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钯催化N,N-二甲基甲酰胺与胺高效合成甲酰胺

大C-会员头像-www.bzwz.com标准物质网 大C 0 378 2021-03-09
【摘要】报道了?种醋酸锂催化二甲基甲酰胺(DMF)'J各类胺高效合成甲酰胺化合物的方法.该反应体系简单,具有催化效率高,不需要其它溶剂及共催化剂,底物普适范围广的优点,为合成甲酰胺化合物提供了一种快速,实用的方法.
  • 甲酰胺广泛存在于天然产物中,常是药物的药效官能团,其衍生物多具有显著的生物活性卩在有机合成反应中,甲酰基是胺类化合物中氨基最有效的保护基团之一叫形成的甲酰胺也是合成异氧化合物.甲眯的重要前体巴另外,甲酰胺还可作为Lewis碱催化剂催化烷基化和硅氢加成反应叫早在1955年,Fieser等就成功利用甲酸为原料实现了苯胺的甲酰化.

    随后,各种甲酰化试剂相应被报道,如三氯乙醛同,甲酸讓,甲酸酯叫甲酸盐等.但其中有许多方法存在使用毒性试剂,反应条件不温和,底物适应范围小等缺点.二甲基甲酰胺(DMF)具有低毒、廉价、易分离等优点,是一种理想的酰化试剂叫硼试剂在催化胺与DMF合成甲酰胺化合物中具有很好的活性,如B(OH)3(h1,B(OCH2CF3)3tl21,苯基硼酸等.另外,过渡金属催化剂在该反应中的应用研究也取得了新的进展,例如Jagtap等冋报道的鎳催化剂以及Guo等Z报道的耙催化剂.

    虽然这些催化剂都能成功催化转化胺与DMF合成甲酰胺化合物.但这些体系仍存在需要共催化剂,配体,反应温度高,底物普适范围小等问题.因此,探究一种高效,简单的催化体系来实现氨基的甲酰化仍具有重要的意义.以理想的甲酰化试剂DMF为原料,通过对各种耙催化剂的筛选、以获得无溶剂,无共催化剂的简单催化合成甲酰胺的反应体系.研究表明,该体系以三乙胺为碱.在Pd(OAc)?催化下能获得优异的甲酰胺产物收率,广泛的底物适应范围.

    1结果与讨论

    1.1耙催化剂对胺甲酰化反应活性的影响

    首先以DMF与3-(2-氨乙基)口引味的反应为模板反应,考察多种耙化合物在胺甲酰化反应中的催化活性,实验结果如表I所示.不难发现,在没有其它溶剂及活化剂的条件下,锂化合物都能成功催化3-(2-氨乙基)n引嗥与DMF合成甲酰胺,其中Pd(OAc)2催化该反应最终能获得54%的产物分离收率,而Pd(OH)3,PdCb,Pd(NO3)2,Pd(dppf)Cl2,Pd(COD)Cl2,Pd(acac)2,(Pd(Allyl)Cl)2催化3-(2-氨乙基)□引喙与DMF合成甲酰胺的活性都较低.当将催化剂的用量降低至10mol%时,产物的收率降低至35%(表1,Entry5).因此,我们选择Pd(OAc)?为最优催化剂,催化剂用量为20mol%,并对反应条件做了进一步筛选.

    1.2碱对胺甲酰化反应活性的影响

    在锂催化反应体系中,碱是影响催化活性的重要因素.因此,我们在该反应体系中考察了多种碱对反应活性的影响,实验结果如表2所示.从表2可见,碱对Pd(OAc)2催化胺甲酰化反应活性有较大影响,其中加入K2CO3,Ba(OH)2,CH3COOK.该反应活性降f氐;加入Cs2CO3,NEt3,ethylenediamine,pyridine,反应活性明显提高.尤其是当碱为NEt3时,产物分离收率能明显提升到81%.继续考察NEts与催化剂的比例对催化活性的影响.实验结果表明,当碱/催化剂提高到4时,产物分离收率高达94%,但继续提高比例时,催化活性降低.因此,该催化体系的最佳反应条件为:Pd(OAc)2(20mol%),NEt3(碱/催化剂=4).

    1.3DMF对胺甲酰化反应活性的影响

    通过对催化剂、碱进行筛选后,我们继续对DMF的量进行了考察,实验结果如表3所示.从表3可见,当向体系中加入1equiv.DMF时,发现能够以25%的分离产率得到目标产物,随着DMF增加到8equiv.时,产物的分离收率可达到最高为94%,继续增加后,目标产物的产率没有明显变化.综上所述,得到最优反应条件为Pd(OAc)2(20mol%),NEt3(碱/催化剂=4),DMF(8.01.4反应底物的普适性研究在最优化的反应条件下、为了探究该方法的普遍性和适用范围,考察了各种胺,例如芳胺、杂环芳胺、烷基胺等,在无溶剂条件下,分别与DMF进行反应,反应结果如表4所示.从表4可见,该体系催化芳香伯胺都具有较好的催化活性(Entries1~10),在80°C条件下,能获得60%~93%的分离收率,对位带有吸电子基团或是供电子基团对反应收率都没有较大影响.但当底物含有邻位取代基时,由于较大的空间位阻,使反应收率降低(Entries&9).

    该体系催化芳香仲胺时需要较高的温度,在140°C条件下,最高能达75%分离收率,可见仲胺的活性要明显低于伯胺.随后考察了烷基胺在该体系中的普适性,从Entries13~17可见,在140匕条件下,能获得78%?93%的分离收率.杂环芳胺在该体系催化下也能获得最高87%的分离收率.最后为了考察该催化体系的实际应用价值,我们做了放大实验,如Scheme1所示.当3-(2-氨乙基2弓|喙的量增加至10mol时,最终能达到80%的产物收率.

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