羟基化邻菲罗啉铜配合物/O2催化氧化醇和胺交叉偶联合成亚胺的方法与流程

文档序号:11191454

本发明属于醇和胺交叉偶联合成亚胺的技术领域,具体涉及一种以羟基化邻菲罗啉铜配合物作为催化剂,绿色的O2作为氧化剂,催化氧化醇和胺交叉偶联反应合成亚胺的方法。



背景技术:

亚胺,又称席夫碱,是一类含C=N不饱和双键的非常重要的有机合成中间体,由于可以发生环化、还原、加成、缩合等有机反应,从而可以进一步构建药物、工业、生物及天然产物。因此,人们对亚胺的合成和应用一直都有很大的兴趣。

传统上,亚胺一般是由羰基化合物(醛或酮)与一级胺缩合而成。该过程中往往都需要脱水剂及路易斯酸作催化剂,而醛、酮通常是由醇选择氧化获得,而且醇比羰基化合物更绿色化,如更广泛的范围、更容易获得、更稳定、更便宜、毒性更小和更容易处理等。因此直接用醇和胺交叉偶联合成亚胺显然是更有实际意义的方法。其中,用绿色的空气或氧气作为氧化剂已被广泛的应用。所用的催化剂主要分为:金属催化剂(Ru、Os、Pd、Pt、Au、Co、Mn、Cu等)、无金属催化剂、光催化剂、仿生催化剂。与贵金属相比,金属铜具有储存丰富、廉价易得、毒性低等特点,所以铜催化剂在合成亚胺反应中得到了广泛关注。

现有方法中用铜盐作催化剂时,往往需要加入额外的有机配体和碱,以及昂贵的氮氧自由基作助催化剂,反应温度高并且反应时间较长,产物的选择性差等,这些都阻碍了其催化体系的实际应用。

除了铜盐外,铜配合物也可用作催化剂。但是反应中仍需再加入额外的碱,高温、较长的反应时间、狭窄的醇底物的范围限制了配合物作催化剂的最终应用。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题在于提供一种不需要额外加入有机配体、碱、氮氧自由基,在常温条件下高效、快速的实现醇和胺的交叉偶联合成亚胺的方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是:以羟基化邻菲罗啉铜配合物为催化剂,将式1所示的醇与式2所示的胺按摩尔比为1:1.1~1.5加入有机溶剂中,在一个标准大气压的O2气氛中常温反应,得到式3所示的亚胺。

式中R1代表苯基、卤代苯基、烷基取代苯基、烷氧基取代苯基、4-甲硫基苯基、C6H5CH=CH、环烷基、吡啶基、呋喃基中的任意一种;R2代表苯基、烷基取代苯基、烷氧基取代苯基、烷基、环烷基中的任意一种。

上述的R1优选苯基、卤代苯基、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环烷基、吡啶基、呋喃基中的任意一种,R2优选苯基、C1~C4烷基取代苯基、C1~C4烷氧基取代苯基、C4~C6烷基、C5~C6环烷基中的任意一种。

上述的羟基化邻菲罗啉铜配合物的加入量优选为醇摩尔量的2%~3%。

上述的有机溶剂为乙腈、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺中的任意一种。

上述的羟基化邻菲罗啉铜配合物(Cu2(ophen)2)根据文献Syntheses,Crystal Structures,and Physical Properties of Dinuclear Copper(I)and Tetranuclear Mixed-Valence Copper(I,II)Complexes with Hydroxylated Bipyridyl-Like Ligands(Chem.-Eur.J.,2002,8:3187-3194.)中的方法合成,其具有以下两大特点:(1)有配位不饱和的金属中心,分子中存在弱的Cu(I)-Cu(I)成键作用,在适当的条件下,弱的金属-金属键可以被打断,使Cu中心成为催化氧化的活性位点;(2)容易被单电子氧化至CuICuII(ophen)2的混合价态。

本发明采用廉价易得的Cu2(ophen)2作催化剂,以绿色的O2作氧化剂,在室温条件下,即可高效和快速的实现醇和胺的交叉偶联,并且避免了氮氧自由基和碱的使用,反应选择性高,底物适用范围较广,具有很大的工业应用的潜能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详细说明,但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1

将50μL(0.5mmol)苯甲醇、65μL(0.6mmol)卞胺、0.0065g(0.0125mmol)Cu2(ophen)2、2mL DMF依次加入到10mL圆底烧瓶中,在一个标准大气压的O2气氛中常温反应12小时。经气相色谱检测(HP-5毛细管柱,以氮气作载气流速为1.0mL/min,柱温:初始温度40℃(维持4min),以20℃/min升温至285℃(维持2min),进样口温度:270℃,检测器器温度:300℃),苯甲醇的转化率为92%,产物N-苄基苯甲醛亚胺的收率为90%。

实施例2

在实施例1中,所用的苯甲醇用等摩尔4-甲硫基苯甲醇替换,其他步骤与实施例1相同,经气相色谱检测,4-甲硫基苯甲醇的转化率为99%,产物N-苄基-4-甲硫基苯甲醛亚胺的收率为97%。

实施例3

在实施例1中,所用的苯甲醇用等摩尔4-甲氧基苯甲醇替换,其他步骤与实施例1相同,经气相色谱检测,4-甲氧基苯甲醇的转化率为89%,产物N-苄基-4-甲氧基苯甲醛亚胺的收率为88%。

实施例4

在实施例1中,所用的苯甲醇用等摩尔2-甲氧基苯甲醇替换,其他步骤与实施例1相同,经气相色谱检测,2-甲氧基苯甲醇的转化率>99%,产物N-苄基-2-甲氧基苯甲醛亚胺的收率为98%。

实施例5

在实施例1中,所用的苯甲醇用等摩尔4-氯苯甲醇替换,其他步骤与实施例1相同,经气相色谱检测,4-氯苯甲醇的转化率为87%,产物N-苄基-4-氯苯甲醛亚胺的收率为84%。

实施例6

在实施例1中,所用的苯甲醇用等摩尔4-溴苯甲醇替换,其他步骤与实施例1相同,经气相色谱检测,4-溴苯甲醇的转化率为85%,产物N-苄基-4-溴苯甲醛亚胺的收率为84%。

实施例7

在实施例1中,所用的苯甲醇用等摩尔肉桂醇替换,其他步骤与实施例1相同,经气相色谱检测,肉桂醇的转化率为93%,产物N-苄基-肉桂醛亚胺的收率为90%。

实施例8

在实施例1中,所用的苯甲醇用等摩尔3-吡啶甲醇替换,其他步骤与实施例1相同,经气相色谱检测,3-吡啶甲醇的转化率为96%,产物N-苄基-3-吡啶甲醛亚胺的收率为92%。

实施例9

在实施例1中,所用的苯甲醇用等摩尔2-呋喃甲醇替换,其他步骤与实施例1相同,经气相色谱检测,2-呋喃甲醇的转化率为75%,产物N-苄基-2-呋喃甲醛亚胺的收率为70%。

实施例10

在实施例1中,所用的苯甲醇用等摩尔环己甲醇替换,其他步骤与实施例1相同,经气相色谱检测,环己甲醇的转化率为99%,产物N-苄基环己甲醛亚胺的收率为97%。

实施例11

在实施例1中,所用的苄胺用等摩尔正己胺替换,其他步骤与实施例1相同,经气相色谱检测,苯甲醇的转化率为97%,产物N-正己基苯甲醛亚胺的收率为95%。

实施例12

在实施例1中,所用的苄胺用等摩尔环己甲胺替换,其他步骤与实施例1相同,经气相色谱检测,苯甲醇的转化率为98%,产物N-环己基亚甲基苯甲醛亚胺的收率为95%。

实施例13

在实施例1中,所用的苄胺用等摩尔4-甲氧基苄胺替换,其他步骤与实施例1相同,经气相色谱检测,苯甲醇的转化率为83%,产物N-4-甲氧基苄基苯甲醛亚胺的收率为82%。

为了确定本发明的工艺条件发明人进行了大量的实验室研究试验,具体实验情况如下:

将50μL(0.5mmol)苯甲醇、65μL(0.6mmol)卞胺、催化剂、碱、2mL溶剂依次加入到10mL圆底烧瓶中,在空气气氛或氧气气氛中常温反应12小时。采用气相色谱检测(HP-5毛细管柱,以氮气作载气流速为1.0mL/min,柱温:初始温度40℃(维持4min),以20℃/min升温至285℃(维持2min),进样口温度:270℃,检测器器温度:300℃)苯甲醇的转化率,结果见表1。

表1 苯甲醇和苄胺交叉偶联反应条件

注:表中NaOH加入量为0.5mmol,phen表述邻菲罗啉。

由表1可见,在溶剂乙腈、THF、DMF中,以Cu2(ophen)2为催化剂,氧气作氧化剂,在无需加入额外碱的情况下,常温反应12小时,苯甲醇和苄胺交叉偶联反应合成N-苄基苯甲醛亚胺,苯甲醇的转化率均可达到90%左右。

再多了解一些
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