一种光催化制备酰胺类化合物的方法

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，特别涉及一种光催化制备酰胺类化合物的方法。

背景技术

酰胺类化合物在化工、医药、农业等行业有巨大的应用价值。酰胺化合物可用作农药，具有优良的抑菌、杀虫、除草和抗病毒活性。酰胺可用作医药，不同结构的酰胺化合物能够发挥出不同的生理活性，如青霉素G作为一种β内酰胺类抗生素，因其具有作用强，价格低廉等优点，成为治疗敏感菌引起的各种急性感染的首选药物；具有N-2-吡啶类苯甲酰胺基团的化合物用作治疗2型糖尿病的葡萄糖激酶激活剂(GKA)；单环酰胺连接苯酚衍生物具有尿酸排泄活性。也可将药物通过酰胺化反应制成前体药物，来改善药物在人体内的吸收、分布、代谢和排泄性质，从而提高选择性，如：与氨基酸偶联构建酰胺键所合成的吉西他滨前药；左旋多巴胺的酰胺和二聚酰胺前药用于治疗帕金森病。

目前酰胺类化合物的合成仍主要以羧酸类衍生物与胺发生亲核取代反应这一传统方法为主，大多存在原子利用率低，化学废物多，后处理复杂等问题，从而限制了其在工业化生产上的应用。专利CN106279013A公开了一种以金属氧化剂为催化剂，催化羧酸与胺合成酰胺的方法，通过加热反应体系脱除副产物水。专利CN104058983A公开了一种医药中间体酰胺化合物的合成方法，该方法以PPh

发明内容

本发明提供了一种光催化制备酰胺类化合物的方法，其目的是为了解决酰胺类化合物合成过程原料转化率低、副产物分离困难、反应时间长、能耗高、不环保等技术问题。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种光催化制备酰胺类化合物的方法，以有机溶剂为介质，以醛和氮原子上含有活泼氢的含氮杂环化合物为原料，在光催化剂和/或碱的作用下，反应物在含氧氛围和光照条件下搅拌反应后经分离得到酰胺类化合物；本发明采用光照条件在空气氛围和室温及常压下反应，具有转化率高，反应条件温和，易于大规模生产操作过程简单，具有较高的原子经济性和环境友好性等优点。

本发明提供了一种光催化制备酰胺类化合物的方法，包括如下步骤：

将如式I结构的醛与有机溶剂混合后，加入如式II～式X结构的含氮杂环化合物、光催化剂，在含氧氛围和光照条件下搅拌反应后经分离得到如式XI～式XIX结构的酰胺类化合物；其中，

所述R

所述R

所述烷基和环烷基任选地被卤素、羟基、烷氧基单取代或相同或不同的多取代；

所述n为1～8的整数。

进一步的，所述光催化剂为金属氧化物；所述金属氧化物为Mn

进一步的，所述有机溶剂为甲苯、环已烷、乙醚、二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、苯、1,4-二氧六环、四氢呋喃、四氯化碳、丙酮、石油醚和正已烷中的一种或几种。

进一步的，所述催化反应在碱存在或不存在的条件下进行；所述碱为叔丁醇钾、叔丁基醇钠、氢化钠、氢化钾、甲醇钠、乙醇钠、氢氧化钾、氢氧化钡、碳酸铯和碳酸钾中的一种或几种。

进一步的，所述醛:含氮杂环化合物的物质的量之比为1:0.9～3.0。

进一步的，所述方法的具体制备过程包括如下步骤：

(1)将醛、含氮杂环化合物、光催化剂、碱和有机溶剂投入至反应器中；

(2)在15～100W的光源下搅拌反应，得到酰胺化合物。

进一步的，所述光照条件具体为：采用氙灯、发光二极管、汞灯、金卤灯中的一种或一种以上为光发生装置进行光照。

进一步的，所述步骤(2)中反应的温度为室温，时间为60～600min。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

1)本发明制备酰胺类化合物采用醛和氮原子上有活泼氢的含氮杂环化合物为原料，原料来源较广，成本低，反应具有较高的原子经济性和环境友好性，有利于大规模生产。

2)本发明采用的光催化剂为四氧化三锰、四氧化三铁、氧化镍等过渡金属氧化物，催化活性高，催化剂成本低，且易于与产物分离，可循环使用，避免了产生大量废弃物，制备过程绿色环保。

3)本发明制备先胺类化合物的方法采用光照条件替代传统的加热以及高压条件，在空气氛围和室温及常压下反应，反应条件温和，节约能耗，降低了成本，减少了环境污染。

4)本发明具有很好的底物适用性，而且工艺条件温和，操作方法简单易行，有利于推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1中吗啉-4-苯基-甲酮的质谱图。

图2为本发明实施例2中3-苯基-1-(吡咯-1-)丙基-1-酮的质谱图。

图3为本发明实施例3中吲哚啉-1-基苯基甲酮的

图4为本发明实施例4中3,7-二甲基-1-吗啉-2,6-辛二烯-1-酮的质谱图。

图5为本发明实施例5中(5-甲基吡啶-2-基)(吡咯烷-1-基)甲酮的

图6为本发明实施例6中吗啉(噻吩-2-基)甲酮的

图7为本发明实施例7中氮环已亚基-1-基(噻吩-2-基)甲酮的

图8为本发明实施例8中苯基(4-苯基哌嗪-1-基)甲酮的质谱图。

图9为本发明实施例8中苯基(4-苯基哌嗪-1-基)甲酮的

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本发明针对现有的问题，提供了一种光催化制备酰胺类化合物的方法。

实施例中所有份数和百分数除另有规定外均指质量。

实施例1

光催化剂Mn

(1)按四水硝酸锰与乙醇的质量比为1:300，将四水硝酸锰在搅拌溶解于乙醇中，再转移至水热釜中，在150℃下反应10h，乙醇洗涤离心后，得到淡粉色固固体，固体在60℃下干燥12小时，得到棕色固体I；

(2)将固体I在450℃下焙烧3h，得到黑色Mn

上述光催化剂Mn

将2.68g苯甲醛(含量为99％)加入250mL的反应瓶中，加入100mL甲苯作为溶剂，然后分批加入2.86g叔丁基醇钾(含量为98％)，加入2.23g吗啡啉(含量为99％)，再加入60mgMn

Mn

经过滤、水洗后回收上述催化剂Mn

对比例1

将2.6783g苯甲醛(含量为99％)加入250mL的反应瓶中，加入100mL甲苯作为溶剂，然后分批加入2.8571g叔丁基醇钾(含量为98％)，加入2.2294g吗啡啉(含量为99％)，再加入叔丁基过氧化氢(含量70％)2.7363g。在常温、15WLED灯光照条件下反应10小时。经分析检测，未得到目标化合物吗啉-4-苯基-甲酮。

实施例2

将3.39g3-苯丙醛(含量为99％)加入250mL的反应瓶中，加入50mL二氯甲烷作为溶剂，然后分两批加入叔丁醇钠(含量为98％)共2.45g，再加入1.80g四氢吡咯(含量为99％)，加入30mgAg

采用高分辨率质谱对合成产物进行结构表征，质谱如图2所示，谱图中质荷比为226.1204的峰是[M+Na]离子峰，3-苯基-1-(吡咯-1-)丙基-1-酮的理论分子量M+Na为226.1202，确认合成的产物为目标化合物3-苯基-1-(吡咯-1-)丙基-1-酮。

对比例2

将2.68g苯甲醛(含量为99％)加入100mL的反应瓶中，加入50mL二氯甲烷作为溶剂，然后分批加入2.86g叔丁基醇钾(含量为98％)，1.80g四氢吡咯(含量为99％)，再加入0.10gAgNO

实施例3(Fe

将2.73g苯甲醛(含量为99％)加入100mL的反应瓶中，加入50mL苯作为溶剂，然后分两次加入共1.00g氢化钠(含量为60％)，边加边适当振荡，待气泡消失后，加入3.01g2,3-二氢吲哚(含量为99％)，加入40mgFe

白色固体直接进行表征，其

对比例3

将2.73g苯甲醛(含量为99％)加入100mL的反应瓶中，加入50mL苯作为溶剂，然后分两次加入共1.50g乙醇钠(含量为60％)，边加边适当振荡，待气泡消失后，加入3.01g2,3-二氢吲哚(含量为99％)，加入再加入0.10gFeCl

实施例4(Au

将3.84g橙花醛(含量为99％)加入250mL的反应瓶中，加入100mL环已烷作为溶剂，分批加入共1.30g氢化钾(含量为60％)，加入加入2.23g吗啡啉(含量为99％)，加入50mgAu

采用高分辨率质谱对合成产物进行结构表征，质谱如图4所示，谱图中质荷比为238.0811的峰是[M+1]离子峰，3,7-二甲基-1-吗啉-2,6-辛二烯-1-酮的理论分子量M+H为238.08，确认合成的产物为目标化合物3,7-二甲基-1-吗啉-2,6-辛二烯-1-酮。

实施例5

实验室制备光催化剂CuO的具体过程为：

(1)按NaOH:CuCl

(2)将固体I在80℃下干燥3h,得到CuO催化剂。

自制光催化剂CuO催化制备酰胺化合物：

将3.05g5-甲基吡啶-2-甲醛(含量为99％)加入100mL的反应瓶中，加入50mL正己烷作为溶剂，然后分批加入1.50g甲醇钠(含量为60％)，1.80g四氢吡咯(含量为99％)，再加入40mg自制的CuO，在常温、30WLED灯光照条件下反应10小时。反应经过滤、醇洗、滤液旋干、0.1mol/L的盐酸溶液调节pH至7，水洗后得4.33g白色固体，基于5-甲基吡啶-2-甲醛的(5-甲基吡啶-2-基)(吡咯烷-1-基)甲酮的收率为91.4％。

采用核磁共振波谱分析对合成产物进行结构表征，其

实施例6

将2.83g噻吩-2-甲醛(含量为99％)加入250mL的反应瓶中，加入100mL甲苯作为溶剂，然后分批加入2.86g叔丁基醇钾(含量为98％)，加入2.23g吗啡啉(含量为99％)，再加入50mgPdO(含量为99％)，在常温、30WLED灯光照条件下反应6小时。反应经过滤、醇洗、滤液旋干、0.1mol/L的盐酸溶液调节pH至7，水洗后得4.57g黄色固体，基于噻吩-2-甲醛的吗啉(噻吩-2-基)甲酮的收率为92.7％。

采用核磁共振波谱分析对合成产物进行结构表征，其

实施例7

将2.83g噻吩-2-甲醛(含量为99％)加入250mL的反应瓶中，加入100mL甲苯作为溶剂，然后分批加入2.86g叔丁基醇钾(含量为98％)，加入2.5043g环已亚胺(含量为99％)，再加入50mgCo

采用核磁共振波谱分析对合成产物进行结构表征，其

实施例8

将2.73g苯甲醛(含量为99％)加入100mL的反应瓶中，加入50mL苯作为溶剂，然后分两次加入共1.01g氢化钠(含量为60％)，边加边适当振荡，待气泡消失后，加入4.09gN-苯基哌嗪(含量为99％)，加入40mgNi

白色固体直接进行表征，苯基(4-苯基哌嗪-1-基)甲酮C

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。