一种循环水相体系中合成芳香伯胺的方法
【专利摘要】本发明公开了一种循环水相体系中合成芳香伯胺的方法，该方法以芳基卤代物和氨水为原料，以水作为溶剂，以碱金属或碱土金属的碳酸盐、氟化物、磷酸盐及氢氧化物或在水中能转化为相应碱的化合物为碱，以多胺基羧酸及其盐类化合物为配体，采用铜源催化剂，催化芳基卤代物和氨水形成芳香伯胺。本发明以水作为溶剂，无需使用任何相转移催化剂，且催化剂、配体和反应溶剂水能循环使用，有效的改善了反应的环境友好性，更加符合绿色化学发展的要求，尤其是其底物适用范围广，在天然产物、药物及农药制备方面具有广阔的前景。
【专利说明】一种循环水相体系中合成芳香伯胺的方法
【技术领域】:
[0001]本发明涉及化学【技术领域】，尤其涉及一种可循环水相体系中合成芳香伯胺的方法。
【背景技术】:
[0002]芳香伯胺是一种重要的有机合成中间体，也是农用化学品、染料、医药和其他一些化工材料制造过程中的重要中间体，广泛应用于农药、医药和材料科学中((a)K.Weissermelj H.J.Arpej Industry Organic Chemistry, Wiley-VCH, Weinheimj 1997; (b)S.A.Lawrence,Amines: Synthesis Properties,and Application，CambridgeUniversity Press, Cambridge, 2004; (c)G.Evanoj N.Blanchard, M.ToumijChem.Rev.，108 (2008) 3054-3131; (d)Y.Aubin，C.FischmeisterjC.M.Thomas,J.-L.Renaudj Chem.Soc.Rev.，39(2010)4130-4145.)?因此，如何更方便、快捷的制备芳香伯胺类化合物引起了人们广泛的重视。
[0003]氨水是一种价廉易得的氮源((a)D.M.Roundhi 11，Chem.Rev.1992，92，I; (b)J.Kimj H.J.Kimj S.Chang, Eur.J.0rg.Chem.，(2013) 3201-3213 ; (c) J.L.Klinkenbergj J.F.Hartwigj Angew.Chem.1nt.Ed.，50(2011)86-95.)。利用芳香卤代物和氨水反应可直接合成得到芳香伯胺类化合物。近年来，已有大量文献或专利报道了钯或铜催化的芳香碳-氮偶联反应的研究成果((a) Ley, S.V.; Thomas, A.W.Angew.Chem.1nt.Ed.2003，42，5400; (b)D.S.Surry, S.L.Buchwaldj Angew.Chem.1nt.Ed.2008，47，6338; (c) J.P.Corbet, Chem.Rev.，2006，106，2651; (d) J.F.Hartwigj Synlettj 2006，1283.)，但由于在芳香卤代物与氨水的C-N偶联反 应过程中，反应生成的芳香伯胺会与氨水形成竞争，可能导致大量的二级胺甚至三级胺类副产物的生成，从而降低芳香伯胺的产率，因此，对于通过芳香卤代物与氨水的反应制备芳香伯胺的方法的研究，还存在着巨大的挑战((a)F.Lang, D.Zewgej 1.N.Houpisj R.P.Volantej Tetrahedron Letter.2001，42，3251; (b)M.C.Willis, Angew.Chem.1nt.Ed.2007，46，3402.)。近年来，通过添加合适的配体化合物，釆用过渡金属催化的卤代芳烃和氨水的偶联反应取得了一定的进展。
[0004]目前，越来越多的文献报道了铜催化的由芳香卤代物制备芳香伯胺的方法((a) X.F.Wuj C.DarceI，Eur.J.0rg.Chem.2009，4753 ; (b) N.Xiaj M.Tailleferj Angew.Chem.1nt.Ed.2009，48，337 ; (c) H.Wuj C.Wolf, Chem.Commun.2009，3035 ; (d) D.Wang, Q.Caij K.Ding, Adv.Synth.Catal.2009，351，1722; (e) C.T.Yang, Y.Fuj Y.B.Huang, J.Yij Q.X.Guoj L.Liuj Angew.Chem.2009，121，7534，Angew.Chem.1nt.Ed.2009，48，7398; (f)L.Jiang, X，Lu, H.Zhang, Y.Jiang, D.Maj J.0rg.Chem.2009，74，4546 ; (g) X.Zeng，W.Huang, Y.Qiuj S.Jiang, Org.Biomo1.Chem.，9 (2011) 8224-8227 ; (h) K.G.Thakur，D.Ganapathyj G.Sekarj Chem.Commun.，47 (2011) 5076-5078; (i) C.Taoj W.Liuj A.Lvj M.Sun, Y.Ti an，Q.Wang, J.Zhao, Synlettj (2010) 1355-1358 (j) A.K.Jhaj N.Ja in，TetrahedronLett.，54 (2013) 4738-4741; (k) A.Srivastavaj N.Jain, Tetrahedron, 69 (2013) 5092-5097; (l)Y.Wang, J.Luo, T.Hou, Z.Liu, Aust.J.Chem., 66 (2013) 586-593; (m) A.S.Kumar, T.Ramani, B.Sreedhar, Synlett, 24(2013)938-942.)。但这些反应通常是在有机溶剂中进行的，并且所采用的配体多数结构复杂，价格较高，难以得到。随着人类环保意识的日益提高，以及绿色化学概念的提出，如何减少乃至消除化学工业中排放的有害物质已成为人类日益关注且亟待解决的问题。
[0005]与有机溶剂相比，水具有价廉、安全、环境友好等特点。所以以水作为反应介质应用于有机合成中，是最有希望实现工业化的绿色合成方法之一。水相有机合成反应已经成为当前绿色化学研究的重要领域，已有较多文献报道了水相体系中金属或有机小分子催化的有机反应。自2010年开始，水相体系中铜催化的芳香卤代物与氨水的偶联反应也取得了一定的研究进展((a) Z.Wu, Z.Jiang, D.Wu, H.Xiang, X.Zhou, Eur.J.0rg.Chem.，(2010) 1854-1857; (b) F.Meng, X.Zhu, Y.Li, J.Xie, B.Wang, J.Yao, Y.Wan, Eur.J.0rg.Chem.，(2010)6149-6152; (c)H.-J.Xu, Y.-F.Liang, Z.-Y.Cai, Η.-X.Qi, C.-Y.Yang, Y.-S.Feng, J.0rg.Chem., 76(2011) 2296-2300; (d) Y.Zhu, Y.Wei, Can.J.Chem.，89 (2011)645-649 ; (e) Y.Li, X.Zhu, F.Meng, Y.Wan, Tetrahedron67 (2011) 5450-5454 ; (f) J.Chen, T.Yuan, ff.Hao, M.Cai, Tetrahedron Lett.,52 (2011) 3710-3713; (g)H.-J .Xu, Y.-F.Liang, Z.-Y.Cai, Η.-X.Qi, C.-Y.Yang, Y.-S.Feng, J.0rg.Chem., 76 (2011) 2296-2300 ; (h) M.Huang, L.Wang, X.Zhu, Z.Mao, D.Kuang, Y.Wan, Eur.J.0rg.Chem., (2012) 4897-4901; (i) B.-S.Liao, S.-T.Liu, Catal.comnun.，32(2013)28-31.)。但这些反应有的需要使用非商业可得的催化剂和配体，有的需要使用大量的相转移催化剂，并且这些反应中所采用的催化体系多数都不具有循环性。而采用价廉、商业可得的可循环催化体系，不仅可以降低合成成本，而且可以减少对环境的污染。
[0006]本发明是在国家自然科学基金(N0.21272282，20802095，20872182)资助下，为提供一种经济、温和、环境友好的芳香伯胺的制备方法而进行的研究。
【发明内容】
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[0007]本发明的目的是克服现有技术中芳香伯胺的合成方法中存在的缺点，提供一种催化剂、配体和溶剂可循环利用的，简便、反应条件温和、底物适用范围广、环境友好、过程经济的合成芳香伯胺的方法。
[0008]本发明是通过以下技术方案予以实现的:
[0009]一种循环水相体系中合成芳香伯胺的方法，该方法以芳基卤代物和氨水为原料，以水作为溶剂，以碱金属或碱土金属的碳酸盐、氟化物、磷酸盐及氢氧化物或在水中能转化为相应碱的化合物为碱，以多胺基羧酸或其盐类化合物为配体，采用铜源催化剂，催化芳基卤代物和氨水形成芳香伯胺。
[0010]所述催化剂、配体和反应溶剂水能循环使用。
[0011]本发明的具体反应过程是:将铜源催化剂、配体、芳基卤代物、碱、氨水以及水依次加入反应管，密封，采用普通热浴加热方式60-13(TC搅拌反应2-36h ;反应结束后，分离反应混合液并纯化，得到芳香伯胺产物。
[0012]本发明涉及的反应方程式如下:[0013]
【权利要求】
1.一种循环水相体系中合成芳香伯胺的方法，以芳基卤代物和氨水为原料，以水作为溶剂，以碱金属或碱土金属的碳酸盐、氟化物、磷酸盐及氢氧化物或在水中能转化为相应碱的化合物为碱，其特征在于以多胺基羧酸或其盐类化合物为配体，采用铜源催化剂，催化芳基卤代物和氨水形成芳香伯胺。
2.根据权利要求1所述的循环水相体系中合成芳香伯胺的方法，其特征在于，其具体反应为:将铜源催化剂、配体、芳基卤代物、碱、氨水以及水依次加入反应管，密封，60-130°C搅拌反应2-36h ;反应结束后，分离反应混合液并纯化，得到芳香伯胺产物。
3.根据权利要求1或2所述的循环水相体系中合成芳香伯胺的方法，其特征在于，所述多胺基羧酸或其盐类化合物选自二乙烯三胺五乙酸或乙二胺四乙酸或乙二胺-N，N’ - 二乙酸或三乙烯四胺六乙酸或其钠盐或钾盐；多胺基羧酸或其盐类化合物与铜源催化剂的摩尔比为 1:1-4:1。
4.根据权利要求1或2所述的循环水相体系中合成芳香伯胺的方法，其特征在于，所述芳基卤代物与氨水的摩尔比为1: 5-1: 20，所述芳基卤代物选自芳基碘代物或芳基溴代物。
5.根据权利要求1或2所述的循环水相体系中合成芳香伯胺的方法，其特征在于，铜源催化剂与底物芳基卤代物的摩尔比为1:40-1: 5。
6.根据权利要求5所述的循环水相体系中合成芳香伯胺的方法，其特征在于，所述铜源催化剂选自金属铜、铜的氧化物以及各种一价或二价的铜盐。
7.根据权利要求6所述的循环水相体系中合成芳香伯胺的方法，其特征在于，所述铜源催化剂选自铜粉、氧化铜、氧化亚铜、硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、氯化亚铜、碘化亚铜、醋酸铜中的任一种。
8.根据权利要求1或2所述的循环水相体系中合成芳香伯胺的方法，其特征在于，所述碱选自以下之一:氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯、氟化铯、磷酸钾；碱与芳基卤代物的摩尔比为1.5:1-3:1。
【文档编号】C07C211/47GK103739417SQ201310751904
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】朱新海, 杨波, 廖礼豪, 曾永亨, 万一千 申请人:中山大学