本发明涉及有机合成领域，具体涉及酰胺、尿素转化为酯的方法。
背景技术：
酯分子是有机化学和生物化学中是最重要最基础的官能团之一，在精细化学品、农药化学品、聚合物、药物都有广泛的应用。目前已经广泛用作溶剂，润滑剂，杀虫剂，香料和药品，例如具有NF-kB抑制剂CAPE和辣椒素、蜜蜂蜂胶接触过敏原异戊烯基咖啡酸酯、EGCG模拟物HIV-1逆转录酶抑制剂羟基酪醇没食子酸酯等具有广泛的药用价值。尤其碳酸二酯类化合物在化工生产中用作硝酸纤维素、纤维素醚、合成树脂和天然树脂的溶剂；在制药业中用于制造苯巴比妥；农药工业用于制造除虫菊。因此，酯类化合物的合成不仅是药学领域关注的重点，更是有机合成及其他工业领域研究的热门课题之一。
酰胺或尿素转化为酯的合成方法很多，其中主要有三种方法，第一种为用活化试剂直接活化酰胺键，第二种为通过酰胺共振的破坏来增加酰胺对亲核试剂的敏感性；第三种是利用催化剂活化酰胺键，增加亲核试剂进攻羰基的能力。近年来相继报道了酰胺或尿素转化为酯化合物的合成方法：(1)Kazushi Mashima课题组报道了Sc(OTf)3催化酰胺与醇反应通过C-N键断裂合成酯；(2)Kazushi Mashima课题组报道了Zn(OTf)2催化酰胺与醇反应合成酯化合物；(3)Kenichi Shimizua课题组报道CeO2催化酰胺与醇反应合成酯化合物；(4)Neil K.Garg首次报道了Ni催化酰胺与醇反应，通过Ni催化酰胺分子中C-N间的断裂合成酯化合物。虽然采用这些方法都能够有效地合成伯酰胺类化合物，但是还存在很多问题比如使用价格昂贵的催化剂，或者较高的温度，较低的产率。因此开发一种利用廉价的过渡金属为催化剂、高产率地合成酯化合物的方法是目前迫切解决的问题之一。(参考文献：Adv.Synth.Catal.,2013,355,3391-3395；Angew.Chem.Int.Ed.,2012,51,5723-5726；Angew.Chem.,2012,124,563-566；RSC Adv.,2014,4,35803-35807；Tetrahedron Letters,2014,55,6935-6938；Angew.Chem.Int.Ed.,2015,54,1-4；Nature,524,79–83)。
本发明提供了一种由铁盐催化、酸为添加剂、条件温和、操作简单以及高产率地转化酰胺和尿素为酯的方法。
技术实现要素：
本发明的目的是开发一种在Fe盐催化下，在温和的环境中，用廉价易得的酰胺、尿素，高转化率和高产率地合成酯的方法。
本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种具有下述结构式的酯类(I)化合物的合成方法，包含如下操作步骤：装铁盐的反应容器中，加入不同结构的酰胺、尿素、醇，然后加入催化量的酸、溶剂，合适的反应温度下搅拌，反应结束后用水或饱和盐溶液洗涤，然后用有机溶剂萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗产品经柱色谱分离，即得目标产物:
R是C2～C8的直链烷基、苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基、4-硝基苯基、4-羟基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-碘苯基、4-三氟甲基苯基、4-腈基苯基、3-甲基苯基、2-噻吩基、2-吡啶基、1-萘基、2-萘基、对苯基苯基。
R1是C2～C8的直链烷基、异丙基、异戊基、叔丁基、环戊基、环己基、苄基、对甲基苄基、对溴苄基、萘甲基、2-噻吩甲基、2-吡啶甲基、苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基、4-硝基苯基、4-羟基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-碘苯基、4-三氟甲基苯基、4-腈基苯基、3-甲基苯基、2-噻吩基、2-吡啶基、1-萘基、2-萘基、对苯基苯基。
所述的酰胺、Fe盐、酸的摩尔比为1:[0.1-1.0]:[0.1-1.0]。
所述的温度主要是25℃-120℃。
所述有机溶剂是选自N,N-二甲基甲酰胺、正己烷、环己烷、二甲亚砜、乙腈、1,4-二氧六环、四氢呋喃、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、氯苯、1,2-二甲苯或1,2-二氯乙烷中的一种或两种以上。
所述的催化剂是选自Fe、Fe2O3、Fe3O4、FeCl2、FeCl3、FeCl3·6H2O、Fe(NO3)3·6H2O、Fe2(SO4)3·H2O中的一种或两种以上。
所述的酸是选自苯甲酸、苯乙酸、苯磺酸、三氟乙酸、萘乙酸、浓盐酸、浓硝酸中的一种或两种以上。
所述的酰胺或尿素底物是选苯甲酰胺、4-甲基苯甲酰胺、4甲氧基苯甲酰胺、4-硝基苯甲酰胺、4-羟基苯甲酰胺、4-氟苯甲酰胺、4-氯苯甲酰胺、4-溴苯甲酰胺、4-碘苯甲酰胺、4-三氟甲基苯甲酰胺、3-甲基苯甲酰胺、4-腈基苯甲酰胺、2-噻吩苯甲酰胺、2-吡啶苯甲酰胺、1-萘苯甲酰胺、2-萘苯甲酰胺、丙烯酰胺、对苯基苯甲酰胺、丙酰胺、戊酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基苯甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、尿素。
所述的醇或酚是选自C2～C8的直链烷基醇、异丙醇、异戊醇、叔丁醇、环戊醇、环己醇、苄醇、对甲基苄醇、对溴苄醇、萘甲醇、2-噻吩甲醇、2-吡啶甲醇、苯酚、4-甲基苯酚、4-甲氧基苯酚、4-硝基苯酚、4-羟基苯酚、4-氟苯酚、4-氯苯酚、4-溴苯酚、4-碘苯酚、4-三氟甲基苯酚、4-腈基苯酚、3-甲基苯酚。
本发明所涉及的合成路线如下：
根据实验结果，本发明所提供了一种Fe盐为催化剂，酸为添加剂，通过廉价易得的酰胺和尿素为原料合成酯的方法。该方法具有操作简单、反应条件温和、绿色环保、高选择性和高产率等优势，具有良好的工业应用前景。
【附图简要说明】
图1为本发明提供的酰胺、尿素转化为酯的合成路径图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
酯化合物的合成
如图1所示，本发明提供的酯化合物(I)的合成步骤为：
在装有10～100mol％的铁盐催化剂反应管中，加入0.2mmol酰胺(如：苯甲酰胺等)，10mol％-100mol％的酸，2ml溶剂(如：N,N-二甲基甲酰胺)，0.2mmol醇或酚，在25-120℃下反应，反应结束后用水或饱和盐溶液洗涤，然后用氯仿(或乙酸乙酯)萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗产品经柱色谱分离，即得目标产物:
合成例1
苯甲酸甲酯的合成
在装有10mol％的Fe粉催化剂的反应管中，加入0.2mmol苯甲酰胺，10mol％的醋酸，2ml溶剂N,N-二甲基甲酰胺，0.2mmol甲醇，在25℃下反应，反应结束后用水或饱和盐溶液洗涤，然后用氯仿萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗产品经柱色谱分离，即得目标产物：产率70％。
合成例2
苯甲酸叔丁酯的合成
在装有30mol％的Fe2O3催化剂的反应管中，加入0.2mmol苯甲酰胺，20mol％的硝酸，2ml溶剂DMSO，0.2mmol叔丁醇，在50℃下反应，反应结束后用水或饱和盐溶液洗涤，然后用氯仿萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗产品经柱色谱分离，即得目标产物：产率55％。
合成例3
苯甲酸环己酯的合成
在装有50mol％的FeCl3催化剂的反应管中，加入0.2mmol苯甲酰胺，50mol％的苯甲酸，2ml溶剂乙腈，0.2mmol环己醇，在50℃下反应，反应结束后用水或饱和盐溶液洗涤，然后用氯仿萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗产品经柱色谱分离，即得目标产物：产率61％。
合成例4
苯甲酸苄酯的合成
在装有20mol％的Fe3O4催化剂的反应管中，加入0.2mmol苯甲酰胺，30mol％的三氟甲烷磺酸，2ml溶剂正己烷，0.2mmol苄醇，在60℃下反应，反应结束后用水或饱和盐溶液洗涤，然后用氯仿萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗产品经柱色谱分离，即得目标产物：产率86％。
合成例5
苯甲酸苯乙酯的合成
在装有60mol％FeCl2催化剂的反应管中，加入0.2mmol苯甲酰胺，40mol％的萘乙酸，2ml溶剂1,4-二氧六环，0.2mmol苯乙醇，在50℃下反应，反应结束后用水或饱和盐溶液洗涤，然后用氯仿萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗产品经柱色谱分离，即得目标产物：产率70％。
合成例6
苯甲酸萘乙酯的合成
在装有80mol％的FeCl3·6H2O催化剂的反应管中，加入0.2mmol苯甲酰胺，40mol％的浓盐酸，2ml溶剂N-甲基吡咯烷酮，0.2mmol萘甲醇，在100℃下反应，反应结束后用水或饱和盐溶液洗涤，然后用氯仿萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗产品经柱色谱分离，即得目标产物：产率45％。
合成例7
苯甲酸苯酯的合成
在装有30mol％的Fe2(SO4)3·H2O催化剂的反应管中，加入0.2mmol苯甲酰胺，20mol％的苯甲酸，2ml溶剂甲苯，0.2mmol苯酚，在70℃下反应，反应结束后用水或饱和盐溶液洗涤，然后用氯仿萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗产品经柱色谱分离，即得目标产物：产率55％。
合成例8
苯甲酸对甲基苯酯的合成
在装有20mol％的Fe2(SO4)3·H2O催化剂的反应管中，加入0.2mmol苯甲酰胺，20mol％的苯乙酸，2ml溶剂氯苯，0.2mmol对甲基苯酚，在90℃下反应，反应结束后用水或饱和盐溶液洗涤，然后用氯仿萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗产品经柱色谱分离，即得目标产物：产率61％。
合成例9
苯甲酸对氯苯酯的合成
在装有70mol％的Fe(NO3)3·6H2O催化剂的反应管中，加入0.2mmol苯甲酰胺，20mol％的三氟甲烷磺酸，2ml溶剂1,2-二甲苯，0.2mmol对氯苯酚，在80℃下反应，反应结束后用水或饱和盐溶液洗涤，然后用氯仿萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗产品经柱色谱分离，即得目标产物：产率71％。
合成例10
苯乙酸乙酯的合成
在装有80mol％的Fe粉催化剂的反应管中，加入0.2mmol苯乙酰胺，10mol％的苯甲酸，2ml溶剂N,N-二甲基甲酰胺，0.2mmol乙醇，在85℃下反应，反应结束后用水或饱和盐溶液洗涤，然后用氯仿萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗产品经柱色谱分离，即得目标产物：产率67％。
合成例11
萘甲酸乙酯的合成
在装有10mol％的FeCl2催化剂的反应管中，加入0.2mmol萘甲酰胺，30mol％的醋酸，2ml溶剂环己烷，0.2mmol乙醇，在100℃下反应，反应结束后用水或饱和盐溶液洗涤，然后用氯仿萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗产品经柱色谱分离，即得目标产物：产率45％。
合成例12
2-吡啶甲酸苯酯的合成
在装有30mol％的Fe(NO3)3·6H2O催化剂的反应管中，加入0.2mmol2-吡啶甲酰胺，80mol％的盐酸，2ml溶剂四氢呋喃，0.2mmol苯酚，在70℃下反应，反应结束后用水或饱和盐溶液洗涤，然后用氯仿萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗产品经柱色谱分离，即得目标产物：产率57％。
合成例13
碳酸二甲酯的合成
在装有50mol％的FeCl3催化剂的反应管中，加入0.2mmol尿素，30mol％的苯乙酸，2ml溶剂N,N-二甲基甲酰胺，0.4mmol甲醇，在55℃下反应，反应结束后用水或饱和盐溶液洗涤，然后用氯仿萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗产品经柱色谱分离，即得目标产物：产率62％。
合成例14
碳酸二乙酯的合成
在装有80mol％的Fe粉催化剂的反应管中，加入0.2mmol尿素，20mol％的萘乙酸，2ml溶剂1,4-二氧六环，0.4mmol乙醇，在90℃下反应，反应结束后用水或饱和盐溶液洗涤，然后用氯仿萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗产品经柱色谱分离，即得目标产物：产率46％。
合成例15
碳酸二苯酯的合成
在装有40mol％的Fe(NO3)3·6H2O催化剂的反应管中，加入0.2mmol尿素，30mol％的硝酸，2ml溶剂四氢呋喃，0.4mmol苯酚，在70℃下反应，反应结束后用水或饱和盐溶液洗涤，然后用氯仿萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗产品经柱色谱分离，即得目标产物：产率70％。
合成例16
正己酸苄酯的合成
在装有40mol％的Fe2O3催化剂的反应管中，加入0.2mmol正己酰胺，40mol％的鸭暖，2ml溶剂甲苯，0.2mmol苯酚，在70℃下反应，反应结束后用水或饱和盐溶液洗涤，然后用氯仿萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗产品经柱色谱分离，即得目标产物：产率81％。