一种酰胺类化合物的制备方法

1.本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种酰胺类化合物的制备方法。


背景技术：

2.伯胺选择性氧化生成酰胺类化合物是有机合成中很重要的一个步骤，特别是在一些重要的高价值化合物合成中(例如生物活性分子、天然产物以及其他重要天然产物的工业材料)，高纯酰胺类化合物的合成是关键步骤。
3.传统由伯胺选择性氧化制备酰胺类化合物的方法主要分为两大类，一是由ru、cu以及其它过渡金属与配体结合的均相催化剂，该类催化剂虽然活性较高，但存在较多的缺点，例如选择性较差，有较多副产物腈、醛和羧酸的形成，并且催化剂较为敏感和极其不稳定、分离回收困难、不可重复使用等(xu w,jiangy,fu h.synlett.2012,23,801
–
804.；yadav s,reshi n u d,pal s,beraj k.catal.sci.technol.2021,11,7018
–
7028.)；二是研究较多的非均相催化剂，此类催化剂包括ru(oh)
x
/al2o3、金纳米粒子、金纳米团簇、纳米氧化锰等，但是常需要在高氧压(o2压力大于10bar)条件下制备，反应危险系数高，限制了其工业化应用(kim j w,yamaguchi k,mizuno n.angew.chem.int.ed.2008,47,9249
–
9251；wang h,wang l,wang s,dong x,et al.chemcatchem 2019,11,401
–
406.)。因此，提供一种产物选择性高且反应条件安全的酰胺类化合物的制备方法具有重要的意义。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种酰胺类化合物的制备方法，本发明提供的制备方法产物选择性高且反应条件安全。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供了一种酰胺类化合物的制备方法，包括以下步骤：
7.将伯胺化合物、纳米多孔钯、碱性试剂和溶剂混合，在空气中进行选择性氧化反应，得到具有式i所示结构的酰胺类化合物；
[0008][0009]
所述伯胺化合物中r与式i中r相同，所述r为芳基或烷基。
[0010]
优选的，所述芳基包括苯基、烷基取代苯基、烷氧基取代苯基、卤素取代苯基、羟基取代苯基、硝基取代苯基、氨基取代苯基、三氟甲基取代苯基、噻吩基、吡啶基、呋喃基或萘基；所述烷基包括c1～c20烷基。
[0011]
优选的，所述伯胺化合物与纳米多孔钯的摩尔比为1：(0.01～0.5)。
[0012]
优选的，所述纳米多孔钯的孔径为1～50nm。
[0013]
优选的，所述伯胺化合物与碱性试剂的摩尔比为1：(0.1～10)。
[0014]
优选的，所述碱性试剂包括碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属醇化物和有机
胺中的一种或几种。
[0015]
优选的，所述溶剂包括水、乙醚、乙腈、二甲基亚砜、二氧六环、三乙胺、四氢呋喃、甲苯、乙醇、异丙醇、叔丁醇、三氯甲烷、二氯甲烷、丙酮和n,n-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
[0016]
优选的，所述选择性氧化反应的温度为0～150℃，时间为12～36h。
[0017]
优选的，所述选择性氧化反应后还包括将所得选择性氧化反应液进行分离纯化，所述分离纯化包括重结晶或柱层析。
[0018]
优选的，所述重结晶用有机溶剂包括氯仿、环己烷、二氧六环、苯、甲苯、乙醇、石油醚、乙腈、n,n-二甲基甲酰胺、四氢呋喃和乙酸乙酯中的一种或几种；
[0019]
所述柱层析采用的固定相包括硅胶或碱性氧化铝；所述柱层析用洗脱剂包括大极性-小极性混合溶剂；所述洗脱剂中大极性溶剂与小极性溶剂的体积比为1：(1～50)；所述大极性溶剂包括乙酸乙酯、二氯甲烷或甲醇；所述小极性溶剂包括石油醚、正己烷或乙酸乙酯。
[0020]
本发明提供了一种酰胺类化合物的制备方法，包括以下步骤：将伯胺化合物、纳米多孔钯、碱性试剂和溶剂混合，在空气中进行选择性氧化反应，得到具有式i所示结构的酰胺类化合物；所述伯胺化合物中r与式i中r相同，所述r为芳基或烷基。本发明提供的制备方法以纳米多孔钯作为催化剂，纳米多孔钯催化剂具有纳米尺度的三维双连续的多孔结构，其结构特征是内部具有大量连通的纳米孔隙，比表面积大，而且，纳米多孔钯催化剂表面存在大量的台阶原子和低配位原子，可以提供较多的催化活性位点，因此其对于伯胺化合物选择性氧化制备酰胺类化合物的催化活性高且催化稳定性高，产物选择性和收率高；纳米多孔钯易回收利用，重复利用多次催化效果没有明显降低。本发明以空气作为氧化剂，反应条件安全性高，环境友好，生产成本低，适宜工业化生产。如实施例测试结果所示，本发明提供的制备方法产物的选择性高达100％，收率高达95％。
具体实施方式
[0021]
本发明提供了一种酰胺类化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0022]
将伯胺化合物、纳米多孔钯、碱性试剂和溶剂混合，在空气中进行选择性氧化反应，得到具有式i所示结构的酰胺类化合物；
[0023][0024]
所述伯胺化合物中r与式i中r相同，所述r为芳基或烷基。
[0025]
在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
[0026]
在本发明中，所述芳基优选包括苯基、烷基取代苯基、烷氧基取代苯基、卤素取代苯基、羟基取代苯基、硝基取代苯基、氨基取代苯基、三氟甲基取代苯基、噻吩基、吡啶基、呋喃基或萘基。在本发明中，所述烷基和烷基取代苯基中的烷基独立优选为c1～c20烷基，更优选包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基或戊基，所述烷基取代基的取代位点优选包括邻、间或对位。在本发明中，所述卤素取代苯基中的卤素优选包括氟、氯、溴或碘，所述
卤素取代基的取代位点优选包括邻、间或对位。
[0027]
在本发明中，所述酰胺类化合物优选具有以下所示结构中的任意一种：
[0028][0029]
在本发明中，所述纳米多孔钯(pdnpore)的孔径优选为1～50nm，更优选为10～40nm，进一步优选为20～30nm。在本发明中，所述伯胺化合物与纳米多孔钯的摩尔比优选为1：(0.01～0.5)，更优选为1：(0.05～0.45)，进一步优选为1：(0.1～0.4)，最优选为1：(0.2～0.3)。
[0030]
在本发明中，所述碱性试剂优选包括碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属醇化物和有机胺中的一种或几种，更优选包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠、叔丁醇钾、二乙胺和三乙胺中的一种或几种。在本发明中，所述伯胺化合物与碱性试剂的摩尔比优选为1：(0.1～10)，更优选为1：(1～8)，进一步优选为1：(3～7)，最优选为1：(4～5)。
[0031]
在本发明，所述空气的压力优选为1atm。
[0032]
在本发明中，所述溶剂优选包括水、醚溶剂、腈类溶剂、砜类溶剂、杂环类溶剂、有机胺类溶剂、苯类溶剂、醇类溶剂、卤代烃类溶剂、酮类溶剂和酰胺类溶剂中的一种或几种，更优选包括水、乙醚、乙腈、二甲基亚砜、二氧六环、三乙胺、四氢呋喃、甲苯、乙醇、异丙醇、叔丁醇、三氯甲烷、二氯甲烷、丙酮和n,n-二甲基甲酰胺中的一种或几种。在本发明中，所述伯胺类化合物的物质的量和溶剂的体积之比优选为0.01～2mmol：1ml，更优选为0.1～1.5mmol：1ml，进一步优选为0.5～1mmol：1ml。
[0033]
在本发明中，所述选择性氧化反应的温度优选为0～150℃，更优选为40～120℃，进一步优选为50～100℃；所述选择性氧化反应的时间优选为12～36h，更优选为12～30h，进一步优选为20～25h。在本发明中，所述选择性氧化反应过程中发生的反应如下：
[0034][0035]
在本发明中，所述选择性氧化反应后还包括将所得选择性氧化反应液进行分离纯化，得到酰胺类化合物；所述分离纯化优选包括重结晶或柱层析。在本发明中，所述柱层析采用的固定相优选包括硅胶或碱性氧化铝；所述柱层析用洗脱剂优选包括大极性-小极性混合溶剂；所述洗脱剂中大极性溶剂与小极性溶剂的体积比优选为1：(1～50)，更优选为1：(1～30)，进一步优选为1：(1～20)；所述大极性溶剂优选包括乙酸乙酯、二氯甲烷或甲醇；所述小极性溶剂优选包括石油醚、正己烷或乙酸乙酯；所述洗脱剂优选包括乙酸乙酯-石油醚混合溶剂、乙酸乙酯-正己烷混合溶剂、二氯甲烷-石油醚混合溶剂、二氯甲烷
‑‑
正己烷混合溶剂、甲醇-石油醚混合溶剂或甲醇-乙酸乙酯混合溶剂。
[0036]
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]
实施例1
[0038]
苯甲酰胺的合成
[0039]
在25ml反应器中加入催化剂pdnpore(1.6mg,3mol％)、底物苯甲胺(53.58mg,0.5mmol)和叔丁醇钠(48.05mg,0.5mmol)，然后加入3ml乙醇溶剂，反应器敞口放置于空气中，在50℃、搅拌条件下选择性氧化反应24h，柱层析分离纯化(硅胶，200～300目；洗脱剂：体积比为1：5的乙酸乙酯-石油醚)，得到苯甲酰胺(48.46mg，产率80％，选择性100％)。
[0040]1h nmr(dmso-d6,500mhz)δ8.00(b,1h),7.90-7.88(m,2h),7.53-7.50(m,1h),7.46-7.43(m,2h),7.39(b,1h)。
[0041]
实施例2
[0042]
苯甲酰胺的合成
[0043]
在25ml反应器中加入催化剂pdnpore(2.7mg,5mol％)、底物苯甲胺(53.58mg,0.5mmol)和叔丁醇钾(112.21mg,1.0mmol)，然后加入3ml叔丁醇溶剂，反应器敞口放置于空气中，在80℃、搅拌条件下选择性氧化反应24h，柱层析分离纯化(硅胶，200～300目；洗脱剂：体积比为1：5的乙酸乙酯-石油醚)，得到苯甲酰胺(57.54mg，产率95％，选择性100％)。
[0044]1h nmr(dmso-d6,500mhz)δ8.00(b,1h),7.90-7.88(m,2h),7.53-7.50(m,1h),7.46-7.43(m,2h),7.39(b,1h)。
[0045]
对比例1
[0046]
苯甲酰胺的合成
[0047]
在25ml反应器中加入催化剂pdnpore(2.7mg,5mol％)、底物苯甲胺(53.58mg,0.5mmol)和叔丁醇钾(112.21mg,1.0mmol)，然后加入3ml叔丁醇溶剂，反应器敞口放置于空气中，170℃、搅拌条件下选择性氧化反应24h，柱层析分离纯化(硅胶，200～300目；洗脱剂：体积比为1：5的乙酸乙酯-石油醚)，得到苯甲酰胺(21.20mg，产率35％，选择性40％)。
[0048]1h nmr(dmso-d6,500mhz)δ8.00(b,1h),7.90-7.88(m,2h),7.53-7.50(m,1h),7.46-7.43(m,2h),7.39(b,1h)。
[0049]
对比例2
[0050]
苯甲酰胺的合成
[0051]
在25ml反应器中加入催化剂pdnpore(2.7mg,5mol％)、底物苯甲胺(53.58mg,0.5mmol)和叔丁醇钾(112.21mg,1.0mmol)，然后加入3ml叔丁醇溶剂，反应器敞口放置于空气中，在80℃、搅拌条件下选择性氧化反应10h，柱层析分离纯化(硅胶，200～300目；洗脱剂：体积比为1：5的乙酸乙酯-石油醚)，得到苯甲酰胺(27.86mg，产率46％，选择性75％)。
[0052]1h nmr(dmso-d6,500mhz)δ8.00(b,1h),7.90-7.88(m,2h),7.53-7.50(m,1h),7.46-7.43(m,2h),7.39(b,1h)。
[0053]
对比例3
[0054]
苯甲酰胺的合成
[0055]
在25ml反应器中加入商用催化剂pd/c(2.7mg,5mol％)、底物苯甲胺(53.58mg,0.5mmol)和叔丁醇钾(112.21mg,1.0mmol)，然后加入3ml叔丁醇溶剂，反应器敞口放置于空气中，在80℃、搅拌条件下选择性氧化反应24h，柱层析分离纯化(硅胶，200～300目；洗脱
剂：体积比为1：5的乙酸乙酯-石油醚)，得到苯甲酰胺(18.17mg，产率30％，选择性34％)。
[0056]1h nmr(dmso-d6,500mhz)δ8.00(b,1h),7.90-7.88(m,2h),7.53-7.50(m,1h),7.46-7.43(m,2h),7.39(b,1h)。
[0057]
对比例4
[0058]
苯甲酰胺的合成
[0059]
在25ml反应器中加入催化剂pd/caco3(2.7mg,5mol％)、底物苯甲胺(53.58mg,0.5mmol)和叔丁醇钾(112.21mg,1.0mmol)，然后加入3ml叔丁醇溶剂，反应器敞口放置于空气中，在80℃、搅拌条件下选择性氧化反应24h，柱层析分离纯化(硅胶，200～300目；洗脱剂：体积比为1：5的乙酸乙酯-石油醚)，得到苯甲酰胺(10.90mg，产率18％，选择性21％)。
[0060]1h nmr(dmso-d6,500mhz)δ8.00(b,1h),7.90-7.88(m,2h),7.53-7.50(m,1h),7.46-7.43(m,2h),7.39(b,1h)。
[0061]
对比例5
[0062]
苯甲酰胺的合成
[0063]
在25ml反应器中加入催化剂pdnpore(2.7mg,5mol％)、底物苯甲胺(750.12mg,7mmol)和叔丁醇钾(112.21mg,1.0mmol)，然后加入3ml叔丁醇溶剂，反应器敞口放置于空气中，在80℃、搅拌条件下选择性氧化反应24h，柱层析分离纯化(硅胶，200～300目；洗脱剂：体积比为1：5的乙酸乙酯-石油醚)，得到苯甲酰胺(356.15mg，产率42％，选择性65％。
[0064]1h nmr(dmso-d6,500mhz)δ8.00(b,1h),7.90-7.88(m,2h),7.53-7.50(m,1h),7.46-7.43(m,2h),7.39(b,1h)。
[0065]
对比例6
[0066]
苯甲酰胺的合成
[0067]
在25ml反应器中加入催化剂pdnpore(0.27mg,0.5mol％)、底物苯甲胺(53.58mg,0.5mmol)和叔丁醇钾(112.21mg,1.0mmol)，然后加入3ml叔丁醇溶剂，反应器敞口放置于空气中，在80℃、搅拌条件下选择性氧化反应24h，柱层析分离纯化(硅胶，200～300目；洗脱剂：体积比为1：5的乙酸乙酯-石油醚)，得到苯甲酰胺(6.66mg，产率11％，选择性100％)。
[0068]1h nmr(dmso-d6,500mhz)δ8.00(b,1h),7.90-7.88(m,2h),7.53-7.50(m,1h),7.46-7.43(m,2h),7.39(b,1h)。
[0069]
对比例7
[0070]
苯甲酰胺的合成
[0071]
在25ml反应器中加入催化剂pdnpore(2.7mg,5mol％)、底物苯甲胺(53.58mg,0.5mmol)和叔丁醇钾(673.27mg,6.0mmol)，然后加入3ml叔丁醇溶剂，反应器敞口放置于空气中，在80℃、搅拌条件下选择性氧化反应24h，柱层析分离纯化(硅胶，200～300目；洗脱剂：体积比为1：5的乙酸乙酯-石油醚)，得到苯甲酰胺(43.61mg，产率72％，选择性85％)。
[0072]1h nmr(dmso-d6,500mhz)δ8.00(b,1h),7.90-7.88(m,2h),7.53-7.50(m,1h),7.46-7.43(m,2h),7.39(b,1h)。
[0073]
实施例3
[0074]
4-甲基苯甲酰胺的合成
[0075]
在25ml反应器中加入催化剂pdnpore(5.4mg,10mol％)、底物4-甲基苯甲胺(121.18mg,1mmol)和氢氧化钠(80.00mg,2mmol)，然后加入5mln,n-二甲基甲酰胺溶剂，反应器敞口放置于空气中，在70℃、搅拌条件下选择性氧化反应20h，柱层析分离纯化(硅胶，200～300目；洗脱剂：乙酸乙酯-正己烷)，得到4-甲基苯甲酰胺(113.54mg，产率84％，选择性98％)。将催化剂循环使用6次后，得到4-甲基苯甲酰胺(113.54mg，产率84％，选择性98％)。
[0076]1h nmr(dmso-d6,500mhz)δ7.80(d,j＝8.0hz,2h),7.24(d,j＝8.0hz,2h),2.33(s,3h).
[0077]
实施例4
[0078]
4-甲基苯甲酰胺的合成
[0079]
在25ml反应器中加入催化剂pdnpore(1.1mg,2mol％)、底物4-甲基苯甲胺(36.35mg,0.3mmol)和碳酸钠(63.59mg,0.6mmol)，然后加入5ml乙腈溶剂，反应器敞口放置于空气中，在50℃、搅拌条件下选择性氧化反应30h，柱层析分离纯化(硅胶，200～300目；洗脱剂：体积比为1：10的乙酸乙酯-正己烷)，得到4-甲基苯甲酰胺(30.82mg，产率76％，选择性97％)。
[0080]1h nmr(dmso-d6,500mhz)δ7.80(d,j＝8.0hz,2h),7.24(d,j＝8.0hz,2h),2.33(s,3h).
[0081]
实施例5
[0082]
4-氟苯甲酰胺的合成
[0083]
在25ml反应器中加入催化剂pdnpore(2.7mg,5mol％)、底物4-氟苯甲胺(62.58mg,0.5mmol)和碳酸铯(162.91mg,0.5mmol)，然后加入6ml四氢呋喃溶剂，反应器敞口放置于空气中，在80℃、搅拌条件下选择性氧化反应24h，柱层析分离纯化(硅胶，200～300目；洗脱剂：体积比为1：20的乙酸乙酯-石油醚)，得到4-氟苯甲酰胺(61.22mg，产率88％，选择性99％)。将催化剂循环使用8次后，得到4-氟苯甲酰胺(61.22mg，产率88％，选择性99％)。
[0084]1h nmr(dmso-d6,500mhz)δ8.00(b,1h),7.97-7.92(m,2h),7.39(b,1h),7.30-7.26(m,2h).
[0085]
实施例6
[0086]
4-氟苯甲酰胺的合成
[0087]
在25ml反应器中加入催化剂pdnpore(2.7mg,5mol％)、底物4-氟苯甲胺(62.58mg,0.5mmol)和氢氧化钾(56.11mg,1mmol)，然后加入3ml二氧六环溶剂，反应器敞口放置于空气中，在70℃、搅拌条件下选择性氧化反应19h，柱层析分离纯化(硅胶，200～300目；洗脱剂：体积比为1：20的乙酸乙酯-石油醚)，得到4-氟苯甲酰胺(57.04mg，产率82％，选择性99％)。
[0088]1h nmr(dmso-d6,500mhz)δ8.00(b,1h),7.97-7.92(m,2h),7.39(b,1h),7.30-7.26(m,2h).
[0089]
实施例7
[0090]
3-吡啶酰胺的合成
[0091]
在25ml反应器中加入催化剂pdnpore(1.6mg,3mol％)、底物3-氨甲基吡啶(108.14mg,1mmol)和叔丁醇钾(224.42mg,2mmol)，然后加入5ml叔丁醇溶剂，反应器敞口放置于空气中，在60℃、搅拌条件下选择性氧化反应24h，柱层析分离纯化(硅胶，200～300目；洗脱剂：体积比为1：15的甲醇-石油醚)，得到3-吡啶酰胺(103.81mg，产率85％，选择性100％)。将催化剂循环使用10次后，得到3-吡啶酰胺(103.81mg，产率85％，选择性100％)。
[0092]1h nmr(dmso-d6,500mhz)δ9.05-9.02(m,1h),8.70(dd,j＝4.8,1.7hz,1h),8.22-8.20(m,1h),8.17(b,1h),7.61(b,1h),7.51-7.48(m,1h).
[0093]
实施例8
[0094]
3-吡啶酰胺的合成
[0095]
在25ml反应器中加入催化剂pdnpore(2.7mg,5mol％)、底物3-氨甲基吡啶(54.07mg,0.5mmol)和叔丁醇钾(112.21mg,1mmol)，然后加入3ml叔丁醇溶剂，反应器敞口放置于空气中，在80℃、搅拌条件下选择性氧化反应24h，柱层析分离纯化(硅胶，200～300目；洗脱剂：体积比为1：15的甲醇-石油醚)，得到3-吡啶酰胺(56.18mg，产率92％，选择性100％)。
[0096]1hnmr(dmso-d6,500mhz)δ9.05-9.02(m,1h),8.70(dd,j＝4.8,1.7hz,1h),8.22-8.20(m,1h),8.17(b,1h),7.61(b,1h),7.51-7.48(m,1h).
[0097]
实施例9
[0098]
2-萘酰胺的合成
[0099]
在25ml反应器中加入催化剂pdnpore(5.4mg,10mol％)、底物2-(氨甲基)萘(47.17mg,0.3mmol)和叔丁醇钠(96.10mg,1mmol)，然后加入3ml叔丁醇溶剂，反应器敞口放置于空气中，在80℃、搅拌条件下选择性氧化反应24h，柱层析分离纯化(硅胶，200～300目；洗脱剂：体积比为1：10的乙酸乙酯-石油醚)，得到2-萘酰胺(47.76mg，产率93％，选择性100％)。将催化剂循环使用10次后，得到2-萘酰胺(47.76mg，产率93％，选择性100％)。
[0100]1h nmr(dmso-d6,500mhz)δ8.54(s,1h),8.22(b,1h),8.02-7.95(m,4h),7.61-7.57(m,3h).
[0101]
实施例10
[0102]
2-萘酰胺的合成
[0103]
在25ml反应器中加入催化剂pdnpore(3.2mg,6mol％)、底物2-(氨甲基)萘(47.17mg,0.3mmol)和三乙胺(60.71mg,0.6mmol)，然后加入5ml乙醇溶剂，反应器敞口放置于空气中，在60℃、搅拌条件下选择性氧化反应24h，柱层析分离纯化(硅胶，200～300目；洗脱剂：体积比为1：10的乙酸乙酯-石油醚)，得到2-萘酰胺(44.68mg，产率87％，选择性100％)。
[0104]1h nmr(dmso-d6,500mhz)δ8.54(s,1h),8.22(b,1h),8.02-7.95(m,4h),7.61-7.57
(m,3h).
[0105]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。