一种钒催化合成酰胺衍生物的方法

本发明属于酰胺衍生物的合成，具体涉及到以钒催化剂催化n,n-二苯基芳基(或杂芳基、或环烷基)甲酰胺类化合物和硝基芳烃化合物发生还原转酰胺化反应制备酰胺衍生物的方法。

背景技术：

1、酰胺键在自然界广泛存在，是构成多肽和蛋白质结构骨架的重要组成部分。除了在生命体系中起着关键的作用之外，酰胺骨架在医药、农药和材料产业中都发挥着重要的作用[j.org.chem.2012,77,8007-8715.]，存在于许多具有药理活性的化合物和材料中。另外，酰胺因性质稳定、容易获得，还常作为合成分子在合成化学中被广泛使用，可以转化为胺、烯胺酯等。因此，发展绿色、环保、经济的酰胺合成新策略一直是均相催化领域的研究热点。

2、传统合成酰胺的方法主要通过羧酸的活化或者原位活化羧酸提高其反应活性来实现[j.am.chem.soc.2008,130,17672-17673，tetrahedron.2005,61,10827-10852.]，预活化策略需要通过两步实现，第一步是羧酸活化形成酰卤、酸酐或者活泼酯等高活性底物，然后与有机胺发生亲核偶联反应。这类方法存在步骤经济性差、原料不稳定、官能团兼容度低、副产物污染多、原料成本高等不足。过渡金属催化因具有能活化惰性底物、反应条件温和、附加污染小等诸多优点逐渐成为构建酰胺键的重要研究策略。

3、目前过渡金属催化酰胺转酰胺化合成酰胺衍生物的方法主要有两类：(1)一类是直接酰胺转胺化反应，以酰胺为原料，在催化剂的作用下和另外的原料胺发生胺取代反应[j.am.chem.soc.2003,125,3422-3423.]；(2)另一类是酰胺的还原转酰胺化反应，以酰胺为原料，在催化剂的作用下和硝基芳烃发生还原转酰胺化反应[j.am.chem.soc.2018,140,6789-6792.]。第(1)类直接酰胺转胺化反应存在诸多缺点：由于酰胺中的c-n键多数条件下非常稳定，转胺化反应合成酰胺的过程往往是动力学和热力学不利的反应，因此其实现也就极具挑战性；同时由于原料为苯胺，会产生反应物和产物酰胺的平衡混合物的问题。与第(1)类直接转胺化反应相比，还原转酰胺化反应使用硝基芳烃代替苯胺作为间接胺源，而硝基芳烃通常更容易获得，更稳定，成本更低且步骤经济性高，同时反应具有官能团兼容性高的特点，且由于不涉及苯胺，原则上可以避免产生反应物和产物酰胺的平衡混合物的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服叔酰胺转酰胺的困难以及避免产生反应物和产物酰胺的平衡混合物的问题，提供一种高效、廉价易得的钒催化合成酰胺衍生物的方法。

2、针对上述目的，本发明所采用的技术方案为：将式i所示的甲酰胺类化合物与式ii所示的硝基芳烃化合物、钒催化剂、还原剂、配体、添加剂加入n-甲基吡咯烷酮中，在氮气氛围下80～120℃进行还原转酰胺化反应，得到式iii所示的酰胺衍生物；

3、

4、所述式i、式iii中r代表苯基、氰基取代苯基、c1～c4烷基取代苯基、c1～c3烷氧基取代苯基、卤代苯基、萘基、噻吩基、c3～c7环烷基中任意一种；所述式ii、式iii中ar代表苯基、n,n-二甲基苯基、氰基取代苯基、1h-吡咯基苯基、c1～c4烷硫基取代苯基、1,2-亚甲基双氧苯基、c1～c3烷氧基取代苯基、卤代苯基、萘基、吡咯基中任意一种。

5、所述甲酰胺类化合物与硝基芳烃化合物的摩尔比为1～1.5。

6、所述添加剂为三甲基碘硅烷、三甲基氯硅烷、三乙基氯硅烷中任意一种；优选添加剂的加入量为甲酰胺类化合物摩尔量的1～1.5倍。

7、所述配体为4,4-二甲氧基-2,2’-联吡啶、4,4-二甲基-2,2’-联吡啶、4,4-二叔丁基-2,2’-联吡啶、2,2’-联吡啶、1.10-菲啰啉、三联吡啶中任意一种；优选配体的加入量为甲酰胺类化合物摩尔量的10％～15％。

8、所述还原剂为锰、锌、镁中任意一种；优选还原剂的加入量为甲酰胺类化合物摩尔量的5～6倍。

9、所述钒催化剂为偏钒酸钠、氯化钒、乙酰丙酮钒、乙酰丙酮氧钒、二氯二茂钒、三异丙氧基氯化钒中任意一种；优选钒催化剂的加入量为甲酰胺类化合物摩尔量的8％～12％。

10、所述方法进一步优选在氮气氛围下100～110℃反应24h。

11、本发明的有益效果如下：

12、本发明以n-甲基吡咯烷酮为溶剂，在钒催化剂、配体、添加剂、还原剂共同作用下，催化n,n-二苯基芳基(或杂芳基、或环烷基)甲酰胺类化合物和硝基芳烃化合物的还原转酰胺化反应，该方法具有如下优点：(1)由于不涉及苯胺，原则上可以避免产生反应物和产物酰胺的平衡混合物的问题；(2)与苯胺相比，硝基芳烃通常更容易获得，更稳定，成本更低；(3)所使用的钒催化剂是地壳中丰度排名第六的过渡金属元素，具有低毒、廉价易得等特点；(4)具有良好的底物适用性，官能团耐受性强。因此，本发明催化合成酰胺衍生物的方法具有重要的应用前景。

技术特征：

1.一种钒催化合成酰胺衍生物的方法，其特征在于：将式i所示的甲酰胺类化合物与式ii所示的硝基芳烃化合物、钒催化剂、还原剂、配体、添加剂加入n-甲基吡咯烷酮中，在氮气氛围下80～120℃进行还原转酰胺化反应，得到式iii所示的酰胺类衍生物；

2.根据权利要求1所述的钒催化合成酰胺衍生物的方法，其特征在于：式i和式iii中r代表苯基、氰基取代苯基、c1～c4烷基取代苯基、c1～c3烷氧基取代苯基、卤代苯基、萘基、噻吩基、c3～c7环烷基中任意一种。

3.根据权利要求1所述的钒催化合成酰胺衍生物的方法，其特征在于：所述式ii和式iii中ar代表苯基、n,n-二甲基苯基、氰基取代苯基、1h-吡咯基苯基、c1～c4烷硫基取代苯基、1,2-亚甲基双氧苯基、c1～c3烷氧基取代苯基、卤代苯基、萘基、吡咯基中任意一种。

4.根据权利要求1所述的钒催化合成酰胺衍生物的方法，其特征在于：所述甲酰胺类化合物与硝基芳烃化合物的摩尔比值为1～1.5。

5.根据权利要求1所述的钒催化合成酰胺类衍生物的方法，其特征在于：所述钒催化剂的加入量为甲酰胺类化合物摩尔量的8％～12％。

6.根据权利要求1所述的钒催化合成酰胺类衍生物的方法，其特征在于：所述添加剂的加入量为甲酰胺类化合物摩尔量的1～1.5倍。

7.根据权利要求1所述的钒催化合成酰胺类衍生物的方法，其特征在于：所述配体的加入量为甲酰胺类化合物摩尔量的10％～15％。

8.根据权利要求1所述的钒催化合成酰胺类衍生物的方法，其特征在于：所述还原剂的加入量为甲酰胺类化合物摩尔量的5～6倍。

9.根据权利要求1所述的钒催化合成酰胺类衍生物的方法，其特征在于：在氮气氛围下100～110℃化反应24h。

技术总结
本发明公开了一种钒催化合成酰胺衍生物的方法，该方法以N,N‑二苯基芳基(或杂芳基、或环烷基)甲酰胺与硝基苯为原料，N‑甲基吡咯烷酮为溶剂，在钒催化剂、还原剂、配体、添加剂共同作用下，发生形成C‑N键偶联的还原转酰胺化反应，高效获得酰胺衍生物。该方法具有如下优点：(1)由于不涉及苯胺，原则上可以避免产生反应物和产物酰胺的平衡混合物的问题；(2)与苯胺相比，硝基芳烃通常更容易获得，更稳定，成本更低；(3)所使用的钒催化剂是地壳中丰度排名第六的过渡金属元素，具有低毒、廉价易得等特点；(4)具有良好的底物适用性，官能团耐受性强。

技术研发人员：简亚军,杨文婷,张盼盼,斯日格灵,黎旭莲,肖晨鑫
受保护的技术使用者：陕西师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12