一種利用羰基化反應(yīng)一鍋法合成n-取代的鄰苯二甲酰亞胺的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及有機化工，醫(yī)藥合成，材料化學(xué)等技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種利用羰基 化反應(yīng)一鍋法合成取代的鄰苯二甲酰亞胺的方法
【背景技術(shù)】
[0002] N-取代的鄰苯二甲酰亞胺作為一種重要的精細(xì)化工中間體，廣泛用于醫(yī)藥、光電 材料、農(nóng)藥、染料等行業(yè)。
[0003] 在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，N-取代的鄰苯二甲酰亞胺及其衍生物是醫(yī)藥生成過程中的一種重要 的中間體，可以用來合成各種抗菌藥和抗腫瘤藥，對醫(yī)藥研究具有重要意義。如N-溴乙基 鄰苯二甲酰亞胺和N-氯乙基鄰苯二甲酰亞胺都可以用做止痛藥和消炎藥。而N-糖基取代 的鄰苯二甲酰亞胺則可以抗癌和抗腫瘤的藥物，可見N-取代的鄰苯二甲酰亞胺及其衍生 物在醫(yī)藥研究領(lǐng)域的重要價值。
[0004] 在光電材料領(lǐng)域，N-取代的鄰苯二甲酰亞胺同樣具有重要的應(yīng)用價值。除了 可以用作制備光電材料和熒光檢測材料外，還可以合成一些聚合物半導(dǎo)體材料，如N-甲 基-4-氨基鄰苯二甲酰亞胺及其衍生物就是一類典型的電子給體-受體型熒光探針。（張 亞男，唐有根，肖方明等.N-甲基-4-氨基鄰苯二甲酰亞胺的合成研究[J].廣州化工， 2009, 37(8) ：111-112)
[0005] 在農(nóng)藥領(lǐng)域，N-取代的鄰苯二甲酰亞胺及其衍生物是很多農(nóng)藥合成過程中的重要 中間體，可用于合成多種除草劑、殺蟲劑、殺菌劑、以及植物生長調(diào)節(jié)劑等。除此之外，N-取 代的鄰苯二甲酰亞胺及其衍生物在染料和阻燃劑方面也有非常好的應(yīng)用。
[0006] 近年來，利用羰基化反應(yīng)來合成鄰苯二甲酰亞胺的方法學(xué)研究陸續(xù)有人報 道，主要以鈀催化劑為主（T.Xu,H.Alper.J.Am.Chem.Soc. 2014, 136, 16970-16973 ; J.ff.ffrigglesworth,B.Cox,G.C.Lloyd-Jones,K.I.Booker-Milburn.Org. Lett. 2011，13, 5326 ;H.Cao,H.Alper.Org.Lett. 2010, 12, 4126 ;S.P.Chavan，B.M.Bhanage. Eur.J.Org.Chem. 2015, 2405-2410 ；M.V.Khedkar,S.R.Khan,D.N.Sawant,D.B.Bagal,B. M.Bhanage.Adv.Synth.Catal. 2011，353, 3415 - 3422 ;X.F.Wu，S.Oschatz，M.Sharif，A. Flader，L.Krey，M.Beller，P.Langer.Adv.Synth.Catal. 2013, 355, 3581 - 3585)。該類反 應(yīng)以鈀催化劑為主，除此之外還有以釕、銠、鈷作為催化劑的研究（Y.Du，T.K.Hyster，T. Rovis.Chem.Commun.，2011，47，12074 - 12076 ;S.Inoue，H.Shiota，Y.Fukumoto,N. Chatani.J.Am.Chem.Soc. 2009, 131, 6898-6899 ；L.Grigorjeva, 0.Daugulis.Org. Lett. 2014, 16, 4688-4690)。以上構(gòu)建N-取代的鄰苯二甲酰亞胺的羰基化方法都是以酰胺 或者芳基鹵化合物作為反應(yīng)底物的，其缺陷是原料需要提前制備、需要高壓的反應(yīng)條件、原 子經(jīng)濟性差等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種合成N-取代鄰苯二甲酰亞胺的新方法，該方法采用一鍋法，利 用一氧化碳作為羰基源，第一步產(chǎn)生的產(chǎn)物水作為下一步的進攻試劑，提供另外一邊的羰 基，具有高原子經(jīng)濟性，且原料廉價易得，操作簡單。
[0008]本發(fā)明的原理是以芳香醛、胺、一氧化碳為反應(yīng)原料，鈀鹽作為催化劑，在銅鹽和 氧氣的共同作用下發(fā)生多組分反應(yīng)一步合成N-取代的鄰苯二甲酰亞胺。該方法中，胺醛縮 合的副產(chǎn)物水可以作為下一步的進攻試劑，使反應(yīng)歷程具有高效的原子經(jīng)濟性，且原料廉 價易得，方法簡單易行，操作安全，因而具有很高的潛在應(yīng)用價值。
[0009]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0010] -種利用羰基化反應(yīng)一鍋法合成N-取代的鄰苯二甲酰亞胺的新合成方法：在反 應(yīng)容器中，加入芳香醛、胺、金屬鈀催化劑和溶劑，再加入銅鹽為氧化劑，常溫攪拌4~24小 時后，在反應(yīng)器上套上充有一氧化碳和氧氣的氣球，在40~150°C攪拌反應(yīng)12~72小時， 反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，拆除氣球，反應(yīng)液過濾，減壓蒸除溶劑后，得粗產(chǎn)物，經(jīng)柱層析提純 得到所述的N-取代的鄰苯二甲酰亞胺；
[0011] 上述反應(yīng)如下式所示：
[0012]
[0013] 其中，R1包括11^，(：1，3,4-二氯，甲基，甲氧基，叔丁基小，1二甲基，硝基，3,5-二 甲基，蔡基或酯基；
[0014]R2包括丙基，異丙基，丁基，異丁基，環(huán)丁基，環(huán)戊基，環(huán)己基，正癸基，苯基，取代苯 基，萘基或芐基。
[0015] 上述方法中，所述反應(yīng)容器為玻璃試管；所述金屬鈀催化劑為氯化鈀，碘化鈀，溴 化鈀，醋酸鈀，二氯二乙腈鈀，三氟乙酸鈀或雙三苯基磷二氯化鈀。
[0016] 上述方法中，所述銅鹽為碘化亞銅、溴化亞銅、氧化銅，氯化亞銅、溴化銅、氯化銅、 硫酸銅、醋酸銅、三氟甲磺酸銅或硝酸銅。
[0017] 上述方法中，加入金屬鈀催化劑的量與芳香醛的摩爾比為（0. 001~3) : 1 ;
[0018] 上述方法中，加入銅鹽的量與芳香醛的摩爾比為（0. 5~4) :1。
[0019] 上述方法中，所述芳香醛和胺的摩爾比為（1~4):(1~4)。
[0020] 上述方法中，所述溶劑為甲苯（PhMe)和N，N-二甲基甲酰胺（DMF)的混合溶劑，其 中甲苯（PhMe)和N，N-二甲基甲酰胺（DMF)的混合體積比例為1 :100~100:1。
[0021] 上述方法中，所述充有一氧化碳和氧氣氣體的氣球壓力為1~100個大氣壓。
[0022] 上述方法中，反應(yīng)溫度為40~150 °C。
[0023] 上述方法中，反應(yīng)結(jié)束后采用柱層析將產(chǎn)物分離純化；所述柱層析洗脫液為石油 醚和乙酸乙酯的混合溶劑，石油醚和乙酸乙酯之間的比例范圍值為1~40:1。
[0024]本發(fā)明相對于現(xiàn)有的技術(shù)，具有以下優(yōu)點及效果：
[0025]本發(fā)明一種利用羰基化反應(yīng)一鍋法合成N-取代的鄰苯二甲酰亞胺的新合成方法 具有以下優(yōu)點，操作安全簡單、原料廉價易得、功能團適應(yīng)性好、產(chǎn)率優(yōu)良，第一步生成的副 產(chǎn)物水可以作為第二步的進攻試劑，因此兼具高效的原子經(jīng)濟性。
【附圖說明】
[0026] 圖1是實施例1-11所得產(chǎn)品的氫譜圖；
[0027] 圖2是實施例1-11所得產(chǎn)品的碳譜圖；
[0028] 圖3是實施例12所的產(chǎn)品的氫譜圖；
[0029] 圖4是實施例12所的產(chǎn)品的碳譜圖；
[0030] 圖5是實施例13所的產(chǎn)品的氫譜圖；
[0031] 圖6是實施例13所的產(chǎn)品的碳譜圖；
[0032] 圖7是實施例14所的產(chǎn)品的氫譜圖；
[0033] 圖8是實施例14所的產(chǎn)品的碳譜圖；
[0034] 圖9是實施例15所的產(chǎn)品的氫譜圖；
[0035] 圖10是實施例15所的產(chǎn)品的碳譜圖；
[0036] 圖11是實施例16所的產(chǎn)品的氫譜圖；
[0037]圖12是實施例16所的產(chǎn)品的碳譜圖；
[0038] 圖13是實施例17所的產(chǎn)品的氫譜圖；
[0039] 圖14是實施例17所的產(chǎn)品的碳譜圖；
[0040] 圖15是實施例18所的產(chǎn)品的氫譜圖；
[0041] 圖16是實施例18所的產(chǎn)品的碳譜圖；
[0042] 圖17是實施例19所的產(chǎn)品的氫譜圖；
[0043] 圖18是實施例19所的產(chǎn)品的碳譜圖；
[0044] 圖19是實施例20所的產(chǎn)品的氫譜圖；
[0045] 圖20是實施例20所的產(chǎn)品的碳譜圖；
[0046] 圖21是實施例21所的產(chǎn)品的氫譜圖；
[0047] 圖22是實施例21所的產(chǎn)品的碳譜圖；
[0048] 圖23是實施例22所的產(chǎn)品的氫譜圖；
[0049] 圖24是實施例22所的產(chǎn)品的碳譜圖；
[0050] 圖25是實施例23所的產(chǎn)品的氫譜圖；
[0051] 圖26是實施例23所的產(chǎn)品的碳譜圖。
【具體實施方式】
[0052] 下面結(jié)合具體實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方 式和適應(yīng)的底物不限于此。
[0053] 實施例1
[0054] 在25mL的試管中加入苯甲醛0. 2毫摩爾，叔丁胺0. 4毫摩爾，氯化鈀0. 01毫摩爾， 氧化銅0.2毫摩爾，加入甲苯（PhMe)和N，N-二甲基甲酰胺（DMF)3毫升作為混合溶劑，體 積比為10:1，于常溫下攪拌12小時。然后套上含有一氧化碳和氧氣的氣球作為羰基源，于 100攝氏度下攪拌。TLC(薄層色譜法）檢測反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液冷卻到室溫，取下氣球，緩 慢放空未反應(yīng)的一氧化碳和氧氣。反應(yīng)液過濾，濾液減壓旋蒸去除溶劑，再通過柱層析分離 純化，得到目標(biāo)產(chǎn)物，所用的柱層析洗脫液為體積比為10 :1的石油醚：乙酸乙酯混合溶劑， 產(chǎn)率55%。
[0055] 實施例2
[0056] 在25mL的試管中加入苯甲醛0. 2毫摩爾，叔丁胺0. 4毫摩爾，雙三苯基磷二氯化 鈀0. 01毫摩爾，氧化銅0. 2毫摩爾，加入甲苯（PhMe)和N,N-二甲基甲酰胺（DMF) 3毫升作 為混合溶劑，體積比為10:1，于常溫下攪拌12小時。然后套上含有一氧化碳和氧氣的氣球 作為羰基源，于100攝氏度下攪拌。TLC(薄層色譜法）檢測反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液冷卻到室 溫，取下氣球，緩慢放空未反應(yīng)的一氧化碳和氧氣。反應(yīng)液過濾，濾液減壓旋蒸去除溶劑，再 通過柱層析分離純化，得到目標(biāo)產(chǎn)物，所用的柱層析洗脫液為體積比為10 :1的石油醚：乙 酸乙酯混合溶劑，產(chǎn)率21%。
[0057] 實施例3
[0058] 在25mL的試管中加入苯甲醛0. 2毫摩爾，叔丁胺0. 4毫摩爾，二氯二乙腈鈀0. 01 毫摩爾，氧化銅0. 2毫摩爾，加入甲苯（PhMe)和N，N-二甲基甲酰胺（DMF)作為混合溶劑，體 積比為10:1，于常溫下攪拌12小時。然后套上含有一氧化碳和氧氣的氣球作為羰基源，于 100攝氏度下攪拌。TLC(薄層色譜法）檢測反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液冷卻到室溫，取下氣球，緩 慢放空未反應(yīng)的一氧化碳和氧氣。反應(yīng)液過濾，