本发明涉及一种N-取代基-3-胺基丙烯醛的合成方法。
背景技术：
N-取代基-3-胺基丙烯醛是一种重要的医药和农药中间体。它主要有以下2类合成方法：
1.N-取代甲酰胺、N-取代仲胺与光气、草酰氯、三氯氧磷和二(三氯甲基)碳酸酯等反应生成Vilsmerier试剂，然后加入乙烯基醚加热反应，得的溶液再在碱性条件下水解得到N-取代基-3-胺基丙烯醛。如DE19825200和US3974159以N,N-二甲基甲酰胺、光气与乙烯基醚为原料制得N,N-二甲基-3-胺基丙烯醛；EP0363934报道在氮气保护下以N-甲基甲酰苯胺、草酰氯和乙烯基醚为原料合成N-甲基-N-苯基-3-胺基丙烯醛；US5118853和US2004229958报道以N,N-二取代基甲酰胺、草酰氯或者草酰溴和乙烯基醚为原料合成N,N-二取代基-3-胺基丙烯醛；J.O.C.,57,3250-3252(1992),GB945536报道以甲酰胺、三氯氧磷和乙烯基醚为原料合成3-胺基丙烯醛；EP1477474中报道以N-甲基甲酰苯胺、乙烯基醚和二(三氯甲基)碳酸酯为原料合成N-甲基-N-苯基-3-胺基丙烯醛。以上这些方法用到了光气、草酰氯、三氯氧磷和二(三氯甲基)碳酸酯等毒性和危险性较大的原料，而且反应步骤较长，后处理较复杂，三废量较大。
2、仲胺类化合物与丙炔醇或丙炔醛反应制得3-胺基丙烯醛。GB769652和WO2006090256介绍了N-甲基苯胺与丙炔醇在大大过量的氧化剂二氧化锰或三氧化铬等的作用下反应生成N-甲基-N-苯基-3-胺基丙烯醛，在这种方法中，丙炔醇先被氧化成丙炔醛，然后与N-甲基苯胺反应生成N-甲基-N-苯基-3-胺基丙烯醛；CN200910101087报道了二乙胺与丙炔醇在有机溶剂中，在活性二氧化锰催化下，通入空气或者氧气，制备3-N,N-二乙胺基丙烯醛；CN102603546报道了仲胺与丙炔醇在有机溶剂中，在硅锰复合催化剂的作用下，通入空气生成N-取代基-3-胺基丙烯醛。
综上所诉，第1类方法步骤繁琐且使用高毒高危险的原料，三废量较大；第2类操作简单，其中CN102603546报道的方法在少量硅锰复合催化剂的作用下，制备一些N-取代基-3-胺基丙烯醛的收率达到90％以上。然而，该方法使用剧毒的丙炔醇，限制了其工业化应用。因此，寻找低毒、环保的合成N-取代基-3-胺基丙烯醛的方法对其工业化应用具有极其重要的意义。
技术实现要素：
本发明目的是提供一种N-取代基-3-胺基丙烯醛的合成方法：仲胺与3-氯丙烯醇在活性二氧化锰催化剂的作用下，通入空气作为氧化剂反应生成N-取代基-3-氨基丙烯醛。
本发明所述制备N-取代基-3-胺基丙烯醛的反应方程式如式(1)所示：
采用的技术方案为：一种如式(Ⅰ)所示N-取代基-3-胺基丙烯醛的合成方法：以式(Ⅱ)所示的仲胺和3-氯丙烯醇为原料，在活性二氧化锰的作用下，于甲醇及缚酸剂中，通空气环境下，反应压力0.5～2.5MPa、反应温度40～90℃、反应时间6～14h，反应结束后，反应液后处理获得所述的N-取代基-3-胺基丙烯醛；
式(Ⅰ)或式(Ⅱ)中，R1、R2各自独立为C1～C4烷基、C3～C6环烷基或苯基。
本发明所述3-氯丙烯醇:仲胺:活性二氧化锰:缚酸剂的投料物质的量之比为1:0.8～1.5:0.2～0.5:1～1.5。
进一步，所述3-氯丙烯醇:仲胺:活性二氧化锰:缚酸剂的投料物质的量之比优选为1:1:0.4:1.2。
通常，本发明所述甲醇的体积用量以3-氯丙烯醇物质的量计为500～2000mL/mol，优选为1000～1500mL/mol。
优选地，本发明所述R1、R2各自独立地选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、环戊基、环己基或苯基。
最优选地，所述R1、R2各自独立为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、环丙基、环己基或苯基。
进一步，本发明所述缚酸剂为甲醇钾、甲醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钾、碳酸氢钠、氧化钙、氢氧化钙、磷酸钠、三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、DBU或碳酸铯。
再进一步，所述缚酸剂为甲醇钠、三乙胺、DBU、三正丙胺或三正丁胺。
本发明所述活性二氧化锰为α晶型二氧化锰、β晶型二氧化锰或γ晶型二氧化锰。
本发明反应压力优选为2MPa，反应温度优选为60℃，反应时间优选为10h。
本发明所述反应液后处理方法为：反应结束后，将反应液冷却至室温，泄压，抽滤，滤液减压浓缩，经过减压蒸馏收集125～130℃范围组分获得式(Ⅰ)所示N-取代基-3-胺基丙烯醛。
进一步，本发明所述式(Ⅰ)所示N-取代基-3-胺基丙烯醛的合成具体按如下步骤进行：在高压反应釜中加入式(Ⅱ)所示的仲胺、3-氯丙烯醇、活性二氧化锰和甲醇，搅拌升温至40～90℃，通入空气维持反应釜内压力为1.5～2.5MPa，保温反应6～14h，反应结束后，反应液冷却至室温，泄压，抽滤，滤液减压浓缩，经过减压蒸馏，获得所述的N-取代基-3-胺基丙烯醛；所述3-氯丙烯醇与仲胺的投料物质的量之比为1:0.8～1.5，所述3-氯丙烯醇与活性二氧化锰物质的量之比为1:0.2～0.5，所述有机溶剂的体积用量以3-氯丙烯醇摩尔量计为1000～1500mL/mol。
本发明所述式(Ⅰ)所示N-取代基-3-胺基丙烯醛衍生物优选为下列之一：N,N-二甲基-3-胺基丙烯醛、N,N-二乙基-3-胺基丙烯醛、N,N-二正丙基-3-胺基丙烯醛、N,N-二异丙基-3-胺基丙烯醛、N,N-二正丁基-3-胺基丙烯醛、N-甲基-N-苯基-3-胺基丙烯醛和N-甲基-N-环己基-3-胺基丙烯醛。
现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：(1)本发明所使用的原料3-氯丙烯醇具有低毒、廉价等优点；(2)本发明使用活性二氧化锰作为催化剂，空气作为氧化剂，较之前的技术相比具有低毒、收率高等优点，在活性二氧化锰用量为3-氯丙烯醇摩尔数30％的条件下，一些N-取代基-3-胺基丙烯醛的收率达到95％以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
N,N-二正丙基-3-胺基丙炔醛的合成
于500mL高压釜中加入11.5g(0.125mol)3-氯丙烯醇与12.63g(0.125mol)二正丙胺，再加入22.8g(0.15mol)DBU、4.35g(0.05mol)γ晶型二氧化锰及150mL甲醇。升温至60℃，打开机械搅拌并通入空气使压力至2.0MPa，然后调节空气的出气量为150mL/min，保温反应10h，并用气相色谱跟踪监测反应进度至反应结束，反应液冷却至室温(20℃)，泄压，抽滤，滤液减压脱溶得N,N-二正丙基-3-胺基丙炔醛粗品，最后减压蒸馏收集125～130℃范围组分得到18.83g黄色液体，收率97.2％，纯度99.0％。
MS m/z(％)：155(M+,100.0),138(38.0),112(19.0),70(62.0),56(71.0).1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:8.81(d,J＝7.5Hz,1H),6.83(d,J＝13Hz,1H),4.92(dd,J＝8.5Hz,J＝13Hz,1H),3.01(t,J＝6.0Hz,2H),2.88(t,J＝7.5Hz,2H),1.43-1.36(m,4H),0.68(t,J＝7.5Hz,6H).
实施例1～30
N,N-二正丙基-3-胺基丙炔醛的合成
实验操作同实施例1，改变催化剂种类、反应温度、反应时间、投料比、缚酸剂种类、反应压力、溶剂用量等条件，所得结果如表1(实施例1～30)。
表1 N,N-二异丙基-3-胺基丙炔醛的合成
实施例31～36
实验操作同实施例1，在其他条件不变的情况下，改变仲胺上的取代基，所得结果如表2(实施例31～36)。
表2 N-取代基-3-胺基丙炔醛的合成
实施例31
实验步骤同实施例1，最后通过减压蒸馏收集160～165℃范围组分得到1.6g无色透明液体。
实施例32
实验步骤同实施例1，最后通过减压蒸馏收集120～125℃范围组分得到5.9g淡黄色透明液体。
实施例33
实验步骤同实施例1，最后通过减压蒸馏收集148～150℃范围组分得到18.4g黄色透明液体。
实施例34
实验步骤同实施例1，最后通过减压蒸馏收集158～160℃范围组分得到14.2g无色透明液体。
实施例35
实验步骤同实施例1，最后通过减压蒸馏收集144～145℃范围组分得到14.6g淡黄色透明液体。
实施例36
实验步骤同实施例1，最后通过减压蒸馏收集132～135℃范围组分得到9.0g无色透明液体。