[发明专利]一种腈的绿色水解方法

说明书

技术领域

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种腈类化合物温和高效地水解制备一级酰胺的绿色方法，即腈的绿色水解方法。

背景技术

酰胺类化合物不仅是重要的有机合成试剂，也是在药物合成和材料研发等多领域中应用普遍的中间体，含取代基的官能团化的酰胺化合物还可体现药理、生化等多种活性，因此酰胺类化合物在合成应用研究及工业医药等多方面均具有广泛的应用。因此，酰胺的合成方法研究一直是人们研究的兴趣之一。与其他方法相比，腈类化合物的水解是制备酰胺的一种直接、经济、和简便的方法。截止目前，文献上已报道了很多腈水解的方法，但是仍存在各自的缺点。

传统的腈的水解反应制备酰胺的方法使用过量的强酸如硫酸等、在苛刻条件下进行，因此适用底物的官能团种类有限，而且酸介质污染大、后处理麻烦。相反，腈在碱性条件下的水解方法则易导致过度水解的进行，生成相应的酸而大大降低产物收率；虽然可以通过加入过氧化氢的方法抑制过度水解，但是使用过氧化氢也有很大的安全隐患，因而该方法很难用于更大规模的反应和大量制备。此外，腈在碱性条件下的水解反应，改用叔丁醇为溶剂也可抑制过度水解发生，但是该方法需使用5-6倍当量的NaOH或者KOH强碱性条件，反应效率低、官能团兼容性差，且由于不是催化的反应，也很难用于大量合成。因此，后来很多研究也开发了过度金属催化的方法。研究表明，几乎所有的过度金属都可以催化腈水解成酰胺。但是，过度金属催化的方法也存在不少缺点。比如，贵重过渡金属催化的方法效果往往比较好，但是这些反应不仅需要惰性气体保护的条件，这些金属催化剂价格昂贵、很多时候还需要使用复杂的配体、或者预先制备催化剂络合物，也导致这些贵金属催化剂不易得到、普及应用有限。产物中重金属残留也是需要考虑和解决的问题。廉价金属催化的反应也有不少报道，但是由于这些催化剂效果较差，也往往需要复杂配体，且催化剂用量较大，而且有些廉价金属也具有较高毒性。

因此，研究使用低毒性、无毒性催化剂甚至无需过渡金属参与的催化腈水解制备酰胺的方法非常值得研究。本发明旨在开发一种非过渡金属催化剂，实现简单、温和、绿色的条件下腈类化合物水解制备酰胺类化合物的方法。

发明内容

本发明要解决的问题在于提供一种腈的绿色水解方法，该腈的绿色水解方法从廉价、稳定、易得的腈类出发，寻找合适的催化剂，在无过渡金属催化剂参与和无需氮气保护的条件下进行的腈的水解反应，实现了环境污染小、高效的酰胺类化合物的合成。

本发明的技术方案为：

一种腈的绿色水解方法，在空气条件下，利用碱催化剂，催化腈类化合物的水解反应，反应温度为室温～120°C，反应时间为1～48小时，反应式为：

其中：

R是苯基、取代芳基、取代杂芳基或烷基；具体的讲，可以是各种官能团取代在2-，3-，或4-的苯基或各类取代芳基、取代呋喃、取代噻吩、取代吡啶等各类取代杂芳基，还可以是各种碳链长度和支链取代的烷基。

本发明的反应中，所用的碱催化剂可以是K₂CO₃、Na₂CO₃、NaOH、Cs₂CO₃、CsOH、Li₂CO₃、KHCO₃、NaHCO₃、CH₃COOK、K₃PO₄·3H₂O、LiOH、NaOH或KOH，优选为CsOH。

本发明的反应中，所用碱催化剂的用量为5～100mol%，尤其推荐为5～30mol%。

本发明的反应中，无需使用任何过渡金属催化剂。

本发明的反应中，反应的溶剂可以是各种有机溶剂、水或者有机溶剂与水的混合溶剂，优选为DMSO与H2O的混合溶剂，DMSO与H2O采用什么比例都可以；但是完全是DMSO，反应效果不好；完全是H2O，反应效果也不好。

本发明的反应中，反应进行的温度推荐为60～100°C；反应时间优选为12-24小时。

本发明所述的腈的绿色水解方法中，所使用的碱催化剂可以直接购买得到。本方法与文献中报导的其它方法相比，催化剂价格便宜、毒性小、用量较低，反应条件温和、在空气下进行即可、易于操作，反应使用有机溶剂和水的混合溶剂，不会造成腈过度水解而降低目标产物酰胺的收率，因此产物分离提纯简易，回收率高。本方法对反应条件的要求非常低，具有一定的应用前景。

具体实施方式