本發明涉及一種芳基酰胺類化合物的合成方法。
背景技術:
在有機合成中,酰胺鍵是非常重要的功能基團,在很多有機化合物和生物活性化合物及天然產物中都能看到酰胺鍵的影子。自從1974年Heck報道了Pd催化的酰胺化反應后((a)A.Schoenberg,I.Bartoletti and R.F.Heck,J.Org.Chem.,1974,39,3318-3326;(b)A.Schoenberg and R.F.Heck,J.Org.Chem.,1974,39,3327-3331),制備酰胺類化合物的方法層出不窮,包括不同底物、不同催化劑、不同方法的文獻屢有報道。
最為經典的制備芳基酰胺的反應是以芳基羧酸為底物,加入活化試劑,然后與二烷基胺反應生成相應的芳基甲酰胺,這類反應通常需要加入過量的活化試劑以確保芳基羧酸的反應完全(L.Zhang,W.Wang,A.Wang,Y.Cui,X.Yang,Y.Huang,X.Liu,W.Liu,J.-Y.Son,H.Oji andT.Zhang,Green Chem.,2013,15,2680-2684)。
另一類以芳基羧酸為底物制備芳基酰胺的方法是在銅催化劑催化下經自由基反應得到目標物。如Kantam等人報道了在CuO納米顆粒的催化下,TBHP做氧化劑,在很溫和的條件下由芳基羧酸制備取代的芳基酰胺類化合物的方法,作者推測反應經歷了自由基的反應過程,反應底物與氧化劑生成羧酸銅,再與失去一個氫自由基的甲酰胺自由基反應并脫去一分子CO2生成目標物(Y.-X.Xie,R.-J.Song,X.-H.Yang,J.-N.Xiang and J.-H.Li,Eur.J.Org.Chem.,2013,25,5737-5742.)。
此外,以芳基鹵代物為反應底物,過渡金屬催化制備芳基酰胺的反應也屢有報道。2002年,Tamejiro報道了碘代烴(芳烴、烷烴)與DMF在Pd催化下POCl3促進的胺基羰基化反應。2011年Bhalchandra將這一反應的底物拓展為了溴代芳烴。并將反應時間從10-36小時縮短為6小時。在這一反應中,POCl3起到了關鍵的作用,POCl3的加入生成了Vilsmeier-type類型的中間體,這一中間體的生成在反應中起到了至關重要的作用。然而讓人困惑的是,我們在重復此類反應時卻僅能得到少量產物((a)K.Hosoi,K.Nozaki and T.Hiyama,Org.Lett.,2002,4,2849-2851;(b)D.N.Sawant,Y.S.Wagh,K.D.Bhatte and B.M.Bhanage,J.Org.Chem.,2011,76,5489-5494)。
此外,還有一類以苯甲醇、苯甲胺、苯甲醛等為底物制備酰胺化合物的方法。苯甲醇或苯甲醛在催化劑的作用下,與二烷基胺或DMF發生反應,生成相應的芳基酰胺化合物((a)D.Saberi and A.Heydari,Appl.Organomet.Chem.,2014,28,101-108;(b)K.Xu,Y.Hu,S.Zhang,Z.Zha and Z.Wang,Chem.Eur.J.,2012,18,9793-9797)。
技術實現要素:
本發明的目的是提供一條高效的合成芳基酰胺類化合物的合成方法。
本發明采用的技術方案:芳基酰胺類化合物的合成方法是將芳基羧酸、N,N-二烷基甲酰胺、Ru(p-cymene)Cl2、Xantphos、K2S2O8按摩爾比1∶0.05∶0.1∶2混勻,在160℃下反應12~24小時,以氣相色譜或薄層層析監測反應進程,待反應完全后,過濾反應液,將濾液旋轉蒸發除溶劑后,再進行柱色譜分離,得到所需的芳基酰胺化合物,產率為83~90%;
所述的Ru(p-cymene)Cl2為二氯雙(4-甲基異丙基苯基)釕(II),Xantphos為4,5-雙二苯基膦-9,9-二甲基氧雜蒽,K2S2O8為硫代硫酸鉀;
所述合成方法的反應式如下:
其中:R1為甲基、羥基、氯、硝基、氰基或二甲基胺基,R2為烷基。
芳基羧酸為苯甲酸、3-甲基苯甲酸、4-羥基苯甲酸、2-氯苯甲酸、2-三氟甲基苯甲酸、2-硝基苯甲酸、3-硝基苯甲酸、4-硝基苯甲酸、4-二甲胺基苯甲酸、4-氰基苯甲酸、2-甲酸吡啶、2-萘甲酸、2-氯-5-硝基苯甲酸、2-硝基-4-氯苯甲酸或2-硝基-3-甲基苯甲酸。
所述N,N-二烷基甲酰胺為N,N-二甲基甲酰胺或哌啶-1-甲醛。
本發明提供的合成方法是以Ru(p-cymene)Cl2為催化劑,K2S2O8為氧化劑,Xantphos為配體,以其中一反應物(N,N-二烷基甲酰胺)為溶劑,底物芳基羧酸與N,N-二烷基甲酰胺發生偶聯反應而得到芳基酰胺化合物,相比于現有技術中的合成方法。
本發明的有益效果:
(1)所用底物為芳基羧酸,其為固體,性質穩定,價廉易得,無難聞氣味,毒性小。而文獻中所用的鹵代芳烴氣味難聞,毒性較大。
(2)所用的底物芳基羧酸,其性質與產物相差較大,如溶解性(羧酸水溶性好,產物酯溶性好)、極性(大部分芳基羧酸極性很大,產物極性相對較小),很容易將產物與未反應完的原料進行分離。
(3)本發明的方法得到芳基酰胺類化合物產率為83~90%。
本發明高效構建的芳基酰胺類化合物是很多藥物、生物活性分子和天然產物的重要分子骨架,本發明所述的合成方法為這類化合物的合成提供了一個廣泛適用的制備方法。
具體實施方式
實施例1
以苯甲酸(1a)和DMF(2a)為原料合成苯甲酰胺(3a):
在裝有磁子的20mL反應瓶中加入苯甲酸(0.036g,0.3mmol)、Xantphos(0.017g,0.03mmol)、K2S2O8(0.162g,0.6mmol)、Ru(p-cymene)Cl2(0.0092g,0.015mmol)、DMF(2mL),向其中充入氬氣,擰緊瓶蓋,外溫160℃密閉反應12h;氣相色譜監測反應完全;將反應液過濾,旋轉蒸發除溶劑,經柱層析(乙酸乙酯∶正己烷=1∶1)分離后得到無色透明液體3a,產率88%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ7.39(s,5H),3.10(s,3H),2.96(s,3H);13C NMR(75MHz,CDCl3)δ171.76(s),136.34(s),129.61(s),128.43(s),127.11(s),39.69(s),35.43(s);MS(70eV,EI)m/z(EI)C9H11NO[M]:149.19,51(36),77(100),105(29),148(56),149(5).
實施例2
以3-甲基苯甲酸(1b)和DMF(2a)為原料合成3-甲基苯甲酰胺(3b):
在裝有磁子的20mL反應瓶中加入3-甲基苯甲酸(0.041g,0.3mmol)、Xantphos(0.017g,0.03mmol)、K2S2O8(0.162g,0.6mmol)、Ru(p-cymene)Cl2(0.0092g,0.015mmol)、DMF(2mL),向其中充入氬氣,擰緊瓶蓋,外溫160℃密閉反應12h;氣相色譜監測反應完全;將反應液過濾,旋轉蒸發除溶劑,經柱層析(乙酸乙酯∶正己烷=1∶1)分離后得到無色透明液體3b,產率90%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ7.23(dq,J=13.0,7.4Hz,4H),3.04(d,J=39.5Hz,6H),2.37(s,3H);13C NMR(75MHz,CDCl3)δ171.94(s),138.28(s),136.37(s),130.28(s),128.24(s),127.73(s),124.05(s),39.68(s),35.38(s),21.45(s);MS(70eV,EI)m/z(EI)C10H13NO[M]:163.22,65(27),91(100),119(33),162(28),163(4).
實施例3
以4-羥基苯甲酸(1c)和DMF(2a)為原料合成4-羥基苯甲酰胺(3c):
在裝有磁子的20mL反應瓶中加入4-羥基苯甲酸(0.041g,0.3mmol)、Xantphos(0.017g,0.03mmol)、K2S2O8(0.162g,0.6mmol)、Ru(p-cymene)Cl2(0.0092g,0.015mmol)、DMF(2mL),向其中充入氬氣,擰緊瓶蓋,外溫160℃密閉反應12h;氣相色譜監測反應完全;將反應液過濾,旋轉蒸發除溶劑,經柱層析(乙酸乙酯∶正己烷=1∶1)分離后得到白色固體3c,產率83%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ7.25-7.19(m,2H),6.74-6.66(m,2H),3.06(d,J=19.0Hz,6H);13C NMR(75MHz,CDCl3)δ172.82(s),158.77(s),129.20(s),126.31(s),115.50(s),38.04(d,J=321.6Hz);MS(70eV,EI)m/z(EI)C9H11NO2[M]:165.19,63(26),65(100),73(44),93(83),121(82),164(28),165(3).
實施例4
以2-氯苯甲酸(1d)和DMF(2a)為原料合成2-氯苯甲酰胺(3d):
在裝有磁子的20mL反應瓶中加入2-氯苯甲酸(0.047g,0.3mmol)、Xantphos(0.017g,0.03mmol)、K2S2O8(0.162g,0.6mmol)、Ru(p-cymene)Cl2(0.0092g,0.015mmol)、DMF(2mL),向其中充入氬氣,擰緊瓶蓋,外溫160℃密閉反應12h;氣相色譜監測反應完全;將反應液過濾,旋轉蒸發除溶劑,經柱層析(乙酸乙酯∶正己烷=1∶1)分離后得到白色固體3d,產率89%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ7.35-7.19(m,4H),3.07(s,3H),2.80(s,3H);13C NMR(75MHz,CDCl3)δ168.57(s),136.43(s),130.28(d,J=14.4Hz),129.67(s),127.85(s),127.29(s),38.18(s),34.76(s);MS(70eV,EI)m/z(EI)C9H10ClNO[M]:183.63,75(100),111(84),139(59),182(16),184(6).
實施例5
以2-三氟甲基苯甲酸(1e)和DMF(2a)為原料合成2-三氟甲基苯甲酰胺(3e):
在裝有磁子的20mL反應瓶中加入2-三氟甲基苯甲酸(0.057g,0.3mmol)、Xantphos(0.017g,0.03mmol)、K2S2O8(0.162g,0.6mmol)、Ru(p-cymene)Cl2(0.0092g,0.015mmol)、DMF(2mL),向其中充入氬氣,擰緊瓶蓋,外溫160℃密閉反應12h;氣相色譜監測反應完全;將反應液過濾,旋轉蒸發除溶劑,經柱層析(乙酸乙酯∶正己烷=1∶1)分離后得到白色固體3e,產率59%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ7.70(d,J=7.8Hz,1H),7.62(dd,J=5.9,3.4Hz,1H),7.51(t,J=7.7Hz,1H),7.35(d,J=7.5Hz,1H),3.14(s,3H),2.80(s,3H);13C NMR(75MHz,CDCl3)δ169.09(s),135.38(d,J=2.2Hz),132.33(d,J=0.8Hz),129.14(s),127.42(s),126.70(d,J=4.6Hz),38.95(s),34.93(s);MS(70eV,EI)m/z(EI)C10H10F3NO[M]:217.19,75(33),95(37),145(63),173(61),216(100),217(14).
實施例6
以2-硝基苯甲酸(1f)和DMF(2a)為原料合成2-硝基苯甲酰胺(3f):
在裝有磁子的20mL反應瓶中加入2-硝基苯甲酸(0.05g,0.3mmol)、Xantphos(0.017g,0.03mmol)、K2S2O8(0.162g,0.6mmol)、Ru(p-cymene)Cl2(0.0092g,0.015mmol)、DMF(2mL),向其中充入氬氣,擰緊瓶蓋,外溫160℃密閉反應12h;氣相色譜監測反應完全;將反應液過濾,旋轉蒸發除溶劑,經柱層析(乙酸乙酯∶正己烷=1∶1)分離后得到白色固體3f,產率:85%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ8.20(dd,J=8.3,1.0Hz,1H),7.74-7.69(m,1H),7.59-7.54(m,1H),7.41(dd,J=7.5,1.3Hz,1H),3.17(s,3H),2.84(s,3H);13C NMR(75MHz,CDCl3)δ168.13(s),145.15(s),134.71(s),133.39(s),129.86(s),128.25(s),124.85(s),38.38(s),35.05(s);MS(70eV,EI)m/z(EI)C9H10N2O3[M]:194.19,63(87),78(100),150(75),195(84).
實施例7
以3-硝基苯甲酸(1g)和DMF(2a)為原料合成3-硝基苯甲酰胺(3g):
在裝有磁子的20mL反應瓶中加入3-硝基苯甲酸(0.05g,0.3mmol)、Xantphos(0.017g,0.03mmol)、K2S2O8(0.162g,0.6mmol)、Ru(p-cymene)Cl2(0.0092g,0.015mmol)、DMF(2mL),向其中充入氬氣,擰緊瓶蓋,外溫160℃密閉反應12h;氣相色譜監測反應完全;將反應液過濾,旋轉蒸發除溶劑,經柱層析(乙酸乙酯∶正己烷=1∶1)分離后得到白色固體3g,產率85%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ8.32-8.23(m,2H),7.76(dt,J=7.6,1.3Hz,1H),7.65-7.58(m,1H),3.14(s,3H),3.00(s,3H);13C NMR(75MHz,CDCl3)δ169.05(s),148.05(s),137.94(s),133.27(s),129.84(s),124.51(s),122.37(s),39.65(s),35.64(s);MS(70eV,EI)m/z(EI)C9H10N2O3[M]:194.19,76(63),92(25),104(100),150(21),177(6),193(10),194(3).
實施例8
以4-硝基苯甲酸(1h)和DMF(2a)為原料合成4-硝基苯甲酰胺(3h):
在裝有磁子的20mL反應瓶中加入4-硝基苯甲酸(0.05g,0.3mmol)、Xantphos(0.017g,0.03mmol)、K2S2O8(0.162g,0.6mmol)、Ru(p-cymene)Cl2(0.0092g,0.015mmol)、DMF(2mL),向其中充入氬氣,擰緊瓶蓋,外溫160℃密閉反應12h;氣相色譜監測反應完全;將反應液過濾,旋轉蒸發除溶劑,經柱層析(乙酸乙酯∶正己烷=1∶1)分離后得到白色固體3h,產率88%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ8.30-8.22(m,2H),7.62-7.53(m,2H),3.13(s,3H),2.95(s,3H);13C NMR(75MHz,CDCl3)δ169.37(s),148.39(s),142.56(s),128.17(s),123.90(s),39.43(s),35.46(s);MS(70eV,EI)m/z(EI)C9H10N2O3[M]:194.19,76(39),92(100),104(18),120(15),147(14),193(3).
實施例9
以4-二甲胺基苯甲酸(1i)和DMF(2a)為原料合成4-二甲胺基苯甲酰胺(3i):
在裝有磁子的20mL反應瓶中加入4-二甲胺基苯甲酸(0.049g,0.3mmol)、Xantphos(0.017g,0.03mmol)、K2S2O8(0.162g,0.6mmol)、Ru(p-cymene)Cl2(0.0092g,0.015mmol)、DMF(2mL),向其中充入氬氣,擰緊瓶蓋,外溫160℃密閉反應12h;氣相色譜監測反應完全;將反應液過濾,旋轉蒸發除溶劑,經柱層析(乙酸乙酯∶正己烷=1∶1)分離后得到白色固體3i,產率92%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ7.41-7.35(m,2H),6.69-6.64(m,2H),3.07(s,6H),2.99(s,6H);13C NMR(75MHz,CDCl3)δ172.37(s),151.44(s),129.41(s),123.08(s),111.18(s),40.37(s);MS(70eV,EI)m/z(EI)C11H16N2O[M]:192.23,77(100),91(72),118(24),148(59),192(15).
實施例10
以4-氰基苯甲酸(1j)和DMF(2a)為原料合成4-氰基苯甲酰胺(3j):
在裝有磁子的20mL反應瓶中加入4-氰基苯甲酸(0.044g,0.3mmol)、Xantphos(0.017g,0.03mmol)、K2S2O8(0.162g,0.6mmol)、Ru(p-cymene)Cl2(0.0092g,0.015mmol)、DMF(2mL),向其中充入氬氣,擰緊瓶蓋,外溫160℃密閉反應12h;氣相色譜監測反應完全;將反應液過濾,旋轉蒸發除溶劑,經柱層析(乙酸乙酯∶正己烷=1∶1)分離后得到白色固體3j,產率85%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ7.72-7.67(m,2H),7.53-7.47(m,2H),3.11(s,3H),2.94(s,3H);13C NMR(75MHz,CDCl3)δ169.61(s),140.74(s),132.43(s),127.83(s),118.26(s),113.40(s),39.44(s),35.44(s);MS(70eV,EI)m/z(EI)C10H10N2O[M]:174.19,75(53),102(100),130(45),173(33),174(6).
實施例11
以2-甲酸吡啶(1k)和DMF(2a)為原料合成2-甲酰胺基吡啶(3k):
在裝有磁子的20mL反應瓶中加入2-甲酸吡啶(0.037g,0.3mmol)、Xantphos(0.017g,0.03mmol)、K2S2O8(0.162g,0.6mmol)、Ru(p-cymene)Cl2(0.0092g,0.015mmol)、DMF(2mL),向其中充入氬氣,擰緊瓶蓋,外溫160℃密閉反應12h;氣相色譜監測反應完全;將反應液過濾,旋轉蒸發除溶劑,經柱層析(乙酸乙酯∶正己烷=1∶1)分離后得到白色固體3k,產率60%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ8.59(d,J=4.8Hz,1H),7.79(td,J=7.7,1.7Hz,1H),7.63(d,J=7.8Hz,1H),7.34(ddd,J=7.6,4.9,1.1Hz,1H),3.14(s,3H),3.08(s,3H);13C NMR(75MHz,CDCl3)δ154.62(s),148.37(s),137.20(s),124.51(s),123.73(s),39.17(s),35.88(s);MS(70eV,EI)m/z(EI)C8H10N2O[M]:150.17,79(100),93(94),121(22),150(5).
實施例12
以2-萘甲酸(1l)和DMF(2a)為原料合成2-萘甲酰胺(3l):
在裝有磁子的20mL反應瓶中加入2-萘甲酸(0.052g,0.3mmol)、Xantphos(0.017g,0.03mmol)、K2S2O8(0.162g,0.6mmol)、Ru(p-cymene)Cl2(0.0092g,0.015mmol)、DMF(2mL),向其中充入氬氣,擰緊瓶蓋,外溫160℃密閉反應12h;氣相色譜監測反應完全;將反應液過濾,旋轉蒸發除溶劑,經柱層析(乙酸乙酯∶正己烷=1∶1)分離后得到白色固體3l,產率60%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ7.91(s,1H),7.89-7.83(m,3H),7.52(m,J=8.5,4.1,2.1Hz,3H),3.16(s,3H),3.03(s,3H);13C NMR(75MHz,CDCl3)δ171.80(s),133.70(d,J=2.2Hz),132.76(s),128.40(d,J=15.6Hz),127.90(s),127.23-126.60(m),124.52(s),39.81(s),35.57(s);MS(70eV,EI)m/z(EI)C13H13NO[M]:199.25,77(76),127(100),155(10),198(15),199(8).
實施例13
以2-氯-5-硝基苯甲酸(1m)和DMF(2a)為原料合成2-氯-5-硝基苯甲酰胺(3m):
在裝有磁子的20mL反應瓶中加入2-氯-5-硝基苯甲酸(0.06g,0.3mmol)、Xantphos(0.017g,0.03mmol)、K2S2O8(0.162g,0.6mmol)、Ru(p-cymene)Cl2(0.0092g,0.015mmol)、DMF(2mL),向其中充入氬氣,擰緊瓶蓋,外溫160℃密閉反應24h;氣相色譜監測反應完全;將反應液過濾,旋轉蒸發除溶劑,經柱層析(乙酸乙酯∶正己烷=1∶1)分離后得到白色固體3m,產率35%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ8.19(dd,J=7.3,2.5Hz,2H),7.62-7.57(m,1H),3.17(s,3H),2.90(s,3H);13C NMR(75MHz,CDCl3)δ137.47(s),130.93(s),124.96(s),123.41(s),38.20(s),34.99(s);
實施例14
以2-硝基-4-氯苯甲酸(1n)和DMF(2a)為原料合成2-硝基-4-氯苯甲酰胺(3n):
在裝有磁子的20mL反應瓶中加入2-硝基-4-氯苯甲酸(0.06g,0.3mmol)、Xantphos(0.017g,0.03mmol)、K2S2O8(0.162g,0.6mmol)、Ru(p-cymene)Cl2(0.0092g,0.015mmol)、DMF(2mL),向其中充入氬氣,擰緊瓶蓋,外溫160℃密閉反應24h;氣相色譜監測反應完全;將反應液過濾,旋轉蒸發除溶劑,經柱層析(乙酸乙酯∶正己烷=1∶1)分離后得到白色固體3n,產率37%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ8.20(d,J=2.0Hz,1H),7.69(dd,J=8.2,2.0Hz,1H),7.36(d,J=8.2Hz,1H),3.16(s,3H),2.84(s,3H);13C NMR(75MHz,CDCl3)δ167.07(s),135.81(s),134.74(s),131.75(s),129.40(s),125.11(s),38.38(s),35.11(s);
實施例15
以2-硝基-3-甲基苯甲酸(1o)和DMF(2a)為原料合成2-硝基-3-甲基苯甲酰胺(3o):
在裝有磁子的20mL反應瓶中加入2-硝基-3-甲基苯甲酸(0.054g,0.3mmol)、Xantphos(0.017g,0.03mmol)、K2S2O8(0.162g,0.6mmol)、Ru(p-cymene)Cl2(0.0092g,0.015mmol)、DMF(2mL),向其中充入氬氣,擰緊瓶蓋,外溫160℃密閉反應20h;氣相色譜監測反應完全;將反應液過濾,旋轉蒸發除溶劑,經柱層析(乙酸乙酯∶正己烷=1∶1)分離后得到白色固體3o,產率26%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ7.45(t,J=7.6Hz,1H),7.34(d,J=7.7Hz,1H),7.21(d,J=6.7Hz,1H),3.10(s,3H),2.94(s,3H),2.47(s,3H).13C NMR(75MHz,CDCl3)δ162.07(s),145.73(s),135.93(s),134.96(s),127.02(s),124.36(s),122.08(s),34.18(s),17.62(s);
實施例16
以3-甲基苯甲酸(1b)和哌啶-1-甲醛(2b)為原料合成3-甲基苯甲酰哌啶(3p):
在裝有磁子的20mL反應瓶中加入3-甲基苯甲酸(0.041g,0.3mmol)、Xantphos(0.017g,0.03mmol)、K2S2O8(0.162g,0.6mmol)、Ru(p-cymene)Cl2(0.0092g,0.015mmol)、哌啶-1-甲醛(2mL),向其中充入氬氣,擰緊瓶蓋,外溫160℃密閉反應20h;氣相色譜監測反應完全;將反應液過濾,旋轉蒸發除溶劑,經柱層析(乙酸乙酯∶正己烷=1∶1)分離后得到白色固體3p,產率63%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ7.26-7.13(m,4H),3.70(s,2H),3.33(s,2H),2.36(s,3H),1.66(s,4H),1.50(s,2H);13C NMR(75MHz,CDCl3)δ170.63(s),138.41(s),136.59(s),130.16(s),128.33(s),127.54(s),123.77(s),48.88(s),43.21(s),26.71(s),24.73(s),21.53(s);MS(70eV,EI)m/z(EI)C13H17NO,[M]:203.28,63(19),65(95),89(16),91(100),119(16),202(13),203(4)。