【技术领域】
本发明涉及有机酰胺类化合物的应用催化合成领域，具体地说涉及一种以芳基重氮四氟硼酸盐与有机腈类化合物高效制备有机酰胺类化合物及其衍生物的制备方法。
背景技术：
有机酰胺类化合物是有机合成中的重要中间体。它们在药学结构物质、聚合物的中间体、光电材料、阻燃、农药的制备有着等方面广泛应用。酰胺键是自然界中发现的最基本的化学结构之一，它构成了重要的生物肽和蛋白质的骨架，存在于许多天然产物和药物等化合物中。2011年，对国际三大制药公司研发的化合物进行抽样统计，其中有接近54%的化合物都存在着酰胺键。
利用羧酸和有机胺在催化剂的作用下直接催化酰胺化反应，不添加任何活化试剂，这种方法可以避免使用活化试剂带来的诸多缺陷，是合成酰胺的理想的绿色途径。但这些方法均需要较长的反应时间以及较高的反应温度(>160oc)，且对底物要求较高，所以未能成为普遍采用。传统的酰胺合成方法是由羧酸以及更高反应活性的羧酸衍生物酰氯、酸酐以及酯与有机胺或氨气在适当温度下通过缩合反应得到。该方法原子经济性低，分离困难，伴生的副产物对环境造成污染，因此，改进酰胺的合成方法是近年来有机合成、制药和化工生产领域挑战性和迫切的课题之一。基于此，化学家对酰胺的合成进行了广泛研究，发现和发展了多种由各种原料获得酰胺的方法。除上述传统方法外，目前文献已报道的有机酰胺类化合物的合成方法主要包括：（1）利用卤代烃与胺以及一氧化碳高效实现羰基插入反应制备出对应的酰胺化合物；（2）利用含苄基取代的芳烃与胺以及一氧化碳高效实现羰基插入反应；（3）过渡金属催化炔烃与伯胺、水的高效偶联-水合反应；（4）过渡金属催化有机羧酸与叔胺类化合物通过c-n键断裂高效偶联制备有机酰胺类化合物的反应；（5）有机金属试剂
一种以芳基重氮四氟硼酸盐与腈制备有机酰胺类化合物的方法。
【技术领域】
本发明涉及有机酰胺类化合物的应用催化合成领域，具体地说涉及一种以芳基重氮四氟硼酸盐与有机腈类化合物高效制备有机酰胺类化合物及其衍生物的制备方法。
【背景技术】
有机酰胺类化合物是有机合成中的重要中间体。它们在药学结构物质、聚合物的中间体、光电材料、阻燃、农药的制备有着等方面广泛应用。酰胺键是自然界中发现的最基本的化学结构之一，它构成了重要的生物肽和蛋白质的骨架，存在于许多天然产物和药物等化合物中。2011年，对国际三大制药公司研发的化合物进行抽样统计，其中有接近54%的化合物都存在着酰胺键。
利用羧酸和有机胺在催化剂的作用下直接催化酰胺化反应，不添加任何活化试剂，这种方法可以避免使用活化试剂带来的诸多缺陷，是合成酰胺的理想的绿色途径。但这些方法均需要较长的反应时间以及较高的反应温度(>160oc)，且对底物要求较高，所以未能成为普遍采用。传统的酰胺合成方法是由羧酸以及更高反应活性的羧酸衍生物酰氯、酸酐以及酯与有机胺或氨气在适当温度下通过缩合反应得到。该方法原子经济性低，分离困难，伴生的副产物对环境造成污染，因此，改进酰胺的合成方法是近年来有机合成、制药和化工生产领域挑战性和迫切的课题之一。基于此，化学家对酰胺的合成进行了广泛研究，发现和发展了多种由各种原料获得酰胺的方法。除上述传统方法外，目前文献已报道的有机酰胺类化合物的合成方法主要包括：（1）利用卤代烃与胺以及一氧化碳高效实现羰基插入反应制备出对应的酰胺化合物；（2）利用含苄基取代的芳烃与胺以及一氧化碳高效实现羰基插入反应；（3）过渡金属催化炔烃与伯胺、水的高效偶联-水合反应；（4）过渡金属催化有机羧酸与叔胺类化合物通过c-n键断裂高效偶联制备有机酰胺类化合物的反应；（5）有机金属试剂（有机锌、有机镁等）与酰氯以及氨的三组分交叉偶联反应；（6）过渡金属催化卤代芳烃与腈类化合物的偶联-水合反应；但是，上述方法一般都采用贵金属试剂以及空气敏感型试剂，而且还存在着实验步骤繁琐、催化剂昂贵且难以回收利用、反应条件苛刻、底物适用性交叉、产率较低以及对环境的污染较大等缺陷。
迄今为止，有机酰胺类化合物的高效合成存在着原料质量、生产的安全性（酰氯、强路易斯酸或布朗斯特酸等化合物具有较强的腐蚀性）以及产品的稳定性及纯度等几个方面的难题，合成技术难度较大，目前只有美、德、日等国的几家公司在生产，而我国高端有机酰胺产品目前的情况主要是依靠于进口。
针对现有的有机酰胺合成工艺的不足，业界正着力于研制由稳定、廉价易得的有机腈类化合物作为原料的高效、高选择性合成对应的有机酰胺类化合物的方法。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种由廉价易得的芳基重氮四氟硼酸盐与有机腈类化合物作为原料的高效、高选择性合成对应的含不同取代官能团的有机酰胺类化合物的方法，以克服现有技术中的上述缺陷。
本发明的一个目的提供一种由廉价易得的芳基重氮四氟硼酸盐与有机腈类化合物高效、高选择性合成对应的有机酰胺类化合物的方法，包含下述步骤：取反应量的芳基重氮四氟硼酸盐、有机腈、催化剂、水、碱和有机溶剂空气条件下置于反应容器中进行混合，在搅拌下于25~100℃下反应12小时，即制得相应的含不同取代官能团的有机酰胺类化合物。具体反应式如下：
其特征在于，包含下述步骤：
取反应量的芳基重氮四氟硼酸盐、有机腈、催化剂、水、碱和有机溶剂在空气条件下置于反应容器中进行混合，在搅拌下于25~100℃下反应12小时，即制得相应的含不同取代官能团的有机酰胺类化合物；
其中，
r是甲基、氘代甲基、三氯甲基、1-溴甲基、正丁基、环丙基、苯基、乙烯基苯基、2-甲基苯基、4-甲氧基苯基、3-甲基苯基；
ar是苯基、4-甲基苯基、4-溴苯基、4-氯苯基、3-氯苯基、3,4-二氯苯基、4-乙炔基苯基、4-甲氧基苯基、4-苯氧基苯基、2-甲基-4-甲氧基苯基、4-n,n-二甲基苯基。
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含芳基重氮四氟硼酸盐类化合物是选自苯基重氮四氟硼酸盐、4-甲基苯基重氮四氟硼酸盐、4-溴苯基重氮四氟硼酸盐、4-氯苯基重氮四氟硼酸盐、3-氯苯基重氮四氟硼酸盐、3,4-二氯苯基重氮四氟硼酸盐、3-乙炔基苯基重氮四氟硼酸盐、4-甲氧基苯基重氮四氟硼酸盐、4-苯氧基苯基重氮四氟硼酸盐、2-甲基-4-甲氧基苯基重氮四氟硼酸盐、4-n,n-二甲基苯基重氮四氟硼酸盐。
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含腈类化合物是选自乙腈、氘代乙腈、三氯乙腈、1-溴乙腈、正戊腈、环丙基腈、苯甲腈、肉桂腈、2-甲基苯甲腈、4-甲氧基苯甲腈、3-甲基苯甲腈。
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂是乙腈、乙酸乙酯、二氯甲烷、n,n-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二氧六环、甲苯、二氯亚砜、甲醇。
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂是选自碘化亚铜、氯化亚铜、溴化亚铜、溴化铜、氯化铜、醋酸铜、硫氰酸亚铜、氧化亚铜、氧化铜。
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱是三乙胺、碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯、醋酸钠、叔丁醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯、n,n-二异丙基乙胺、二甲基苯胺。
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含芳基重氮四氟硼酸盐类化合物与含腈类化合物的摩尔比为1：[1.0~2.0]。
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含芳基重氮四氟硼酸盐类化合物与催化剂的摩尔比为1：[0.1~0.3]。
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含芳基重氮四氟硼酸盐类化合物与碱的摩尔比为1：[1.0~3.0]。
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含芳基重氮四氟硼酸盐类化合物与水的摩尔比为1：[1.0~5.0]。
本发明所提供由含芳基重氮四氟硼酸盐类化合物和含腈类化合物高效、高选择性的合成有机酰胺类化合物的方法，反应过程温和易控制。在获得较高产率和100%选择性的同时，该方法简单易行，而且所用催化剂廉价易得，制备简单、具有良好的工业应用前景。
【具体实施方式】
下面结合本发明的实施例对本发明做进一步说明：
一、测试与分析
本发明下述实施例中反应产物的结构分析采用agilent公司生产的配置hp-5ms毛细管色谱柱(30m×0.45mm×0.8μm)的气相-质谱仪联用仪gc/ms(6890n/5973n)以及bruker公司生产的brukeravance-iii500核磁共振分析仪。目标产物选择性和产率的分析则采用由agilent公司生产的配置氢火焰检测器、ab-ffap毛细管色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm)的气相色谱仪agilentgc7820a。
二、实施例
实施例1
将96mg(0.5mmol)的苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的有机溶剂(乙腈、乙酸乙酯、二氯甲烷、n,n-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二氧六环、甲苯、二氯亚砜、甲醇)，于80oc搅拌反应12小时。通过gc检测分析，在乙腈作为反应溶剂的时候，该交联反应的产率为93%。
实施例2
将96mg(0.5mmol)的苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的催化剂(碘化亚铜、氯化亚铜、溴化亚铜、溴化铜、氯化铜、醋酸铜、硫氰酸亚铜、氧化亚铜、氧化铜)、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的乙腈，于80oc搅拌反应12小时。通过gc检测分析，在碘化亚铜作为催化剂时，该交联反应的产率为93%。
实施例3
将96mg(0.5mmol)的苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的碱(三乙胺、磷酸钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯、醋酸钠、叔丁醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯、n,n-二异丙基乙胺、二甲基苯胺)与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的乙腈，于80oc搅拌反应12小时。通过gc检测分析，在磷酸钾作为碱时，该交联反应的产率为93%。
实施例4
n-氘代乙酰苯胺的制备：将96mg(0.5mmol)的苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的氘代乙腈，于80oc搅拌反应12小时，该反应的产率为83%。
实施例5
2,2,2-三氯-n-乙酰苯胺的制备：将96mg(0.5mmol)的苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的三氯乙腈，于80oc搅拌反应12小时，该反应的产率为56%。
实施例6
2-溴-n-苯乙酰胺的制备：将96mg(0.5mmol)的苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的溴乙腈，于80oc搅拌反应12小时，该反应的产率为72%。
实施例7
n-戊酰苯胺的制备：将96mg(0.5mmol)的苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的正戊腈，于80oc搅拌反应12小时，该反应的产率为86%。
实施例8
n-2-环丙基乙酰苯胺的制备：将96mg(0.5mmol)的苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的环丙基腈，于80oc搅拌反应12小时，该反应的产率为65%。
实施例9
n-苯甲酰替苯胺的制备：将96mg(0.5mmol)的苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的苯甲腈，于80oc搅拌反应12小时，该反应的产率为78%。
实施例10
n-肉桂酰苯胺的制备：将96mg(0.5mmol)的苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的肉桂腈，于80oc搅拌反应12小时，该反应的产率为75%。
实施例11
2-甲基-n-苯基苯甲酰胺的制备：将96mg(0.5mmol)的苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的2-甲基苯甲腈，于80oc搅拌反应12小时，该，反应的产率为60%。
实施例12
4-甲氧基-n-苯基苯甲酰胺的制备：将96mg(0.5mmol)的苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的4-甲氧基苯甲腈，于80oc搅拌反应12小时，该反应的产率为73%。
实施例13
3-甲基-n-苯基苯甲酰胺的制备：将96mg(0.5mmol)的苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的3-甲基苯甲腈，于80oc搅拌反应12小时，该反应的产率为56%。
实施例14
4-甲基乙酰苯胺的制备：将103mg(0.5mmol)的4-甲基苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的乙腈，于80oc搅拌反应12小时，该反应的产率为71%。
实施例15
4'-溴乙酰苯胺的制备：将135mg(0.5mmol)的4-溴苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的乙腈，于80oc搅拌反应12小时，该反应的产率为62%的产率。
实施例16
4-氯乙酰苯胺的制备：将113.5mg(0.5mmol)的4-氯苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的乙腈，于80oc搅拌反应12小时，该反应的产率为68%。
实施例17
3-氯乙酰苯胺的制备：将113.5mg(0.5mmol)的3-氯苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的乙腈，于80oc搅拌反应12小时，该反应的产率为75%。
实施例18
n-(3,4-二氯-苯基)乙酰胺的制备：将131mg(0.5mmol)的3,4-二氯苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的乙腈，于80oc搅拌反应12小时，该反应的产率为70%。
实施例19
n-(3-乙炔基苯基)乙酰胺的制备：将108mg(0.5mmol)的3-乙炔基苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的乙腈，于80oc搅拌反应12小时，该反应的产率为77%。
实施例20
4-甲氧基乙酰苯胺的制备：将111mg(0.5mmol)的4-甲氧基苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的乙腈，于80oc搅拌反应12小时，该反应的产率为71%。
实施例21
n-(4-苯氧基苯基)乙酰胺的制备：将142.5mg(0.5mmol)的4-苯氧基苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的乙腈，于80oc搅拌反应12小时，该反应的产率为58%。
实施例22
3-甲基-4-乙酰氨基苯甲醚的制备：将118mg(0.5mmol)的4-苯氧基苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的乙腈，于80oc搅拌反应12小时，该反应的产率为65%。
实施例23
n-[4-(二甲基胺基)苯基]乙酰胺的制备：将117.5mg(0.5mmol)的4-苯氧基苯基重氮四氟硼酸盐、0.1mmol的碘化亚铜、0.5mmol的磷酸钾与1.0mmol的水在氮气环境下加入schlenk管里，在空气条件下加入1ml的乙腈，于80oc搅拌反应12小时，该反应的产率为60%。
由上述实施例可以看出，本发明所采用的利用含芳基重氮四氟硼酸盐与腈类化合物缩合反应制备相应的含不同取代官能团的有机酰胺类衍生物的方法具有反应条件温和、催化剂廉价易得以及制备简单等优点。此外，该方法还具有底物适用性广、高产率以及高选择性(100%)等优点，提供了一种高效合成含不同取代官能团的有机磷酸酯类衍生物的方法。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。