[发明专利]一种钼催化甲酰化反应合成甲酰胺衍生物的方法

说明书

本发明公开了一种钼催化甲酰化反应合成甲酰胺衍生物的方法，该方法是将胺类化合物与甲酰胺类化合物在钼盐和/或钼氧化物催化作用下一锅反应生成甲酰胺衍生物；该方法反应原料及催化剂廉价易得，且反应步骤及操作简单，具有反应选择性高、产率高、可扩量反应等优点，克服了现有技术中反应试剂毒性大，催化剂昂贵、反应步骤多，副产物多等缺陷。

技术领域

本发明涉及一种甲酰胺衍生物的合成方法，特别涉及一种以甲酰胺类化合物作为酰化试剂，在钼盐催化下对伯胺氢或仲胺氢进行甲酰化反应一步合成甲酰胺衍生物的方法，属于有机合成技术领域。

背景技术

甲酰胺衍生物是重要的有机化合物之一，它广泛存在于生物活性分子(如下分子结构式)、有机合成中间体及功能高分子材料中。多种有机小分子可以作为羰基源来制备甲酰胺衍生物，如甲酸及其盐[B.A.Aleiwi,K.Mitachi,M.Kurosu,Tetrahedron Lett.2013,54,2077；P.Ganapati Reddy,G.D.Kishorekumar,S.Baskaran,Tetrahedron Lett.2000,41,9149]、甲酰胺[L.Becerra-Figueroa,A.Ojeda-Porras,D.Gamba-Sánchez,J.Org.Chem.2014,79,4544]、酯[L.Hie,N.F.Fine Nathel,X.Hong,Y.-F.Yang,K.N.Houk,N.K.Garg,Angew.Chem.Int.Ed.2016,55,2810]、甲醇[N.Ortega,C.Richter,F.Glorius,Org.Lett.2013,15,1776]、DMF等。其中甲酸及其盐价格较其它几种试剂要高，且具有较强的还原性和一定的毒性，保存条件要求较高。甲酰胺的价格也比后续三种工业产品的价格要高，推高了甲酰胺的合成成本。而以酯为羰基源制备甲酰胺衍生物的方法中，需要用到镍催化，同时反应体系中需要添加30mol％的咪唑盐和1.25当量的三烷氧基铝，成本高昂。甲醇是一种价廉易得的常用化学试剂，然而以其为羰基源合成甲酰胺衍生物时，需要用金属钌作为催化剂，且需要加入叔丁醇钾和1,3-二环己基氯化咪唑促进反应，推高了合成成本。DMF是一种广泛使用且价廉易得的工业化产品，其可以作为甲酰胺基、二甲胺基、羰基、甲基以及醛基的来源[S.Ding,N.Jiao,Angew.Chem.Int.Ed.2012,51,9226；J.Muzart,Tetrahedron 2009,65,8313；H.Ohtaki,Pure Appl.Chem.1987,59,1143；S.Kobayashi,M.Sugiura,C.Ogawa,Adv.Synth.Catal.2004,346,1023；I.PastorizaSantos,L.M.Liz-Marzan,Adv.Funct.Mater.2009,19,679]。DMF用作醛基源来合成甲酰胺衍生物也有相关报道。2017年，Jagtap报道了镍催化的取代胺与DMF的反应[R.B.Sonawane,N.K.Rasal,S.V.Jagtap,Org.Lett.2017,19,2078]。该反应中需要添加3当量的咪唑，反应的原子经济效率不高，合成成本较大。2016年，Shankarling报道了四氧化三铁催化的伯胺与DMF的反应，反应产率不是太高，而且底物适用范围较受限，只适用于伯胺与DMF的反应[P.B.Thale,P.N.Borase,G.S.Shankarling,RSC Adv.2016,6,52724]。同年，Blanchet报道了硼酸衍生物催化的取代胺与DMF的反应，该反应催化剂较为昂贵且分离困难，另外反应体系中需要另外添加20mol％的醋酸，增加了后处理的难度[T.M.El Dine,D.Evans,J.Rouden,J.Blanchet,Chem.Eur.J.2016,22,5894]。2013年，Sheppard报道了B(OCH₂CF₃)₃催化的取代胺与DMF的反应，该方法对于伯胺具有较好的效果，然而仲胺的反应产率非常不理想，且反应所需的催化剂价格较为昂贵，分离也较为困难[R.M.Lanigan,P.Starkov,T.D.Sheppard,J.Org.Chem.2013,78,4512]。因此，开发一种廉价金属催化的、以价廉易得的工业化试剂DMF为醛基源的方法来合成甲酰胺衍生物，具有重要的理论和应用价值。