本發明屬于醇和胺交叉偶聯合成亞胺的技術領域,具體涉及一種以羥基化鄰菲羅啉銅配合物作為催化劑,綠色的o2作為氧化劑,催化氧化醇和胺交叉偶聯反應合成亞胺的方法。
背景技術:
亞胺,又稱席夫堿,是一類含c=n不飽和雙鍵的非常重要的有機合成中間體,由于可以發生環化、還原、加成、縮合等有機反應,從而可以進一步構建藥物、工業、生物及天然產物。因此,人們對亞胺的合成和應用一直都有很大的興趣。
傳統上,亞胺一般是由羰基化合物(醛或酮)與一級胺縮合而成。該過程中往往都需要脫水劑及路易斯酸作催化劑,而醛、酮通常是由醇選擇氧化獲得,而且醇比羰基化合物更綠色化,如更廣泛的范圍、更容易獲得、更穩定、更便宜、毒性更小和更容易處理等。因此直接用醇和胺交叉偶聯合成亞胺顯然是更有實際意義的方法。其中,用綠色的空氣或氧氣作為氧化劑已被廣泛的應用。所用的催化劑主要分為:金屬催化劑(ru、os、pd、pt、au、co、mn、cu等)、無金屬催化劑、光催化劑、仿生催化劑。與貴金屬相比,金屬銅具有儲存豐富、廉價易得、毒性低等特點,所以銅催化劑在合成亞胺反應中得到了廣泛關注。
現有方法中用銅鹽作催化劑時,往往需要加入額外的有機配體和堿,以及昂貴的氮氧自由基作助催化劑,反應溫度高并且反應時間較長,產物的選擇性差等,這些都阻礙了其催化體系的實際應用。
除了銅鹽外,銅配合物也可用作催化劑。但是反應中仍需再加入額外的堿,高溫、較長的反應時間、狹窄的醇底物的范圍限制了配合物作催化劑的最終應用。
技術實現要素:
本發明所要解決的技術問題在于提供一種不需要額外加入有機配體、堿、氮氧自由基,在常溫條件下高效、快速的實現醇和胺的交叉偶聯合成亞胺的方法。
解決上述技術問題所采用的技術方案是:以羥基化鄰菲羅啉銅配合物為催化劑,將式1所示的醇與式2所示的胺按摩爾比為1:1.1~1.5加入有機溶劑中,在一個標準大氣壓的o2氣氛中常溫反應,得到式3所示的亞胺。
式中r1代表苯基、鹵代苯基、烷基取代苯基、烷氧基取代苯基、4-甲硫基苯基、c6h5ch=ch、環烷基、吡啶基、呋喃基中的任意一種;r2代表苯基、烷基取代苯基、烷氧基取代苯基、烷基、環烷基中的任意一種。
上述的r1優選苯基、鹵代苯基、c1~c4烷基取代苯基、c1~c4烷氧基取代苯基、4-甲硫基苯基、c6h5ch=ch、c5~c6環烷基、吡啶基、呋喃基中的任意一種,r2優選苯基、c1~c4烷基取代苯基、c1~c4烷氧基取代苯基、c4~c6烷基、c5~c6環烷基中的任意一種。
上述的羥基化鄰菲羅啉銅配合物的加入量優選為醇摩爾量的2%~3%。
上述的有機溶劑為乙腈、四氫呋喃、n,n-二甲基甲酰胺中的任意一種。
上述的羥基化鄰菲羅啉銅配合物(cu2(ophen)2)根據文獻syntheses,crystalstructures,andphysicalpropertiesofdinuclearcopper(i)andtetranuclearmixed-valencecopper(i,ii)complexeswithhydroxylatedbipyridyl-likeligands(chem.-eur.j.,2002,8:3187-3194.)中的方法合成,其具有以下兩大特點:(1)有配位不飽和的金屬中心,分子中存在弱的cu(i)-cu(i)成鍵作用,在適當的條件下,弱的金屬-金屬鍵可以被打斷,使cuⅰ中心成為催化氧化的活性位點;(2)容易被單電子氧化至cuicuii(ophen)2的混合價態。
本發明采用廉價易得的cu2(ophen)2作催化劑,以綠色的o2作氧化劑,在室溫條件下,即可高效和快速的實現醇和胺的交叉偶聯,并且避免了氮氧自由基和堿的使用,反應選擇性高,底物適用范圍較廣,具有很大的工業應用的潛能。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明進一步詳細說明,但本發明的保護范圍不僅限于這些實施例。
實施例1
將50μl(0.5mmol)苯甲醇、65μl(0.6mmol)卞胺、0.0065g(0.0125mmol)cu2(ophen)2、2mldmf依次加入到10ml圓底燒瓶中,在一個標準大氣壓的o2氣氛中常溫反應12小時。經氣相色譜檢測(hp-5毛細管柱,以氮氣作載氣流速為1.0ml/min,柱溫:初始溫度40℃(維持4min),以20℃/min升溫至285℃(維持2min),進樣口溫度:270℃,檢測器器溫度:300℃),苯甲醇的轉化率為92%,產物n-芐基苯甲醛亞胺的收率為90%。
實施例2
在實施例1中,所用的苯甲醇用等摩爾4-甲硫基苯甲醇替換,其他步驟與實施例1相同,經氣相色譜檢測,4-甲硫基苯甲醇的轉化率為99%,產物n-芐基-4-甲硫基苯甲醛亞胺的收率為97%。
實施例3
在實施例1中,所用的苯甲醇用等摩爾4-甲氧基苯甲醇替換,其他步驟與實施例1相同,經氣相色譜檢測,4-甲氧基苯甲醇的轉化率為89%,產物n-芐基-4-甲氧基苯甲醛亞胺的收率為88%。
實施例4
在實施例1中,所用的苯甲醇用等摩爾2-甲氧基苯甲醇替換,其他步驟與實施例1相同,經氣相色譜檢測,2-甲氧基苯甲醇的轉化率>99%,產物n-芐基-2-甲氧基苯甲醛亞胺的收率為98%。
實施例5
在實施例1中,所用的苯甲醇用等摩爾4-氯苯甲醇替換,其他步驟與實施例1相同,經氣相色譜檢測,4-氯苯甲醇的轉化率為87%,產物n-芐基-4-氯苯甲醛亞胺的收率為84%。
實施例6
在實施例1中,所用的苯甲醇用等摩爾4-溴苯甲醇替換,其他步驟與實施例1相同,經氣相色譜檢測,4-溴苯甲醇的轉化率為85%,產物n-芐基-4-溴苯甲醛亞胺的收率為84%。
實施例7
在實施例1中,所用的苯甲醇用等摩爾肉桂醇替換,其他步驟與實施例1相同,經氣相色譜檢測,肉桂醇的轉化率為93%,產物n-芐基-肉桂醛亞胺的收率為90%。
實施例8
在實施例1中,所用的苯甲醇用等摩爾3-吡啶甲醇替換,其他步驟與實施例1相同,經氣相色譜檢測,3-吡啶甲醇的轉化率為96%,產物n-芐基-3-吡啶甲醛亞胺的收率為92%。
實施例9
在實施例1中,所用的苯甲醇用等摩爾2-呋喃甲醇替換,其他步驟與實施例1相同,經氣相色譜檢測,2-呋喃甲醇的轉化率為75%,產物n-芐基-2-呋喃甲醛亞胺的收率為70%。
實施例10
在實施例1中,所用的苯甲醇用等摩爾環己甲醇替換,其他步驟與實施例1相同,經氣相色譜檢測,環己甲醇的轉化率為99%,產物n-芐基環己甲醛亞胺的收率為97%。
實施例11
在實施例1中,所用的芐胺用等摩爾正己胺替換,其他步驟與實施例1相同,經氣相色譜檢測,苯甲醇的轉化率為97%,產物n-正己基苯甲醛亞胺的收率為95%。
實施例12
在實施例1中,所用的芐胺用等摩爾環己甲胺替換,其他步驟與實施例1相同,經氣相色譜檢測,苯甲醇的轉化率為98%,產物n-環己基亞甲基苯甲醛亞胺的收率為95%。
實施例13
在實施例1中,所用的芐胺用等摩爾4-甲氧基芐胺替換,其他步驟與實施例1相同,經氣相色譜檢測,苯甲醇的轉化率為83%,產物n-4-甲氧基芐基苯甲醛亞胺的收率為82%。
為了確定本發明的工藝條件發明人進行了大量的實驗室研究試驗,具體實驗情況如下:
將50μl(0.5mmol)苯甲醇、65μl(0.6mmol)卞胺、催化劑、堿、2ml溶劑依次加入到10ml圓底燒瓶中,在空氣氣氛或氧氣氣氛中常溫反應12小時。采用氣相色譜檢測(hp-5毛細管柱,以氮氣作載氣流速為1.0ml/min,柱溫:初始溫度40℃(維持4min),以20℃/min升溫至285℃(維持2min),進樣口溫度:270℃,檢測器器溫度:300℃)苯甲醇的轉化率,結果見表1。
表1苯甲醇和芐胺交叉偶聯反應條件
注:表中naoh加入量為0.5mmol,phen表述鄰菲羅啉。
由表1可見,在溶劑乙腈、thf、dmf中,以cu2(ophen)2為催化劑,氧氣作氧化劑,在無需加入額外堿的情況下,常溫反應12小時,苯甲醇和芐胺交叉偶聯反應合成n-芐基苯甲醛亞胺,苯甲醇的轉化率均可達到90%左右。