n-杂环化合物的甲基化合成方法
技术领域
[0001]
本发明涉及精细化工领域，具体是一种n-杂环化合物的甲基化合成方法：即采用绿色甲基化试剂碳酸二甲酯，在加压条件下合成n-甲基化的产物。
背景技术：
[0002]
碳酸二甲酯在有机合成中具备无污染、反应友好的特征，是一种绿色化工试剂。碳酸二甲酯的分子结构中含有多种官能团，如 ：
–
ch3、
–
cooch
3 等，确保其在有机合成中的化学性质，碳酸二甲酯主要在有机合成中充当中间体，与酯类、酚类、醇类等进行反应产生化合物，完成有机合成的化学反应。碳酸二甲酯在有机合成中的甲基化反应可以替代有毒性的化学反应。甲基化反应常用于取代卤代甲烷（如碘甲烷、溴甲烷、氯甲烷）、硫酸二甲酯等甲基化反应，防止有机合成的过程中出现有毒害的物质。
[0003]
目前n-杂环化合物的甲基化合成方法主要有两类，一是以卤代烃的碘甲烷为甲基化试剂在二氯甲烷或水溶性溶剂中成盐并碱解获得n-甲基化产物，二是使用硫酸二甲酯为甲基化试剂并通过调ph获得n-甲基化产物。然而碘甲烷的毒性大、挥发性强、成本高；硫酸二甲酯的对人体的危害更大，会使人体dna甲基化。因此采用低毒、原料易得、三废量少的碳酸二甲酯作为甲基化试剂前景广阔。
技术实现要素：
[0004]
本发明要解决的技术问题是提供一种n-杂环化合物的甲基化合成方法：以低毒、环保的碳酸二甲酯作为甲基化试剂，与n-杂环化合物反应生成n-甲基化合物。
[0005]
本发明原理：式（1）为n-杂环甲基化的化学反应方程式本方法合成的n-杂环化合物甲基化化合物具有如下化学通式(ii)或(iii)。
[0006]
其中，当r1或者r2=-h，且r
3 =-h时具有化学通式(ii)的结构。当r
3-ch
3 或者-ch2ch3时，则产物具有化学通式(iii)的结构。r= h、ch3、cf3、och3、oc2h5、f、cl、br、i；具体合成方法如下：a．甲基化反应：向反应釜中依次投入n-杂环化合物和碳酸二甲酯，经过气体置换后升温、保温保压进行反应；反应温度为80-250
°
c，压力为0.3-8mpa，反应时长为3-12h；n-杂环化合物的通式为：其中，r1、r2、r3=
ꢀ-
h或者
ꢀ-
ch
3 或者-ch2ch
3；
r= h、ch3、cf3、och3、oc2h5、f、cl、br、i；b．精馏：反应完成后经降压、反应母液经减压蒸馏得到甲基化产品并回收碳酸二甲酯和副产甲醇。
[0007]
上述甲基化反应中，n-杂环化合物与碳酸二甲酯的摩尔比为1：1~20，优选摩尔比为1：1.2~6.0。
[0008]
甲基化反应在催化剂条件下进行，催化剂为金属镍、钯、铂及含金属镍、钯、铂的载体催化剂，1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯、三乙烯二胺、18-冠醚-6、四丁基碘化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、聚乙二醇等其中的一种或几种的任意组合。
[0009]
上述甲基化反应中，反应温度优选100-200
°
c，反应压力优选1.2-3.0mpa；所述的气体置换是使用氮气对釜内空气进行置换。
[0010]
步骤b精馏在真空条件下进行，精馏压力控制在绝压1-60kpa(a)，优选绝压1.5-20kpa(a)；精馏温度控制在60-150
°
c，优选80-100
°
c。
[0011]
本发明的有益效果是：利用碳酸二甲酯试剂在加压条件下合成n-甲基化的产物，与碘甲烷、硫酸二甲酯相比，碳酸二甲酯毒性低，对环境的更为友好；反应转化率高，操作简单，反应成本较低。同时甲基化反应选择性极好，适合高选择性的合成1-甲基-1h-吲哚、1,3,3-三甲基-2-亚甲基吲哚啉等系列产品。
具体实施方式
[0012]
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0013]
实施例1： n-杂环化合物的甲基化合成方法，具体步骤如下：1l压力釜中依次加入2,3,3-三甲基-3h-吲哚1mol、碳酸二甲酯3mol，封釜用氮气进行
气体置换。随后开启搅拌，升温至180-220
ꢀ°
c，压力为3.0-5.0mpa，反应6-8 h至反应终点。降温、降压。在常压、85
°
c条件下分离回收碳酸二甲酯和副产甲醇，在绝压3-5kpa(a)，80-90
°
c条件下蒸馏得到甲基化的产品1,3,3-三甲基-2-亚甲基吲哚啉。反应转化率98.5%，定量产品得率97.8%。
[0014]
实施例2：n-杂环化合物的甲基化合成方法，具体步骤如下：1l压力釜中依次加入3h-吲哚1mol、碳酸二甲酯2.5mol和十六烷基三甲基氯化铵1.6g，封釜用氮气进行气体置换。随后开启搅拌，升温至150-170
ꢀ°
c，压力为1.6-3.2mpa，反应6-7 h至反应终点。降温、降压。在常压、90
°
c条件下分离回收碳酸二甲酯和副产甲醇，在绝压1-3kpa(a)，70-85
°
c条件下蒸馏得到甲基化的产品。反应转化率99.1%，定量产品得率98.8%。
[0015]
实例3：n-杂环化合物的甲基化合成方法，具体步骤如下：1l压力釜中依次加入3-甲基吲哚啉1mol、碳酸二甲酯1.6mol和钯碳催化剂1.5g，封釜用氮气进行气体置换。随后开启搅拌，升温至120-130
ꢀ°
c，压力为1.2-1.5mpa，反应7-9h至反应终点。降温、降压。在常压、100
°
c条件下分离回收碳酸二甲酯和副产甲醇，在绝压10-20kpa(a)，110-120
°
c条件下蒸馏得到甲基化的产品。反应转化率99.3%，定量产品得率98.5%。
[0016]
实例4：n-杂环化合物的甲基化合成方法，具体步骤如下：1 l压力釜中依次加2,3,3-三甲基-5-溴-3h-吲哚1 mol、碳酸二甲酯3 mol和四丁基碘化铵5.9g，封釜用氮气进行气体置换。随后开启搅拌，升温至160-200
ꢀ°
c，反应6-8 h至反应终点。降温、降压。在常压、100
°
c条件下分离回收碳酸二甲酯和副产甲醇，在绝压4-6kpa(a)，90-100
°
c条件下蒸馏得到甲基化的甲基化产品。反应转化率99.2%，定量产品得率98.3%。