一种由二氧化碳一锅法直接制备噁唑烷-2-酮类化合物的方法
【专利摘要】本发明公开了一种由二氧化碳一锅法直接制备噁唑烷-2-酮类化合物的方法，向环氧化合物中加入催化量的离子液体，在CO2起始压力下反应后，加入苯胺或苯胺衍生物继续反应，制备得到噁唑烷-2-酮类化合物。本发明方法具有不用分离中间产物、催化剂用量少、反应操作安全、反应条件温和，反应过程中不添加任何有机溶剂，环境友好等优点。
【专利说明】一种由二氧化碳一锅法直接制备噁唑烷-2-酮类化合物的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有机合成方法【技术领域】，具体涉及一种由二氧化碳一锅法直接制备噁唑烷-2-酮类化合物的方法。
【背景技术】
[0002]CO2是地球上主要的温室气体，减少CO2的排放是当今各国政府、科学界和工业界的重大战略课题。然而，随着世界人口的增长和现代化程度的提高，人类对能源的需求正迅速增加，这就不可避免地引起CO2排放量的增加；因此，如何在尽可能减少CO2排放的同时，将丰富的CO2资源转化成能源、材料和精细化工产品等已引起广大科学工作者的重视 (中国科学:化学 41(2011)925-932)。
[0003]“一锅法”是一种具有广阔前景的有机合成方法。一锅法反应中的多步反应可以从相对简单易得的原料出发，不经中间体的分离，直接获得结构复杂的分子。这样便克服了分离产物时带来的损失，在经济上和环境友好上都较为有利。但是，为了成功实施一锅法，需要寻找适合多步反应的催化剂，优化每一步的反应条件，确保目标产物的产率达到要求。
[0004]噁唑烧酮类化合物是新型材料聚氨酯合成的原料(EuropeanPolymer Journal42 (2006) 1743 - 1754)、(石油化工 11(2010) 1189-1197)和重要的精细化工与医药中间体(Journal of Medicinal Chemistry51 (2008) 6558-6562),它们不仅可以合成痢特灵等抗菌药，而且是有机不对称合成中重要的手性助剂，噁唑烷酮类聚合物还可以用于制备纤维、片粒涂料、润滑剂、矿石澄清剂、防锈剂 、胶片乳化剂、水硬水泥、纺织品的染料助剂、脱色剂、染发剂、硅油乳化剂等。因此噁唑烷酮类化合物在工业、医药及日常生活中有着十分广泛的重要用途。
[0005]噁唑烷酮类化合物传统的合成方法是胺基醇类化合物与光气或其衍生物反应(Journal of the American Chemical Society78(1956)4962-4965),由于光气的剧毒性，出于环境和安全考虑，该方法逐渐被淘汰。现有技术中非光气法主要包括，以氨基醇类化合物作为反应原料，分别与CO/O2环氧羰基化反应(Journal of Catalysis227(2004)542-546)、(The Journal of Organic Chemistry68 (2003)601-604), 直接与二氧化碳反应(Organic Letters6 (2004) 2885-2888),与碳酸二甲酯或碳酸二乙酯反应生成噁唑烧酮类化合物(Journal of Catalysisl97 (2001) 91-97)、(Advanced Synthesis & Catalysis349 (2007) 1671-1675)。上述方法存在使用贵金属钯催化剂、原料一氧化碳安全性差、反应步骤较多等缺陷。另一类非光气法，以苯胺类化合物作为反应原料，文献(Tetrahedron Letters41 (2000)6785-6788)报道用 2-甲基 _2 丁烯二碳酸酯与苯胺直接反应生成噁唑烷酮类化合物，但是，催化剂使用了丙烯氯化钯([PcKn3-C3H5) Cll2)和1，I’-双(二苯基膦)二茂铁(dppf)的混合物，而且产物收率最高只有70%。文献(Heterocycles78 (2009) 2093-2100)、(Chemistry Letters38 (2009) 584-585)报道使用苯胺与碳酸乙烯酯在二氮杂环烯烃(DBU)或二氮杂环烷烃(DABCD)作用下反应生成噁唑烷酮类化合物，DBU或DABCD使用量均为原料苯胺的一倍或两倍，催化剂用量过多是其主要缺点之一。文献(ChemCatChem3(2011) 1359-1364)、(催化学报 32(2011) 1875-1879)报道了苯胺与环状碳酸酯在离子液体催化下反应生成噁唑烷酮类化合物。上述非光气法中均存在原料价格较高的劣势。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种利用离子液体催化环氧化合物、CO2和苯胺或苯胺衍生物，以一锅法反应制备噁唑烷-2-酮类化合物的方法。与现有技术相比较，本发明具有原料价格低、 不需要添加有机溶剂、不需分离中间产物、反应步骤少、反应操作安全、环境友好等优点。
[0007]本发明的目的在于提供一种固定CO2, —锅法直接制备噁唑烷-2-酮类化合物的方法。本发明提出的由二氧化碳一锅法直接制备噁唑烷-2-酮类化合物的方法，包括--第一步，向式(I)所示的环氧化合物中加入催化量的离子液体，在CO2起始压力下反应；第二步，加入式(II)所示的苯胺或苯胺衍生物继续反应,制备得到式(III)所示的所述惡唑烷-2-酮类化合物；
[0008]其中，式(I)、式(II)、式(III)分别如下所示:
[0009]
【权利要求】
1.一种由二氧化碳一锅法直接制备噁唑烷-2-酮类化合物的方法，其特征在于，包括以下步骤:第一步:向式(I)所示的环氧化合物中加入催化量的离子液体，在CO2起始压力下反应；第二步:加入式(II)所示的苯胺或苯胺衍生物继续反应，制备得到式(III)所示的所述噁唑烷-2-酮类化合物；所述制备方法的反应过程如下所示:
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述卤素是氯、溴或碘；所述烷氧基是甲氧基、乙氧基、丙氧基或异丙氧基；所述卤代烷是甲基氯、甲基溴、甲基碘、乙基氯、乙基溴、乙基碘、丙基氯、丙基溴、丙基碘、异丙基氯、异丙基溴、异丙基碘；所述烷基是甲基、乙基、丙基、丁基、戍基、己基、庚基、异丙基或叔丁基。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离子液体是1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1- 丁基_2，3- 二甲基咪唑四氟硼酸盐、1- 丁基-3-甲基咪唑溴盐、1- 丁基-2，3- 二甲基咪唑溴盐、1- 丁基-3-甲基咪唑氯盐、1- 丁基_2，3- 二甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐、1- 丁基-2，3- 二甲基咪唑醋酸盐、1- 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1- 丁基-2，3- 二甲基咪唑六氟磷酸盐之任意一种或任意两种以上的混合。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化量是所述离子液体的用量占所述环氧化合物的摩尔百分比为0.1%~100%。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述催化量是所述离子液体的用量占所述环氧化合物的摩尔百分比为0.5%~50%。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述催化量是所述离子液体的用量占所述环氧化合物的摩尔百分比为0.5%~5%。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述CO2起始压力为0.1~2.5Mpa。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一步反应温度为70~150°C。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一步反应时间为I~12h。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述苯胺或苯胺衍生物与所述环氧化合物的比例为摩尔比1:1~1:50。
11.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二步反应温度为80~180°C。
12.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二步反应时间为I~12h。
【文档编号】C07D263/22GK103570640SQ201210266288
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月30日 优先权日:2012年7月30日
【发明者】高国华, 王滨燊, 杨四娟, 张利锋 申请人:华东师范大学