本發(fā)明涉及有機(jī)合成領(lǐng)域，具體涉及酰胺、尿素轉(zhuǎn)化為酯的方法。
背景技術(shù)：
酯分子是有機(jī)化學(xué)和生物化學(xué)中是最重要最基礎(chǔ)的官能團(tuán)之一，在精細(xì)化學(xué)品、農(nóng)藥化學(xué)品、聚合物、藥物都有廣泛的應(yīng)用。目前已經(jīng)廣泛用作溶劑，潤(rùn)滑劑，殺蟲劑，香料和藥品，例如具有NF-kB抑制劑CAPE和辣椒素、蜜蜂蜂膠接觸過(guò)敏原異戊烯基咖啡酸酯、EGCG模擬物HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑羥基酪醇沒(méi)食子酸酯等具有廣泛的藥用價(jià)值。尤其碳酸二酯類化合物在化工生產(chǎn)中用作硝酸纖維素、纖維素醚、合成樹脂和天然樹脂的溶劑；在制藥業(yè)中用于制造苯巴比妥；農(nóng)藥工業(yè)用于制造除蟲菊。因此，酯類化合物的合成不僅是藥學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)，更是有機(jī)合成及其他工業(yè)領(lǐng)域研究的熱門課題之一。
酰胺或尿素轉(zhuǎn)化為酯的合成方法很多，其中主要有三種方法，第一種為用活化試劑直接活化酰胺鍵，第二種為通過(guò)酰胺共振的破壞來(lái)增加酰胺對(duì)親核試劑的敏感性；第三種是利用催化劑活化酰胺鍵，增加親核試劑進(jìn)攻羰基的能力。近年來(lái)相繼報(bào)道了酰胺或尿素轉(zhuǎn)化為酯化合物的合成方法：(1)Kazushi Mashima課題組報(bào)道了Sc(OTf)3催化酰胺與醇反應(yīng)通過(guò)C-N鍵斷裂合成酯；(2)Kazushi Mashima課題組報(bào)道了Zn(OTf)2催化酰胺與醇反應(yīng)合成酯化合物；(3)Kenichi Shimizua課題組報(bào)道CeO2催化酰胺與醇反應(yīng)合成酯化合物；(4)Neil K.Garg首次報(bào)道了Ni催化酰胺與醇反應(yīng)，通過(guò)Ni催化酰胺分子中C-N間的斷裂合成酯化合物。雖然采用這些方法都能夠有效地合成伯酰胺類化合物，但是還存在很多問(wèn)題比如使用價(jià)格昂貴的催化劑，或者較高的溫度，較低的產(chǎn)率。因此開發(fā)一種利用廉價(jià)的過(guò)渡金屬為催化劑、高產(chǎn)率地合成酯化合物的方法是目前迫切解決的問(wèn)題之一。(參考文獻(xiàn)：Adv.Synth.Catal.,2013,355,3391-3395；Angew.Chem.Int.Ed.,2012,51,5723-5726；Angew.Chem.,2012,124,563-566；RSC Adv.,2014,4,35803-35807；Tetrahedron Letters,2014,55,6935-6938；Angew.Chem.Int.Ed.,2015,54,1-4；Nature,524,79–83)。
本發(fā)明提供了一種由鐵鹽催化、酸為添加劑、條件溫和、操作簡(jiǎn)單以及高產(chǎn)率地轉(zhuǎn)化酰胺和尿素為酯的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是開發(fā)一種在Fe鹽催化下，在溫和的環(huán)境中，用廉價(jià)易得的酰胺、尿素，高轉(zhuǎn)化率和高產(chǎn)率地合成酯的方法。
本發(fā)明的發(fā)明目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種具有下述結(jié)構(gòu)式的酯類(I)化合物的合成方法，包含如下操作步驟：裝鐵鹽的反應(yīng)容器中，加入不同結(jié)構(gòu)的酰胺、尿素、醇，然后加入催化量的酸、溶劑，合適的反應(yīng)溫度下攪拌，反應(yīng)結(jié)束后用水或飽和鹽溶液洗滌，然后用有機(jī)溶劑萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離，即得目標(biāo)產(chǎn)物:
R是C2～C8的直鏈烷基、苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基、4-硝基苯基、4-羥基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-碘苯基、4-三氟甲基苯基、4-腈基苯基、3-甲基苯基、2-噻吩基、2-吡啶基、1-萘基、2-萘基、對(duì)苯基苯基。
R1是C2～C8的直鏈烷基、異丙基、異戊基、叔丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基、芐基、對(duì)甲基芐基、對(duì)溴芐基、萘甲基、2-噻吩甲基、2-吡啶甲基、苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基、4-硝基苯基、4-羥基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-碘苯基、4-三氟甲基苯基、4-腈基苯基、3-甲基苯基、2-噻吩基、2-吡啶基、1-萘基、2-萘基、對(duì)苯基苯基。
所述的酰胺、Fe鹽、酸的摩爾比為1:[0.1-1.0]:[0.1-1.0]。
所述的溫度主要是25℃-120℃。
所述有機(jī)溶劑是選自N,N-二甲基甲酰胺、正己烷、環(huán)己烷、二甲亞砜、乙腈、1,4-二氧六環(huán)、四氫呋喃、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、氯苯、1,2-二甲苯或1,2-二氯乙烷中的一種或兩種以上。
所述的催化劑是選自Fe、Fe2O3、Fe3O4、FeCl2、FeCl3、FeCl3·6H2O、Fe(NO3)3·6H2O、Fe2(SO4)3·H2O中的一種或兩種以上。
所述的酸是選自苯甲酸、苯乙酸、苯磺酸、三氟乙酸、萘乙酸、濃鹽酸、濃硝酸中的一種或兩種以上。
所述的酰胺或尿素底物是選苯甲酰胺、4-甲基苯甲酰胺、4甲氧基苯甲酰胺、4-硝基苯甲酰胺、4-羥基苯甲酰胺、4-氟苯甲酰胺、4-氯苯甲酰胺、4-溴苯甲酰胺、4-碘苯甲酰胺、4-三氟甲基苯甲酰胺、3-甲基苯甲酰胺、4-腈基苯甲酰胺、2-噻吩苯甲酰胺、2-吡啶苯甲酰胺、1-萘苯甲酰胺、2-萘苯甲酰胺、丙烯酰胺、對(duì)苯基苯甲酰胺、丙酰胺、戊酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基苯甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、尿素。
所述的醇或酚是選自C2～C8的直鏈烷基醇、異丙醇、異戊醇、叔丁醇、環(huán)戊醇、環(huán)己醇、芐醇、對(duì)甲基芐醇、對(duì)溴芐醇、萘甲醇、2-噻吩甲醇、2-吡啶甲醇、苯酚、4-甲基苯酚、4-甲氧基苯酚、4-硝基苯酚、4-羥基苯酚、4-氟苯酚、4-氯苯酚、4-溴苯酚、4-碘苯酚、4-三氟甲基苯酚、4-腈基苯酚、3-甲基苯酚。
本發(fā)明所涉及的合成路線如下：
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本發(fā)明所提供了一種Fe鹽為催化劑，酸為添加劑，通過(guò)廉價(jià)易得的酰胺和尿素為原料合成酯的方法。該方法具有操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、綠色環(huán)保、高選擇性和高產(chǎn)率等優(yōu)勢(shì)，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
【附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明】
圖1為本發(fā)明提供的酰胺、尿素轉(zhuǎn)化為酯的合成路徑圖。
【具體實(shí)施方式】
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
酯化合物的合成
如圖1所示，本發(fā)明提供的酯化合物(I)的合成步驟為：
在裝有10～100mol％的鐵鹽催化劑反應(yīng)管中，加入0.2mmol酰胺(如：苯甲酰胺等)，10mol％-100mol％的酸，2ml溶劑(如：N,N-二甲基甲酰胺)，0.2mmol醇或酚，在25-120℃下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水或飽和鹽溶液洗滌，然后用氯仿(或乙酸乙酯)萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離，即得目標(biāo)產(chǎn)物:
合成例1
苯甲酸甲酯的合成
在裝有10mol％的Fe粉催化劑的反應(yīng)管中，加入0.2mmol苯甲酰胺，10mol％的醋酸，2ml溶劑N,N-二甲基甲酰胺，0.2mmol甲醇，在25℃下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水或飽和鹽溶液洗滌，然后用氯仿萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離，即得目標(biāo)產(chǎn)物：產(chǎn)率70％。
合成例2
苯甲酸叔丁酯的合成
在裝有30mol％的Fe2O3催化劑的反應(yīng)管中，加入0.2mmol苯甲酰胺，20mol％的硝酸，2ml溶劑DMSO，0.2mmol叔丁醇，在50℃下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水或飽和鹽溶液洗滌，然后用氯仿萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離，即得目標(biāo)產(chǎn)物：產(chǎn)率55％。
合成例3
苯甲酸環(huán)己酯的合成
在裝有50mol％的FeCl3催化劑的反應(yīng)管中，加入0.2mmol苯甲酰胺，50mol％的苯甲酸，2ml溶劑乙腈，0.2mmol環(huán)己醇，在50℃下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水或飽和鹽溶液洗滌，然后用氯仿萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離，即得目標(biāo)產(chǎn)物：產(chǎn)率61％。
合成例4
苯甲酸芐酯的合成
在裝有20mol％的Fe3O4催化劑的反應(yīng)管中，加入0.2mmol苯甲酰胺，30mol％的三氟甲烷磺酸，2ml溶劑正己烷，0.2mmol芐醇，在60℃下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水或飽和鹽溶液洗滌，然后用氯仿萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離，即得目標(biāo)產(chǎn)物：產(chǎn)率86％。
合成例5
苯甲酸苯乙酯的合成
在裝有60mol％FeCl2催化劑的反應(yīng)管中，加入0.2mmol苯甲酰胺，40mol％的萘乙酸，2ml溶劑1,4-二氧六環(huán)，0.2mmol苯乙醇，在50℃下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水或飽和鹽溶液洗滌，然后用氯仿萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離，即得目標(biāo)產(chǎn)物：產(chǎn)率70％。
合成例6
苯甲酸萘乙酯的合成
在裝有80mol％的FeCl3·6H2O催化劑的反應(yīng)管中，加入0.2mmol苯甲酰胺，40mol％的濃鹽酸，2ml溶劑N-甲基吡咯烷酮，0.2mmol萘甲醇，在100℃下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水或飽和鹽溶液洗滌，然后用氯仿萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離，即得目標(biāo)產(chǎn)物：產(chǎn)率45％。
合成例7
苯甲酸苯酯的合成
在裝有30mol％的Fe2(SO4)3·H2O催化劑的反應(yīng)管中，加入0.2mmol苯甲酰胺，20mol％的苯甲酸，2ml溶劑甲苯，0.2mmol苯酚，在70℃下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水或飽和鹽溶液洗滌，然后用氯仿萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離，即得目標(biāo)產(chǎn)物：產(chǎn)率55％。
合成例8
苯甲酸對(duì)甲基苯酯的合成
在裝有20mol％的Fe2(SO4)3·H2O催化劑的反應(yīng)管中，加入0.2mmol苯甲酰胺，20mol％的苯乙酸，2ml溶劑氯苯，0.2mmol對(duì)甲基苯酚，在90℃下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水或飽和鹽溶液洗滌，然后用氯仿萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離，即得目標(biāo)產(chǎn)物：產(chǎn)率61％。
合成例9
苯甲酸對(duì)氯苯酯的合成
在裝有70mol％的Fe(NO3)3·6H2O催化劑的反應(yīng)管中，加入0.2mmol苯甲酰胺，20mol％的三氟甲烷磺酸，2ml溶劑1,2-二甲苯，0.2mmol對(duì)氯苯酚，在80℃下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水或飽和鹽溶液洗滌，然后用氯仿萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離，即得目標(biāo)產(chǎn)物：產(chǎn)率71％。
合成例10
苯乙酸乙酯的合成
在裝有80mol％的Fe粉催化劑的反應(yīng)管中，加入0.2mmol苯乙酰胺，10mol％的苯甲酸，2ml溶劑N,N-二甲基甲酰胺，0.2mmol乙醇，在85℃下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水或飽和鹽溶液洗滌，然后用氯仿萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離，即得目標(biāo)產(chǎn)物：產(chǎn)率67％。
合成例11
萘甲酸乙酯的合成
在裝有10mol％的FeCl2催化劑的反應(yīng)管中，加入0.2mmol萘甲酰胺，30mol％的醋酸，2ml溶劑環(huán)己烷，0.2mmol乙醇，在100℃下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水或飽和鹽溶液洗滌，然后用氯仿萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離，即得目標(biāo)產(chǎn)物：產(chǎn)率45％。
合成例12
2-吡啶甲酸苯酯的合成
在裝有30mol％的Fe(NO3)3·6H2O催化劑的反應(yīng)管中，加入0.2mmol2-吡啶甲酰胺，80mol％的鹽酸，2ml溶劑四氫呋喃，0.2mmol苯酚，在70℃下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水或飽和鹽溶液洗滌，然后用氯仿萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離，即得目標(biāo)產(chǎn)物：產(chǎn)率57％。
合成例13
碳酸二甲酯的合成
在裝有50mol％的FeCl3催化劑的反應(yīng)管中，加入0.2mmol尿素，30mol％的苯乙酸，2ml溶劑N,N-二甲基甲酰胺，0.4mmol甲醇，在55℃下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水或飽和鹽溶液洗滌，然后用氯仿萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離，即得目標(biāo)產(chǎn)物：產(chǎn)率62％。
合成例14
碳酸二乙酯的合成
在裝有80mol％的Fe粉催化劑的反應(yīng)管中，加入0.2mmol尿素，20mol％的萘乙酸，2ml溶劑1,4-二氧六環(huán)，0.4mmol乙醇，在90℃下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水或飽和鹽溶液洗滌，然后用氯仿萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離，即得目標(biāo)產(chǎn)物：產(chǎn)率46％。
合成例15
碳酸二苯酯的合成
在裝有40mol％的Fe(NO3)3·6H2O催化劑的反應(yīng)管中，加入0.2mmol尿素，30mol％的硝酸，2ml溶劑四氫呋喃，0.4mmol苯酚，在70℃下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水或飽和鹽溶液洗滌，然后用氯仿萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離，即得目標(biāo)產(chǎn)物：產(chǎn)率70％。
合成例16
正己酸芐酯的合成
在裝有40mol％的Fe2O3催化劑的反應(yīng)管中，加入0.2mmol正己酰胺，40mol％的鴨暖，2ml溶劑甲苯，0.2mmol苯酚，在70℃下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水或飽和鹽溶液洗滌，然后用氯仿萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離，即得目標(biāo)產(chǎn)物：產(chǎn)率81％。