一种胺的烷基化方法与流程

本发明涉及一种胺的烷基化方法。

背景技术：

含氮化合物广泛存在于化工与生命体系之中。比如有机合成的骨架，材料化学，农作物和药物分子。传统的方法有用卤代烃和胺发生亲核反应，但是除去卤代烃往往有毒且不稳定外，还不可避免地产生副产物季胺盐。鉴于此，科学家们致力于发展更加友好的催化体系。早期主要致力于酰胺的还原。在这方面Nagashima在21世纪头十年做出了突出的贡献。从最初使用贵重金属Ru，逐步发展到便宜无毒的Fe。后来Beller发展了Zn(OAc)₂体系，Chunming Cui的Cs₂CO₃体系，Cantat的B(C₆F₅)₃体系。到了2014年，beller用羧酸作底物，Karstedt’s catalyst催化的一锅法N烷基化，将原来的两步法改进为一步法。而且相比卤代烷，羧酸基本无毒且大部份已经商业化。2015年，Yao Fu首次使用非金属催化剂B(C₆F₅)₃完成这个反应。2016年，Ross M.Denton使用[Ir(COD)Cl]₂在空气中完成这个反应。总结以上方法，可以看出在最近发展的一锅法中，仍然存在贵重金属，操作需无水无氧等问题。而且在对其底物普适性的分析中，明显看出以上方法对芳香类羧酸的兼容性不是很好。因此，寻找新的廉价催化剂，易操作，可兼容更多底物的方法依然重要。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种新的胺的烷基化催化方法，以解决现有的胺的烷基化方法中所用烷基化试剂毒性高，或催化剂昂贵等缺点，从而为N烷基化的制备提供另一种廉价、高效的途径。

为了达到上述目的，本发明提供了一种胺的烷基化方法，其特征在于，包括将伯胺或仲胺、羧酸、还原剂、催化剂以及溶剂加入到反应容器中，在100℃-120℃进行反应，得到伯胺或仲胺的烷基化产物；其中，所述的还原剂为苯硅烷，所述的催化剂为碳酸盐。

优选地，所述的碳酸盐为碳酸铯。

优选地，所述的羧酸为苯甲酸，2-氟苯甲酸，2-硝基苯甲酸，2-氯苯甲酸和4-溴苯甲酸中的至少一种。

优选地，所述的伯胺是苯胺，苄胺和4-甲氧基苯胺中的至少一种。

优选地，所述的仲胺是N-甲基苯胺、吗啉和哌啶中的至少一种。

优选地，所述的溶剂为丁醚。

优选地，所述的伯胺或仲胺和羧酸的摩尔比为1∶4-5。

优选地，所述的伯胺或仲胺和苯硅烷的摩尔比为1∶4-5。

优选地，所述的伯胺或仲胺和碳酸盐的摩尔比为1∶0.01-0.05。

优选地，所述的催化剂的用量为伯胺或仲胺的2mol％-8mol％。

优选地，所述的反应时间为24-72h。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明以碳酸盐为催化剂，各类羧酸作底物，苯硅烷作为还原剂，各类伯胺或仲胺在丁醚溶剂中转变为相应的烷基化产物。本发明具有成本低、毒性低、产率高的优点。

附图说明

图1a为实施例1的烷基化产物的核磁H谱图；

图1b为实施例1的烷基化产物的核磁F谱图；

图1c为实施例1的烷基化产物的核磁C谱图；

图2a为实施例2的烷基化产物的核磁H谱图；

图2b为实施例2的烷基化产物的核磁F谱图；

图2c为实施例2的烷基化产物的核磁C谱图；

图3a为实施例3的烷基化产物的核磁H谱图；

图3b为实施例3的烷基化产物的核磁C谱图；

图4a为实施例4的烷基化产物的核磁H谱图；

图4b为实施例4的烷基化产物的核磁C谱图；

图5a为实施例5的烷基化产物的核磁H谱图；

图5b为实施例5的烷基化产物的核磁F谱图；

图5c为实施例5的烷基化产物的核磁C谱图；

图6a为实施例6的烷基化产物的核磁H谱图；

图6b为实施例6的烷基化产物的核磁F谱图；

图6c为实施例6的烷基化产物的核磁C谱图；

图7a为实施例7的烷基化产物的核磁H谱图；

图7b为实施例7的烷基化产物的核磁C谱图；

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

通过胺的烷基化方法制备N-甲基-N-苯基-3-氟苄胺：

1)在空气中将1mmol N-甲基苯胺，5equiv还原剂苯硅烷(5mmol)，4.6equvi 3-氟苯甲酸(4.6mmol)，5mol％催化剂碳酸铯(以N-甲基苯胺为基准)，5ml丁醚加入到50ml schlenk管中。

2)于120℃回流反应24小时。

3)反应结束后，用石油醚/乙酸乙酯(体积比为10∶1)作淋洗剂过硅胶柱分离提纯，得到N-甲基苯胺的烷基化产物：N-甲基-N-苯基-3-氟苄胺。称重得产率88％。其H，F，C谱分别如图1a-1c所示。

实施例2

通过胺的烷基化方法制备N-甲基-N-苯基-4-三氟甲基苄胺：

1)在空气中将1mmolN-甲基苯胺，5equiv还原剂苯硅烷(5mmol)，4.6equvi 3-三氟甲基苯甲酸(4.6mmol)，5mol％催化剂碳酸铯(以N-甲基苯胺为基准)，5ml丁醚加入到50ml schlenk管中。

2)于120℃回流反应48小时。

3)反应结束后，用石油醚/乙酸乙酯(体积比为10∶1)作淋洗剂过硅胶柱分离提纯，得到N-甲基苯胺的烷基化产物：N-甲基-N-苯基-4-三氟甲基苄胺。称重得产率91％。其H，F，C谱分别如图2a-2c所示。

实施例3

通过胺的烷基化方法制备N-甲基-N-苄基-4-甲基苯胺：

1)在空气中将1mmolN-甲基苯胺，5equiv还原剂苯硅烷((5)mmol)，4.6equvi 4-甲基苯甲酸((4.6)mmol)，5mol％催化剂碳酸铯(以N-甲基苯胺为基准)，5ml丁醚加入到50ml schlenk管中。

2)于120℃回流反应24小时。

3)反应结束后，用石油醚/乙酸乙酯(体积比为10∶1)作淋洗剂过硅胶柱分离提纯，得到N-甲基苯胺的烷基化产物：N-甲基-N-苄基-4-甲基苯胺。称重得产率90％。其H，C谱分别如图3a-3b所示。

实施例4

通过胺的烷基化方法制备N-甲基-N-4-溴苯基苄胺：

1)在空气中将1mmolN-甲基4-溴苯胺，5equiv还原剂苯硅烷((5)mmol)，4.6equvi苯甲酸(4.6mmol)，5mol％碳酸铯(以N-甲基4-溴苯胺为基准)，5ml丁醚加入到50ml schlenk管中。

2)于120℃回流反应24小时。

3)反应结束后，用石油醚/乙酸乙酯(体积比为10∶1)作淋洗剂过硅胶柱分离提纯，得到N-甲基-4-溴苯胺的烷基化产物：N-甲基-N-4-溴苯基苄胺。称重得产率98％。其H，C谱分别如图4a-4b所示。

实施例5

通过胺的烷基化方法制备N-甲基-N-苯基全氟苄胺：

1)在空气中将1mmolN-甲基苯胺，5equiv还原剂苯硅烷(5mmol)，4.6equvi全氟苯甲酸(4.6mmol)，5mol％催化剂碳酸铯(以N-甲基苯胺为基准)，5ml丁醚加入到50ml schlenk管中。

2)于120℃回流反应48小时。

3)反应结束后，用石油醚/乙酸乙酯(体积比为10∶1)作淋洗剂过硅胶柱分离提纯，得到N-甲基苯胺的烷基化产物：N-甲基-N-苯基全氟苄胺，称重得产率80％。其H，F，C谱分别如图5a-5c所示。

实施例6

通过胺的烷基化方法制备N-甲基-N-苯基-2，2-二氟-3，3，3-三氟丙胺：

1)在空气中将1mmolN-甲基苯胺，5equiv还原剂苯硅烷(5mmol)，4.6equvi五氟丙酸(4.6mmol)，5mol％催化剂碳酸铯(以N-甲基苯胺为基准)，5ml丁醚加入到50mlschlenk管中。

2)于120℃回流反应72小时。

3)反应结束后，用石油醚/乙酸乙酯(体积比为10∶1)作淋洗剂过硅胶柱分离提纯，得到N-甲基苯胺的烷基化产物：N-甲基-N-苯基-2，2-二氟-3，3，3-三氟丙胺，称重得产率60％。其H，F，C谱分别如图6a-6c所示。

LCMS(ESI)calcd for C₁₀H₁₀NF₅H⁺[(M+H)⁺]240.0806，found 240.0805。

实施例7

通过胺的烷基化方法制备二苄胺：

1)在空气中将1mmol苄胺，5equiv还原剂苯硅烷(5mmol)，4.6equvi苯甲酸(4.6mol)，5mol％催化剂碳酸铯(以苄胺为基准)，5ml丁醚加入到50ml schlenk管中。

2)于120℃回流反应48小时。

3)反应结束后，用石油醚/乙酸乙酯(体积比为10∶1)作淋洗剂过硅胶柱分离提纯，得到苄胺的烷基化产物：二苄胺，称重得产率60％。其H，C谱分别如图7a-7b所示。