本發(fā)明涉及一種酰胺類化合物的合成方法，更特別地涉及一種不飽和酰胺類化合物的合成方法，屬于有機(jī)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(jī)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(shí)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(duì)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(jī)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(kāi)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(bào)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(bào)道了一種鈀催化的、有機(jī)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(lái)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(wèn)題。有鑒于這些弊端，本發(fā)明提出了一種不飽和酰胺類化合物的合成方法，該方法通過(guò)特定的反應(yīng)底物，并采用獨(dú)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(shí)現(xiàn)要素：
為了克服上述所指出的諸多缺陷，本發(fā)明人進(jìn)行了深入的研究和探索，在付出了足夠的創(chuàng)造性勞動(dòng)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)所示不飽和酰胺類化合物的合成方法，所述方法包括：在有機(jī)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、堿和助劑的存在下進(jìn)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(dú)立地選自C1-C6烷基，或者R1、R2與所連接的N一起形成四氫吡咯環(huán)或六氫吡啶環(huán)；
X為鹵素。
其中，所述C1-C6烷基的含義是指具有1-6個(gè)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(guò)氧化氫(TBHP)、過(guò)氧苯甲酸叔丁酯、過(guò)硫酸鉀、過(guò)氧化二叔丁基(DTBP)、2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌(DDQ)或2-碘?；郊姿?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，所述有機(jī)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(jī)溶劑的用量并沒(méi)有特別的限定，只要能夠使得反應(yīng)可以充分進(jìn)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(shí)驗(yàn)?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(jì))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，反應(yīng)溫度為70-100℃，例如可為70℃、80℃、90℃或100℃。
其中，反應(yīng)時(shí)間可為6-9小時(shí)，例如可為6小時(shí)、7小時(shí)、8小時(shí)或9小時(shí)。
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(guò)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(jī)相，無(wú)水硫酸鎂干燥，減壓濃縮，殘留物過(guò)硅膠柱色譜，以體積比1:2的氯仿與石油醚混合物進(jìn)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(guò)現(xiàn)有技術(shù)制備得到和/或購(gòu)買使用，在此不再進(jìn)行詳細(xì)描述。
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(guò)特定的反應(yīng)底物和獨(dú)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(shí)施方式
下面通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但這些例舉性實(shí)施方式的用途和目的僅用來(lái)例舉本發(fā)明，并非對(duì)本發(fā)明的實(shí)際保護(hù)范圍構(gòu)成任何形式的任何限定，更非將本發(fā)明的保護(hù)范圍局限于此。
實(shí)施例1
室溫下，向適量有機(jī)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)和10mmol助劑5,5’-二甲基-2,2’-聯(lián)吡啶，然后攪拌升溫至70℃，并在該溫度下攪拌反應(yīng)9小時(shí)；
反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)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(jī)相，無(wú)水硫酸鎂干燥，減壓濃縮，殘留物過(guò)硅膠柱色譜，以體積比1:2的氯仿與石油醚混合物進(jìn)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96.7％。
1H NMR(CDCl3,300MHz):δ7.44-7.38(m,2H),7.07-7.01(m,2H),5.67(s,1H),5.32(s,1H),3.78-3.58(m,2H),3.42-3.22(m,2H),1.70-1.56(m,4H),1.45-1.35(m,2H)。
實(shí)施例2
室溫下，向適量有機(jī)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)和20mmol助劑5,5’-二甲基-2,2’-聯(lián)吡啶，然后攪拌升溫至100℃，并在該溫度下攪拌反應(yīng)6小時(shí)；
反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)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(jī)相，無(wú)水硫酸鎂干燥，減壓濃縮，殘留物過(guò)硅膠柱色譜，以體積比1:2的氯仿與石油醚混合物進(jìn)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96.3％。
1H NMR(CDCl3,300MHz):δ7.44-7.41(m,2H),7.38-7.29(m,3H),5.72(s,1H),5.42(s,1H),3.63(t,J＝6.8Hz,2H),3.25(t,J＝6.8Hz,2H),1.92-1.86(m,2H),1.85-1.78(m,2H)。
實(shí)施例3
反應(yīng)式同實(shí)施例1，具體反應(yīng)過(guò)程如下：
室溫下，向適量有機(jī)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)和15mmol助劑5,5’-二甲基-2,2’-聯(lián)吡啶，然后攪拌升溫至80℃，并在該溫度下攪拌反應(yīng)7小時(shí)；
反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)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(jī)相，無(wú)水硫酸鎂干燥，減壓濃縮，殘留物過(guò)硅膠柱色譜，以體積比1:2的氯仿與石油醚混合物進(jìn)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96.2％。
表征數(shù)據(jù)同實(shí)施例1。
實(shí)施例4
反應(yīng)式同實(shí)施例2，具體反應(yīng)過(guò)程如下：
室溫下，向適量有機(jī)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?；郊姿?IBX)、120mmol堿四甲基乙二胺(TMEDA)和18mmol助劑5,5’-二甲基-2,2’-聯(lián)吡啶，然后攪拌升溫至90℃，并在該溫度下攪拌反應(yīng)8小時(shí)；
反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)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(jī)相，無(wú)水硫酸鎂干燥，減壓濃縮，殘留物過(guò)硅膠柱色譜，以體積比1:2的氯仿與石油醚混合物進(jìn)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96.9％。
表征數(shù)據(jù)同實(shí)施例2。
對(duì)比例
室溫下，向適量有機(jī)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)、200mmol氧化劑2-碘?；郊姿?IBX)、150mmol堿四甲基乙二胺(TMEDA)和15mmol助劑5,5’-二甲基-2,2’-聯(lián)吡啶，然后攪拌升溫至85℃，并在該溫度下攪拌反應(yīng)8小時(shí)；
反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)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(jī)相，無(wú)水硫酸鎂干燥，減壓濃縮，殘留物過(guò)硅膠柱色譜，以體積比1:2的氯仿與石油醚混合物進(jìn)行沖洗，收集洗脫液，再次減壓蒸餾，得到上式(III)目的產(chǎn)物(t-Bu為叔丁基)，產(chǎn)率為75.4％。
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)。
由此可見(jiàn)，當(dāng)式(II)化合物中的R1、R2與所連接的N并未成環(huán)時(shí)，導(dǎo)致相應(yīng)的產(chǎn)物產(chǎn)率相對(duì)于成環(huán)時(shí)有顯著的降低，這應(yīng)該是由于未成環(huán)與成環(huán)時(shí)導(dǎo)致N上的電子云密度有所不同，進(jìn)而導(dǎo)致式(II)化合物活性鈍化而造成的。
針對(duì)產(chǎn)率有顯著降低的事實(shí)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當(dāng)向反應(yīng)體系中進(jìn)一步加入促進(jìn)劑時(shí)，可以顯著提高此時(shí)的產(chǎn)物產(chǎn)率，該成果公開(kāi)在另外一個(gè)申請(qǐng)中，在此不再進(jìn)行詳細(xì)描述。
實(shí)施例5-12
將催化劑由兩種組分的混合物替換成為原來(lái)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(shí)施例1-4，依次得到實(shí)施例5-8。
將催化劑由兩種組分的混合物替換成為原來(lái)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(shí)施例1-4，依次得到實(shí)施例9-12。
結(jié)果見(jiàn)下表1。
表1
由此可見(jiàn)，當(dāng)使用任何一種單一組分時(shí)，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(shí)，產(chǎn)率急劇降低至27.1-29.6％。而結(jié)合實(shí)施例1-4的數(shù)據(jù)可見(jiàn)，當(dāng)使用兩者的混合物作為催化劑時(shí)，彼此能夠發(fā)揮顯著的相互促進(jìn)和改善效果，從而取得了優(yōu)異的產(chǎn)物產(chǎn)率。
實(shí)施例13-32
將氧化劑IBX替換為相同用量的叔丁基過(guò)氧化氫(TBHP)，其它操作均相同，從而重復(fù)實(shí)施例1-4，依次得到實(shí)施例13-16。
將氧化劑IBX替換為相同用量的過(guò)氧苯甲酸叔丁酯，其它操作均相同，從而重復(fù)實(shí)施例1-4，依次得到實(shí)施例17-20。
將氧化劑IBX替換為相同用量的過(guò)硫酸鉀，其它操作均相同，從而重復(fù)實(shí)施例1-4，依次得到實(shí)施例21-24。
將氧化劑IBX替換為相同用量的過(guò)氧化二叔丁基(DTBP)，其它操作均相同，從而重復(fù)實(shí)施例1-4，依次得到實(shí)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(shí)施例1-4，依次得到實(shí)施例29-32。
結(jié)果見(jiàn)下表2。
表2
由此可見(jiàn)，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(guò)硫酸鉀降低最為明顯。
實(shí)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(shí)施例1-4，依次得到實(shí)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(shí)施例1-4，依次得到實(shí)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(shí)施例1-4，依次得到實(shí)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(shí)施例1-4，依次得到實(shí)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(shí)施例1-4，依次得到實(shí)施例49-52。
結(jié)果見(jiàn)下表3。
表3
由此可見(jiàn)，堿的種類選擇對(duì)于最終的產(chǎn)率有顯著影響，強(qiáng)堿NaOH、KOH和叔丁醇鉀的產(chǎn)率相對(duì)更低，而TMEDA則能取得最好的效果。
實(shí)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(shí)施例1-4，依次得到實(shí)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(shí)施例1-4，依次得到實(shí)施例57-60。
結(jié)果見(jiàn)下表4。
表4
由此可見(jiàn)，當(dāng)不使用助劑時(shí)，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(cè)的影響。
實(shí)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(shí)施例1-4，所用溶劑、重復(fù)實(shí)施例和產(chǎn)率見(jiàn)下表5。
表5
由此可見(jiàn)，當(dāng)使用單一溶劑時(shí)，產(chǎn)率均有顯著降低，尤其是NMP。而當(dāng)使用DMSO與乙腈的混合物時(shí)，能夠取得實(shí)施例1-4的優(yōu)異產(chǎn)率。
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(guò)特定的反應(yīng)底物和獨(dú)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(dāng)理解，這些實(shí)施例的用途僅用于說(shuō)明本發(fā)明而非意欲限制本發(fā)明的保護(hù)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(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)、修改和/或變型，所有的這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的保護(hù)范圍之內(nèi)。