一種亞胺的合成方法與流程
2023-10-26 05:36:02 2
本發明屬於有機合成領域，具體涉及一種由偶氮化合物和醇類化合物轉氫偶聯直接製備亞胺的方法。
背景技術：
亞胺類化合物是非常重要的一類有機合成中間體和重要的氮源，因其具有獨特的抑菌、殺菌、抗腫瘤、抗病毒的生物活性以及良好的配位化學性能，在合成各類含氮有機化合物、藥物、生物化學活性物質和天然產物等方面都具有非常廣泛的應用。
製備亞胺的方法已有報導。CN100503557C報導了在離子液體中加入酸酐和胺，在100-150℃條件下製備相應的亞胺衍生物。CN 101781230 B公布了以胺和酮為原料，以碘為催化劑，在共沸脫水劑存在下加熱回流，製備亞胺產物。CN 103058805 A報導了在過渡金屬負載型固體催化劑作用下，以芳香醇和硝基化合物為原料，合成相應的N-亞苄基苯胺胺和N-苄基苯胺化合物。CN 102531957 B報導了利用銅鹽-2,2』聯吡啶-TEMPO的催化體系，進行醇與胺氧化縮合反應，合成一系列亞胺化合物。CN 103709061 B報導了以具有層狀結構的固體酸作為光催化劑，在有機溶劑中攪拌條件下，利用紫外光照射將醇與胺直接光催化轉化成相應的亞胺。
因此，已報導的方法路線中大多採用胺類，硝基化合物等作為N源與醇、醛或者酮在催化劑存在的條件下合成醯胺，往往合成過程中都要額外加入某些底物，此外釋放出一些分子不夠原子經濟性，因此開發出高原子經濟性合成路線，具有重要的研究意義。
技術實現要素：
針對上述問題，本發明提供一種亞胺的合成方法，該方法在不同的多相Ni基催化劑催化作用下，能得到高的轉化率以及亞胺選擇性，且該方法為原子經濟性反應。
本發明所採用的技術方案為：
將底物偶氮化合物和醇類化合物分散溶解於有機溶劑中，加入鎳基催化劑，將混合物置於合成釜中，通入惰性氣體置換內部氣氛，密閉，攪拌，加熱反應，反應完成後，離心移除催化劑，蒸乾溶劑，通過旋蒸溶劑、重結晶提純得到樣品。
反應式為：
所述醇類化合物為芳香醇，或五元、六元雜環醇，雜環上的雜原子選自N、S、O；或C1～C10的脂肪醇；
芳香醇的分子式為Rx-(C6H5-X)-CH2OH，x＝1～5，其中，R代表取代基，R＝H，F，Cl，Br，I，CH3，OCH3，NH2，NO2，CHO，Ph，x代表取代基的數目，當x>1時，R為相同取代基或不同取代基；
所述偶氮化合物為偶氮苯、偶氮酚、偶氮二甲酸二異丙酯、偶氮二甲酸二乙酯、偶氮二異戊腈中的一種或兩種以上；
所述鎳基催化劑為還原態的固體Ni基催化劑、負載型Ni基催化劑M-Ni/載體、含Ni的合金催化劑M-Ni中的一種或兩種以上；
M選自N、P、Al、Fe、Co、Cu、Zn、Ru、Rh、Pd、Ag、Au、Pt、Bi、Pb中的一種或兩種以上；
負載型Ni基催化劑M-Ni/載體中，M與Ni的摩爾比範圍0.1～50；
載體選自碳材料、碳氮材料、金屬氧化物以及分子篩中的一種或者兩種以上，所述負載型Ni基催化劑的負載量為0.05wt％～20wt％，優選負載量為0.1wt％～15wt％；
含Ni的合金催化劑M-Ni中，M與Ni的摩爾比範圍0.1～50。
優選地，芳香醇為苯甲醇、對甲基苯甲醇、間位甲基苯甲醇、對甲基苯甲醇、對硝基苯甲醇、對氨基苯甲醇、對甲氧基苯甲醇、間甲氧基苯甲醇、對氯苯甲醇、對溴苯甲醇、2,6-二甲基苯甲醇、4-氟苯甲醇中的一種或兩種以上；
優選地，五元、六元雜環醇為2-吡啶甲醇、2-噻吩甲醇、呋喃甲醇、四氫糠醇、中的一種或兩種以上；
優選地，脂肪醇為甲醇、乙醇、正丁醇、正己醇、叔丁醇、異丁醇、正辛醇中的一種或兩種以上。
對於符合的催化劑材料，優選地：
固體Ni基催化劑包括蘭尼鎳；
負載型Ni基催化劑M-Ni/載體中，M與Ni優選的摩爾比範圍0.1～50；
含Ni的合金催化劑M-Ni中，M與Ni優選的摩爾比範圍0.1～50；
所述M選自Al、Fe、Co、Cu、Zn、Ru、Rh、Pd、Ag、Au、Pt中的一種或者兩種以上；
負載型Ni基催化劑M-Ni/載體中載體選自活性炭、石墨烯、C3N4、碳納米管、MgO、Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、CeO2、Nb2O5、水滑石(HT)、羥基磷灰石(HAP)中的一種或者兩種以上。
所述有機溶劑為對二甲苯、甲苯、THF、乙腈、環己烷、正己烷、鄰二甲苯中的一種或兩種以上；
所述醇類化合物在初始反應體系中的質量為2～50wt％；
所述偶氮化合物在初始反應體系中的質量為2～50wt％；
所述醇類化合物和偶氮化合物的摩爾比為1:15～15:1；
所述鎳基催化劑的質量為初始反應體系質量的0.5～20wt％；
所述鎳基催化劑的質量優選為初始反應體系質量的1～10wt％；
反應溫度為80～200℃，反應時間為1～30h。
加入鎳基催化劑後使用氬氣或者氮氣置換反應釜內氣氛，密閉，攪拌條件下反應。
優選地，反應溫度為80℃～180℃，反應時間為2～24h。
反應完成後離心分離催化劑，旋蒸移除溶劑，採用四氫呋喃多次重結晶的方法得到亞胺純品。
該反應的機理如下：
本發明的優點和有益效果：
本發明涉及一種由醇類化合物與和偶氮化合物製備亞胺的方法，在不同的多相Ni基催化劑催化作用下，能得到高的轉化率以及亞胺選擇性，且該方法為原子經濟性反應。
附圖說明
圖1為實施例1的產物的氣相-質譜聯用分析譜圖，其中圖1(a)為色譜圖，圖1(b)為保留時間11min的產物，即亞苄基苯胺的質譜圖且其標準圖庫質譜圖示於圖1(c)。
具體實施方式
為了對本發明進行進一步詳細說明，下面給出幾個具體實施案例，但本發明不限於這些實施例。
實施例1
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入1.0mmol苯甲醇，_0.5mmol偶氮苯以及50mg蘭尼鎳，並加入2mL甲苯，通入氮氣置換內部氣氛，在130℃下攪拌反應15小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮轉化率大於99％，亞胺的選擇性為95％，收率可達90％。
實施例2
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入1.0mmol 2-吡啶甲醇，0.5mmol偶氮苯以及40mg Ni/CeO2(負載量為2.0wt％)，並加入2mL甲苯，通入氮氣置換內部氣氛，在140℃下攪拌反應12小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮轉化率大於99％，亞胺的選擇性為90％，收率可達85％。
實施例3
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入1.0mmol呋喃甲醇，0.5mmol偶氮苯以及50mg Ni/TiO2(負載量5.0wt％)，並加入2mL甲苯， 通入氮氣置換內部氣氛，在135℃下攪拌反應13小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮轉化率大於99％，亞胺的選擇性為95％，收率可達90％。
實施例4
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入1.0mmol四氫糠醇，0.5mmol偶氮苯以及60mg CuNi/CeO2(負載量10.0wt％，nCu：nNi＝1:1)，並加入2mL甲苯，通入氮氣置換內部氣氛，在120℃下攪拌反應20小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮轉化率大於99％，亞胺的選擇性為87％，收率可達80％。
實施例5
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入1.0mmol對硝基苯甲醇，0.5mmol偶氮酚以及50mg NiFe/HT(負載量10.0wt％，nNi：nFe＝2:1)，並加入2mL甲苯，通入氮氣置換內部氣氛，在130℃下攪拌反應15小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮酚轉化率為95％，亞胺的選擇性為90％，收率可達80％。
實施例6
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入1.0mmol對氯苯甲醇，0.5mmol偶氮苯以及70mg NiRu/γ-Al2O3(負載量8.0wt％,nNi：nRu＝3:1)，並加入2mL對二甲苯，通入氮氣置換內部氣氛，在130℃下攪拌反應12小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮轉化率大於99％，亞胺的選擇性為92％，收率可達85％。
實施例7
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入1.0mmol間甲氧基苯甲醇，0.5mmol偶氮苯二甲酸二甲酯以及50mg Ni/CuO(負載量4.0wt％)，並加入2mL THF，通入氮氣置換內部氣氛，在150℃下攪拌反應15小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮二甲酸二甲酯轉化率為90％，亞胺的選擇性為95％，收率可達76％。
實施例8
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入1.0mmol對氨基苯甲醇，0.5mmol偶氮苯以及50mg蘭尼鎳，並加入2mL甲苯，通入氮氣置換內部氣氛，在130℃下攪拌反應15小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮轉化率大於99％，亞胺的選擇性為95％，收率可達90％。
實施例9
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入1.0mmol鄰甲基苯甲醇，0.5mmol偶氮二異戊腈以及40mg Ni/C3N4(負載量15.0wt％)，並加入2mL乙腈，通入氮氣置換內部氣氛，在140℃下攪拌反應16小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮二異戊腈轉化率為90％，亞胺的選擇性為95％，收率可達70％。
實施例10
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入1.0mmol對碘苯甲醇，0.5mmol偶氮苯以及30mg NiAu/MgO(負載量15.0wt％,nNi：nAu＝3:1)，並加入2mL鄰二甲苯，通入氮氣置換內部氣氛，在170℃下攪拌反應16小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮轉化率為90％，亞胺的選擇性為95％，收率可達86％。
實施例11
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入1.0mmol苯甲醇，0.5mmol偶氮苯以及50mg蘭尼鎳，並加入2mL甲苯，通入氮氣置換內部氣氛，在130℃下攪拌反應15小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮轉化率大於99％，亞胺的選擇性為95％，收率可達90％。
實施例12
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入1.0mmol鄰苯基苯甲醇，0.5mmol偶氮酚以及40mg蘭尼鎳，並加入2mL間二甲苯，通入氮氣置換內部氣氛，在160℃下攪拌反應15小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮轉化率大於99％，亞胺的選擇性為91％，收率可達85％。
實施例13
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入1.0mmol鄰硝基苯甲醇，0.5mmol偶氮酚以及40mg Ni/HAP(負載量3.0wt％)，並加入2mL甲苯，通入氮氣置換內部氣氛，在130℃下攪拌反應15小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮轉化率大於99％，亞胺的選擇性為95％，收率可達90％。
實施例14
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入1.0mmol 2,6-二甲基苯甲醇，0.5mmol偶氮酚以及60mg蘭尼鎳，並加入2mL甲苯，通入氮氣置換內部氣氛，在130℃下攪拌反應15小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮轉化率為80％，亞胺的選擇性為95％，收率可達60％。
實施例15
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入1.0mmol 2-氯-4-氟苯甲醇，0.5mmol偶氮酚以及60mg蘭尼鎳，並加入2mL甲苯，通入氮氣置換內部氣氛，在140℃下攪拌反應15小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮轉化率大於99％，亞胺的選擇性為95％，收率可達90％。
實施例16
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入1.0mmol 2-羥基苯甲醇，0.5mmol偶氮苯以及40mg Ni/Fe3O4(負載量8.0wt％)，並加入2mL甲苯，通入氮氣置換內部氣氛，在160℃下攪拌反應15小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮轉化率為95％，亞胺的選擇性為95％，收率可達80％。
實施例17
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入1.0mmol 2,3,4,5-四氟苯甲醇，0.5mmol偶氮苯以及60mg蘭尼鎳，並加入2mL甲苯，通入氮 氣置換內部氣氛，在130℃下攪拌反應15小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮轉化率大於99％，亞胺的選擇性為95％，收率可達90％。
實施例18
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入2.0mmol 4-異丙基苯甲醇，0.5mmol偶氮苯以及40mg Ni/HT(負載量1.0wt％)，並加入2mL甲苯，通入氮氣置換內部氣氛，在140℃下攪拌反應15小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮轉化率為90％，亞胺的選擇性為95％，收率可達80％。
實施例19
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入2.0mmol正丁醇，0.5mmol偶氮苯以及40mg Ni/HT(負載量4.0wt％)，並加入2mL甲苯，通入氮氣置換內部氣氛，在120℃下攪拌反應15小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮轉化率為90％，亞胺的選擇性為95％，收率可達80％。
實施例20
在20mL含聚四氟襯裡的反應釜中，分別加入2.0mmol正辛醇，0.5mmol偶氮苯以及40mg Ni/CeO2(負載量10.0wt％)，並加入2mL甲苯，通入氮氣置換內部氣氛，在140℃下攪拌反應15小時，反應結束後，GC-MS檢測偶氮轉化率為90％，亞胺的選擇性為95％，收率可達80％。