yīng)8小時；
反應(yīng)結(jié)束后，過濾，調(diào)節(jié)濾液pH值至中性，并用去離子水充分洗滌2-3次，合并有機相，無水硫酸鎂干燥，減壓濃縮，殘留物過硅膠柱色譜，以體積比1:2的氯仿與石油醚混合物進行沖洗，收集洗脫液，再次減壓蒸餾，得到上式(III)目的產(chǎn)物，產(chǎn)率為89.5％。
表征數(shù)據(jù)同實施例1。
下面對各個技術(shù)特征進行了考察。
實施例5-12
將催化劑由兩種組分的混合物替換成為原來兩種組分總用量的單一組分二(三苯基膦)環(huán)戊二烯基氯化釕，其它操作均相同，從而重復(fù)實施例1-4，依次得到實施例5-8。
將催化劑由兩種組分的混合物替換成為原來兩種組分總用量的單一組分乙酰丙酮鐵(Fe(acac)3)，其它操作均相同，從而重復(fù)實施例1-4，依次得到實施例9-12。
結(jié)果見下表1。
表1
由此可見，當使用任何一種單一組分時，均導(dǎo)致產(chǎn)物產(chǎn)率有顯著降低，尤其是僅僅使用乙酰丙酮鐵時，產(chǎn)率急劇降低至26.8-27.7％。而結(jié)合實施例1-4的數(shù)據(jù)可見，當使用兩者的混合物作為催化劑時，彼此能夠發(fā)揮顯著的相互促進和改善效果，從而取得了優(yōu)異的產(chǎn)物產(chǎn)率。
實施例13-32
將氧化劑IBX替換為相同用量的叔丁基過氧化氫(TBHP)，其它操作均相同，從而重復(fù)實施例1-4，依次得到實施例13-16。
將氧化劑IBX替換為相同用量的過氧苯甲酸叔丁酯，其它操作均相同，從而重復(fù)實施例1-4，依次得到實施例17-20。
將氧化劑IBX替換為相同用量的過硫酸鉀，其它操作均相同，從而重復(fù)實施例1-4，依次得到實施例21-24。
將氧化劑IBX替換為相同用量的過氧化二叔丁基(DTBP)，其它操作均相同，從而重復(fù)實施例1-4，依次得到實施例25-28。
將氧化劑IBX替換為相同用量的2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌(DDQ)，其它操作均相同，從而重復(fù)實施例1-4，依次得到實施例29-32。
結(jié)果見下表2。
表2
由此可見，在所有的氧化劑中，IBX具有最好的效果，而其它氧化劑均有一定程度的降低，尤其是過硫酸鉀降和DDQ低最為明顯。
實施例33-52
將堿TMEDA替換為相同用量的NaOH，其它操作均相同，從而重復(fù)實施例1-4，依次得到實施例33-36。
將堿TMEDA替換為相同用量的碳酸銫，其它操作均相同，從而重復(fù)實施例1-4，依次得到實施例37-40。
將堿TMEDA替換為相同用量的叔丁醇鉀，其它操作均相同，從而重復(fù)實施例1-4，依次得到實施例41-44。
將堿TMEDA替換為相同用量的二乙醇胺，其它操作均相同，從而重復(fù)實施例1-4，依次得到實施例45-48。
將堿TMEDA替換為相同用量的KOH，其它操作均相同，從而重復(fù)實施例1-4，依次得到實施例49-52。
結(jié)果見下表3。
表3
由此可見，堿的種類選擇對于最終的產(chǎn)率有顯著影響，強堿NaOH、KOH和叔丁醇鉀的產(chǎn)率相對更低，而TMEDA則能取得最好的效果。
實施例53-60
將助劑5,5’-二甲基-2,2’-聯(lián)吡啶替換為相同用量的2,2’-聯(lián)吡啶，其它操作均相同，從而重復(fù)實施例1-4，依次得到實施例53-56。
除不加入助劑5,5’-二甲基-2,2’-聯(lián)吡啶外，其它操作均相同，從而重復(fù)實施例1-4，依次得到實施例57-60。
結(jié)果見下表4。
表4
由此可見，當不使用助劑時，產(chǎn)物產(chǎn)率有顯著降低。而雖然同為聯(lián)吡啶，但5,5’-二甲基-2,2’-聯(lián)吡啶要顯著優(yōu)于2,2’-聯(lián)吡啶，這證明助劑在結(jié)構(gòu)上的微小改變，都可導(dǎo)致不可預(yù)測的影響。
實施例61-67
使用如下的單一溶劑代替混合物溶劑，從而重復(fù)了實施例1-4，所用溶劑、重復(fù)實施例和產(chǎn)率見下表5。
表5
由此可見，當使用單一溶劑時，產(chǎn)率均有顯著降低，尤其是NMP。而當使用DMSO與乙腈的混合物時，能夠取得實施例1-4的優(yōu)異產(chǎn)率。
實施例68-75
將促進劑三氟甲磺酸亞銅(CuOTf)替換為相同用量的三氟甲磺酸銅(Cu(OTf)2)，其它操作均相同，從而重復(fù)實施例1-4，依次得到實施例68-71。
除不加入促進劑三氟甲磺酸亞銅(CuOTf)外，其它操作均相同，從而重復(fù)實施例1-4，依次得到實施例72-75。
結(jié)果見下表6。
表6
由此可見，當不使用促進劑時，產(chǎn)物產(chǎn)率有顯著降低。而雖然同為同為銅鹽，但三氟甲磺酸亞銅(CuOTf)的效果要顯著優(yōu)于三氟甲磺酸銅(Cu(OTf)2)。
綜上所述，本發(fā)明提供了一種不飽和酰胺類化合物的合成方法，該方法通過特定的反應(yīng)底物和獨特的催化反應(yīng)體系，從而以高產(chǎn)率得到了目的產(chǎn)物，為該類化合物提供了全新的合成方法，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。
應(yīng)當理解，這些實施例的用途僅用于說明本發(fā)明而非意欲限制本發(fā)明的保護范圍。此外，也應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動、修改和/或變型，所有的這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的保護范圍之內(nèi)。