一种N-芳酰胺类化合物的电化学合成方法及应用

本发明属于有机合成，具体涉及一种n-芳酰胺类化合物的电化学合成方法及应用。

背景技术：

1、n-芳酰胺是天然产物、药物活性分子和一些功能性化合物中广泛存在的结构，因此，如何高效构建c(sp2)-n键一直以来是有机合成中研究前沿。由于苯环上含有吸电子基团时会导致氧化电位升高而难以进行苯环c(sp2)-h键的活化，导致反应性低和选择性差，实现苯环上含有吸电子基团的c(sp2)-h的直接胺化反应非常具有挑战性。

2、梅天胜等人报道了一种电化学条件下铜催化的芳烃c(sp2)-h键的胺化反应，此反应需要酰胺为导向基团，nbu4ni为氧化还原介质(j.am.chem.soc.2018,140,11487–11494.)。徐海超等人报道了一种由吖啶鎓染料和tempo组成的双催化体系，实现富电性芳烃与唑类脱氢交叉偶联反应(chemelectrochem.2021,8,1571-1573.)。以上工作中，无法避免导向基团的引入，反应体系较为复杂，原子经济性较差，底物范围仅适用于一些富电性或电中性的芳烃。因此，设计一种反应体系简单的n-芳酰胺类化合物的电化学合成方法，是非常有必要的。

技术实现思路

1、针对以上反应体系的局限性，本发明提供一种n-芳酰胺类化合物的电化学合成方法，借助电化学反应体系，实现了芳烃的酰胺化反应，高效合成了一系列n-芳酰胺类化合物。

2、本发明采用的具体方案如下：一种n-芳酰胺类化合物的电化学合成方法，包括如下步骤：

3、(1)在含有芳烃类化合物底物、电解质和腈溶剂的电化学反应装置中，加入前氧化剂，然后组装好阳极和阴极进行电解反应；

4、(2)步骤(1)的电解反应结束后，再向所述电化学反应装置中缓慢滴加饱和nahco3水溶液，进行水解反应，得到所需n-芳酰胺类化合物；

5、反应路线如下：

6、

7、其中，r取代基数量为一取代、二取代或者三取代；r选自h或卤原子、氰基、硝基、三氟甲基、磺酰胺基、磺酸酯基、羰基、酯基中的一种或多种；

8、所述前氧化剂选自酸、硫酸盐或过二硫酸盐中的任意一种或几种。

9、本发明所述的电化学合成方法，在电化学反应装置中进行电解反应时，芳烃类化合物底物先电解得到芳烃自由基阳离子中间体，随后被腈亲核进攻，进行ritter型反应步骤，得到腈鎓离子中间体；再经过水解反应得到n-芳酰胺类化合物；反应路线如下：

10、

11、根据本发明，优选地，步骤(1)中，所述前氧化剂选自硫酸、三氟乙酸、三氟甲磺酸、过二硫酸钠、过二硫酸钾、过二硫酸铵、硫酸钠、硫酸钾、硫酸铵中的一种或任意几种。

12、根据本发明，优选地，所述前氧化剂的用量为所述芳烃类化合物的2-8当量。

13、根据本发明，优选地，步骤(1)中，所述芳烃类化合物底物的浓度为0.05-0.5mol/l。

14、根据本发明，优选地，步骤(1)中，所述电解质选自高氯酸季铵盐、四氟硼酸季铵盐、六氟磷酸季铵盐、三氟甲磺酸季铵盐、高氯酸锂、四氟硼酸锂中的一种或任意几种。

15、根据本发明，优选地，步骤(1)中，所述电解质的浓度为0.03-0.2mol/l。

16、根据本发明，优选地，所述腈溶剂选自乙腈、氘代乙腈、丁腈、异丁腈中的一种或任意几种。

17、根据本发明，优选地，步骤(1)中，所述阳极材料为铂、石墨、碳纤维、碳毡、碳纸、玻碳、泡沫状玻璃碳、导电玻璃中的一种或任意几种，优选为铂；

18、所述阴极材料为铂、镍、石墨、碳纤维、碳毡、碳纸、玻碳、泡沫状玻璃碳、导电玻璃中的一种或任意几种，优选为铂。

19、根据本发明，优选地，步骤(1)中，电解方式可采用恒流或者恒压电解；采用恒流电解时，电流密度为4ma/mmol-40ma/mmol，优选为4ma/mmol-20ma/mmol；或者，采用恒压电解时，电压为2v-10v，优选为3v-6v。

20、根据本发明，优选地，步骤(1)中，反应温度为0-40℃，优选为0-30℃。

21、根据本发明，优选地，步骤(1)中，用电量为2-10f/mol，优选为2-8f/mol。

22、根据本发明的优选实施例，所述电解池为无隔膜电解池或分隔式电解池。

23、需要说明的是，电解反应的过程是根据原料消耗情况来判断反应的进程，本发明中，电解反应的时间优选为8-12h。

24、本发明还提供一种上述电化学合成方法(ritter型c(sp2)-h胺化反应体系)在药物乙酰苯胺制备中的应用。

25、与现有技术相比，本发明提供的酰胺类化合物的合成方法，具有以下有益效果：

26、(1)本发明借助电化学反应体系，实现了芳烃的酰胺化反应，原料来源广泛，价格低廉，可大规模商业获得，无需多步制备合成。

27、(2)本发明的电化学合成方法中，前氧化剂用量相对较少，且无需使用昂贵的氧化剂、贵金属催化剂等，反应成本低。

28、(3)本发明所述的合成方法采用电解替代氧化剂和还原剂，避免化学计量氧化剂的应用，反应体系简单、绿色环保、生产效率高、三废排放低；

29、(4)本发明所述的合成方法，也非常适用于具有挑战性的缺电子芳烃底物，反应底物中避免导向基团的引入或者对底物进行预官能团化，具有一定的原子经济性。

30、(5)本发明所述的电化学合成方法可用于药物乙酰苯胺的合成，具有一定的实际应用价值。

技术特征：

1.一种n-芳酰胺类化合物的电化学合成方法，其特征在于，所述合成方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的电化学合成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述前氧化剂选自硫酸、三氟乙酸、三氟甲磺酸、过二硫酸钠、过二硫酸钾、过二硫酸铵、硫酸钠、硫酸钾、硫酸铵中的一种或任意几种；所述前氧化剂的用量为所述芳烃类化合物的2-8当量。

3.根据权利要求1所述的电化学合成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述芳烃类化合物底物的浓度为0.05-0.5mol/l。

4.根据权利要求1所述的电化学合成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述电解质选自高氯酸季铵盐、四氟硼酸季铵盐、六氟磷酸季铵盐、三氟甲磺酸季铵盐、高氯酸锂、四氟硼酸锂中的一种或任意几种；所述电解质的浓度为0.03-0.2mol/l。

5.根据权利要求1所述的电化学合成方法，其特征在于，所述腈溶剂选自乙腈、氘代乙腈、丁腈、异丁腈中的一种或任意几种。

6.根据权利要求1所述的电化学合成方法，其特征在于，所述阳极材料为铂、石墨、碳纤维、碳毡、碳纸、玻碳、泡沫状玻璃碳、导电玻璃中的一种或任意几种；所述阴极材料为铂、镍、石墨、碳纤维、碳毡、碳纸、玻碳、泡沫状玻璃碳、导电玻璃中的一种或任意几种。

7.根据权利要求1所述的电化学合成方法，其特征在于，步骤(1)中，电解方式采用恒流或者恒压电解；采用恒流电解时，电流密度为4ma/mmol-40ma/mmol；或者，采用恒压电解时，电压为2v-10v。

8.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，反应温度为0-40℃，用电量为2-10f/mol。

9.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述电化学反应装置为电解池，所述电解池为无隔膜电解池或分隔式电解池。

10.一种如权利要求1-9中任意一项所述的电化学合成方法在药物乙酰苯胺制备中的应用。

技术总结
本发明属于有机合成技术领域，提供一种N‑芳酰胺类化合物的电化学合成方法，包括如下步骤：(1)在含芳烃类化合物、电解质和腈溶剂的电化学反应装置中，加入前氧化剂，然后组装好阳极和阴极进行电解反应；(2)反应结束后，直接向电化学反应装置中缓慢滴加饱和NaHCO3溶液，进行水解反应，得到所需N‑芳酰胺类化合物，其中，所述前氧化剂选自酸、硫酸盐或过二硫酸盐中的任意一种或几种。本发明所述的电化学合成方法，无需导向基团的引入或者对底物进行预官能团化、避免使用金属催化剂以及化学计量氧化剂的应用，具有绿色高效、原子经济性高等优势，可用于药物乙酰苯胺的合成，具有一定的实际应用价值。

技术研发人员：付有天,叶金星,张令,马跃跃,程瑞华,杨磊,曹黎明,孙茂林,梁超茗,姚贤通,杨佳圣,张磊,易军军
受保护的技术使用者：华东理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12