一種N‑取代基‑3‑胺基丙烯醛的合成方法與流程

2023-12-08 23:22:06 2

本發明涉及一種N-取代基-3-胺基丙烯醛的合成方法。

背景技術：

N-取代基-3-胺基丙烯醛是一種重要的醫藥和農藥中間體。它主要有以下2類合成方法：

1.N-取代甲醯胺、N-取代仲胺與光氣、草醯氯、三氯氧磷和二(三氯甲基)碳酸酯等反應生成Vilsmerier試劑，然後加入乙烯基醚加熱反應，得的溶液再在鹼性條件下水解得到N-取代基-3-胺基丙烯醛。如DE19825200和US3974159以N,N-二甲基甲醯胺、光氣與乙烯基醚為原料製得N,N-二甲基-3-胺基丙烯醛；EP0363934報導在氮氣保護下以N-甲基甲醯苯胺、草醯氯和乙烯基醚為原料合成N-甲基-N-苯基-3-胺基丙烯醛；US5118853和US2004229958報導以N,N-二取代基甲醯胺、草醯氯或者草醯溴和乙烯基醚為原料合成N,N-二取代基-3-胺基丙烯醛；J.O.C.,57,3250-3252(1992),GB945536報導以甲醯胺、三氯氧磷和乙烯基醚為原料合成3-胺基丙烯醛；EP1477474中報導以N-甲基甲醯苯胺、乙烯基醚和二(三氯甲基)碳酸酯為原料合成N-甲基-N-苯基-3-胺基丙烯醛。以上這些方法用到了光氣、草醯氯、三氯氧磷和二(三氯甲基)碳酸酯等毒性和危險性較大的原料，而且反應步驟較長，後處理較複雜，三廢量較大。

2、仲胺類化合物與丙炔醇或丙炔醛反應製得3-胺基丙烯醛。GB769652和WO2006090256介紹了N-甲基苯胺與丙炔醇在大大過量的氧化劑二氧化錳或三氧化鉻等的作用下反應生成N-甲基-N-苯基-3-胺基丙烯醛，在這種方法中，丙炔醇先被氧化成丙炔醛，然後與N-甲基苯胺反應生成N-甲基-N-苯基-3-胺基丙烯醛；CN200910101087報導了二乙胺與丙炔醇在有機溶劑中，在活性二氧化錳催化下，通入空氣或者氧氣，製備3-N,N-二乙胺基丙烯醛；CN102603546報導了仲胺與丙炔醇在有機溶劑中，在矽錳複合催化劑的作用下，通入空氣生成N-取代基-3-胺基丙烯醛。

綜上所訴，第1類方法步驟繁瑣且使用高毒高危險的原料，三廢量較大；第2類操作簡單，其中CN102603546報導的方法在少量矽錳複合催化劑的作用下，製備一些N-取代基-3-胺基丙烯醛的收率達到90％以上。然而，該方法使用劇毒的丙炔醇，限制了其工業化應用。因此，尋找低毒、環保的合成N-取代基-3-胺基丙烯醛的方法對其工業化應用具有極其重要的意義。

技術實現要素：

本發明目的是提供一種N-取代基-3-胺基丙烯醛的合成方法：仲胺與3-氯丙烯醇在活性二氧化錳催化劑的作用下，通入空氣作為氧化劑反應生成N-取代基-3-氨基丙烯醛。

本發明所述製備N-取代基-3-胺基丙烯醛的反應方程式如式(1)所示：

採用的技術方案為：一種如式(Ⅰ)所示N-取代基-3-胺基丙烯醛的合成方法：以式(Ⅱ)所示的仲胺和3-氯丙烯醇為原料，在活性二氧化錳的作用下，於甲醇及縛酸劑中，通空氣環境下，反應壓力0.5～2.5MPa、反應溫度40～90℃、反應時間6～14h，反應結束後，反應液後處理獲得所述的N-取代基-3-胺基丙烯醛；

式(Ⅰ)或式(Ⅱ)中，R1、R2各自獨立為C1～C4烷基、C3～C6環烷基或苯基。

本發明所述3-氯丙烯醇:仲胺:活性二氧化錳:縛酸劑的投料物質的量之比為1:0.8～1.5:0.2～0.5:1～1.5。

進一步，所述3-氯丙烯醇:仲胺:活性二氧化錳:縛酸劑的投料物質的量之比優選為1:1:0.4:1.2。

通常，本發明所述甲醇的體積用量以3-氯丙烯醇物質的量計為500～2000mL/mol，優選為1000～1500mL/mol。

優選地，本發明所述R1、R2各自獨立地選自甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、正戊基、異戊基、新戊基、正己基、環戊基、環己基或苯基。

最優選地，所述R1、R2各自獨立為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、環丙基、環己基或苯基。

進一步，本發明所述縛酸劑為甲醇鉀、甲醇鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鉀、碳酸氫鈉、氧化鈣、氫氧化鈣、磷酸鈉、三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、DBU或碳酸銫。

再進一步，所述縛酸劑為甲醇鈉、三乙胺、DBU、三正丙胺或三正丁胺。

本發明所述活性二氧化錳為α晶型二氧化錳、β晶型二氧化錳或γ晶型二氧化錳。

本發明反應壓力優選為2MPa，反應溫度優選為60℃，反應時間優選為10h。

本發明所述反應液後處理方法為：反應結束後，將反應液冷卻至室溫，洩壓，抽濾，濾液減壓濃縮，經過減壓蒸餾收集125～130℃範圍組分獲得式(Ⅰ)所示N-取代基-3-胺基丙烯醛。

進一步，本發明所述式(Ⅰ)所示N-取代基-3-胺基丙烯醛的合成具體按如下步驟進行：在高壓反應釜中加入式(Ⅱ)所示的仲胺、3-氯丙烯醇、活性二氧化錳和甲醇，攪拌升溫至40～90℃，通入空氣維持反應釜內壓力為1.5～2.5MPa，保溫反應6～14h，反應結束後，反應液冷卻至室溫，洩壓，抽濾，濾液減壓濃縮，經過減壓蒸餾，獲得所述的N-取代基-3-胺基丙烯醛；所述3-氯丙烯醇與仲胺的投料物質的量之比為1:0.8～1.5，所述3-氯丙烯醇與活性二氧化錳物質的量之比為1:0.2～0.5，所述有機溶劑的體積用量以3-氯丙烯醇摩爾量計為1000～1500mL/mol。

本發明所述式(Ⅰ)所示N-取代基-3-胺基丙烯醛衍生物優選為下列之一：N,N-二甲基-3-胺基丙烯醛、N,N-二乙基-3-胺基丙烯醛、N,N-二正丙基-3-胺基丙烯醛、N,N-二異丙基-3-胺基丙烯醛、N,N-二正丁基-3-胺基丙烯醛、N-甲基-N-苯基-3-胺基丙烯醛和N-甲基-N-環己基-3-胺基丙烯醛。

現有技術相比，本發明的有益效果主要體現在：(1)本發明所使用的原料3-氯丙烯醇具有低毒、廉價等優點；(2)本發明使用活性二氧化錳作為催化劑，空氣作為氧化劑，較之前的技術相比具有低毒、收率高等優點，在活性二氧化錳用量為3-氯丙烯醇摩爾數30％的條件下，一些N-取代基-3-胺基丙烯醛的收率達到95％以上。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行進一步描述，但本發明的保護範圍並不僅限於此。

實施例1

N,N-二正丙基-3-胺基丙炔醛的合成

於500mL高壓釜中加入11.5g(0.125mol)3-氯丙烯醇與12.63g(0.125mol)二正丙胺，再加入22.8g(0.15mol)DBU、4.35g(0.05mol)γ晶型二氧化錳及150mL甲醇。升溫至60℃，打開機械攪拌並通入空氣使壓力至2.0MPa，然後調節空氣的出氣量為150mL/min，保溫反應10h，並用氣相色譜跟蹤監測反應進度至反應結束，反應液冷卻至室溫(20℃)，洩壓，抽濾，濾液減壓脫溶得N,N-二正丙基-3-胺基丙炔醛粗品，最後減壓蒸餾收集125～130℃範圍組分得到18.83g黃色液體，收率97.2％，純度99.0％。

MS m/z(％)：155(M+,100.0),138(38.0),112(19.0),70(62.0),56(71.0).1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:8.81(d,J＝7.5Hz,1H),6.83(d,J＝13Hz,1H),4.92(dd,J＝8.5Hz,J＝13Hz,1H),3.01(t,J＝6.0Hz,2H),2.88(t,J＝7.5Hz,2H),1.43-1.36(m,4H),0.68(t,J＝7.5Hz,6H).

實施例1～30

N,N-二正丙基-3-胺基丙炔醛的合成

實驗操作同實施例1，改變催化劑種類、反應溫度、反應時間、投料比、縛酸劑種類、反應壓力、溶劑用量等條件，所得結果如表1(實施例1～30)。

表1 N,N-二異丙基-3-胺基丙炔醛的合成

實施例31～36

實驗操作同實施例1，在其他條件不變的情況下，改變仲胺上的取代基，所得結果如表2(實施例31～36)。

表2 N-取代基-3-胺基丙炔醛的合成

實施例31

實驗步驟同實施例1，最後通過減壓蒸餾收集160～165℃範圍組分得到1.6g無色透明液體。

實施例32

實驗步驟同實施例1，最後通過減壓蒸餾收集120～125℃範圍組分得到5.9g淡黃色透明液體。

實施例33

實驗步驟同實施例1，最後通過減壓蒸餾收集148～150℃範圍組分得到18.4g黃色透明液體。

實施例34

實驗步驟同實施例1，最後通過減壓蒸餾收集158～160℃範圍組分得到14.2g無色透明液體。

實施例35

實驗步驟同實施例1，最後通過減壓蒸餾收集144～145℃範圍組分得到14.6g淡黃色透明液體。

實施例36

實驗步驟同實施例1，最後通過減壓蒸餾收集132～135℃範圍組分得到9.0g無色透明液體。