一种酰亚胺衍生物的合成方法

技术领域

本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种酰亚胺衍生物的合成方法。

背景技术

酰亚胺衍生物，由于具备刚性共轭骨架结构、分子中功能型官能团可控，缺电子性等特点，在药物合成、有机光电、分子催化、化工合成等领域广泛应用。

由C-H键和N-H键间的直接氧化偶联用于C-N键的构建是现有技术所常用的方法，其主要采用的NH亲核试剂有胺类化合物或特定的酰胺(如吡啶酰胺或伯酰胺等。WangLong等人（Chem.Eur.J.2008 ,14 ,10722-10726）以酰胺类化合物和醛类化合物为原料，在NBS/Cu催化体系条件下将醛类化合物进行酰胺化反应，制备了酰亚胺衍生物，其反应式如下：

CN104788336B同样以酰胺类化合物和醛类化合物为原料，在铁盐/助剂复配催化体系条件下实现上述反应，制备了酰亚胺衍生物。

边永军等人（Synthesis of Imides by Palladium-Catalyzed C-HFunctionalization of Aldehydes with Secondary Amides. Chemistry, 2013, 19(3):1129-33)以N-取代的N-芳环-2-甲酰胺与一种醛类化合物为原料，在贵金属钯催化作用下合成了二级酰亚胺化合物，其反应式如下：

目前，酰亚胺衍生物的合成主要以醛-酰胺化合成法为主，该合成工艺路线

主要存在如下技术特点：（1）反应物和催化剂原材料经济成本较高，影响了该技术路线的经济实用性；（2）醛类物质的酰胺化反应转化率相对较低，导致酰亚胺衍生物的产品收率较低，若改善产收率需在苛刻的反应条件下进行，进一步影响了该工艺的工业规模化生产；（3）由于酰胺类反应物原料品类相对较少，C

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种酰亚胺衍生物的合成方法。该方法反应条件温和、安全环保、反应收率高、成本低，可根据使用特点，对酰亚胺衍生物分子的功能型官能团进行灵活调控，应用范围广泛。

本发明的酰亚胺衍生物的合成方法，包括如下步骤：（1）将羧酸A和羧酸B溶于有机溶剂中，在催化剂A、脱水剂A和高温条件下，进行分子间脱水反应，反应结束后分离出脱水剂A，然后进行萃取分离，得到无机萃取液和含有酸酐C的有机萃余液；（2）催化剂B和脱水剂B的作用下，将步骤（1）得到的含有酸酐C的有机萃余液与氨源，先低温反应一段时间，然后高温反应一段时间，反应结束后，分离出无机相，得到含有酰亚胺D的有机溶液；（3）向含酰亚胺D的有机溶液添加适量的卤代烃，在弱碱或强碱性条件下进行亲核取代反应，反应结束后洗涤、萃取得到有机萃取相，减压蒸馏去除溶剂，经干燥，得到酰亚胺衍生物产品。

本发明方法中，步骤（1）通过含有不同或相同结构官能团的羧酸A和羧酸B的分子间脱水目的是形成不同结构官能团的高分子酸酐C。

本发明方法中，步骤（1）所述的分子间脱水反应式如下：

。

本发明方法中，步骤（1）所述的羧酸A（R

本发明方法中，步骤（1）所述的有机溶剂选自二甲苯、三甲苯、氯苯、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、乙酸乙酯或吡啶等中的一种或多种；有机溶剂与羧酸用量比例为2~10 mL/g，优选为3~6mL/g。

本发明方法中，步骤（1）所述的催化剂A为甲醇钠和铁盐的水溶液，二者的摩尔浓度分别为0.01~5mol/L和0.1~10 mol/L，脱水剂A为P

本发明方法中，步骤（1）所述的羧酸A：羧酸B：催化剂A：脱水剂A摩尔比为1：1：0.15~0.5：0.5~5。

本发明方法中，步骤（1）所述的脱水反应条件为：常压、40~80℃条件下反应18~25小时。反应过程中以逐层分析法（乙酸乙酯：正己烷=2:1）选用300~400目的硅胶，通过TCL跟踪监测目标产物反应过程。反应结束后，采用去离子水对反应混合物洗涤3次，再经二氯甲烷萃取得到有机萃取相，减压蒸馏去除溶剂，放入烘箱干燥，得到目标产物白色固体。

本发明方法中，步骤（2）所述的催化剂B和脱水剂B为三乙胺与碳酸钾的混合溶液，二者的摩尔浓度分别为0.01~2mol/L和0.5~10 mol/L，三乙胺与碳酸钾的摩尔比为1：0.6~2.5。

本发明方法中，步骤（2）所述的氨源为氨气、氨水、碳酸氢铵或尿素等，优选为氨气或氨水，氨源与酸酐C的投料摩尔比为1.2~10：1。

本发明方法中，步骤（2）所述的压力为0.1~0.5MPa。

本发明方法中，步骤（2）所述的低温反应条件为：25~50℃下反应2~5小时；所述的高温反应条件为：110~120℃下反应1~1.5小时。

本发明方法中，步骤（2）优选在高温反应过程中，设置真空脱水条件，真空度为-0.01~ -0.1MPa。

本发明方法步骤（2）中，反应首先在25~50℃低温条件进行预水解反应，待反应底物在催化体系中活化后，在210~230℃高温条件下进行氨解反应。

本发明方法中，步骤（2）所述的氨解反应式如下：

。

本发明方法中，步骤（2）优选地，将含有酸酐C的有机萃余液分批投料或缓慢滴定的方式加入到催化剂B和脱水剂B（三乙胺与碳酸钾）的混合溶液中，加入时间优选为25~35分钟。

本发明方法步骤（3）中，亲核取代反应（β-消除反应）生成的卤化氢溶解于碱性水溶液，目标主产物溶解于有机溶剂中。

本发明方法中，步骤（3）反应方程如下（以溴代烷烃为例）：

本发明方法中，步骤（3）所述的反应条件为：25~50℃下反应8~15小时。

本发明方法中，步骤（3）所述的干燥条件为：常压、120~140℃温度条件下，干燥12~24小时。

本发明方法中，步骤（3）所述的洗涤一般采用去离子水对反应混合物洗涤2~4次。

本发明方法中，步骤（3）所述的卤代烷烃为溴代烷烃、氯代烷烃等，优选为溴代烷烃，卤代烷烃与羧酸A的摩尔比为1.2~1.5：1。

本发明方法可以根据实际需要制备具有不同功能型官能团的酰亚胺衍生物产品，可广泛应用于药物中间体合成、化工原材料合成以及光电分子催化等领域。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步的描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。本发明实施例中所述的百分比含量均为质量百分比含量。

实施例1

以N-异戊基1-异丙基-2叔丁基酰亚胺合成过程为例

在500 mL反应釜中一次性分别投入 88.1g叔丁酸、74.5g丙酸、71 g P

1H NMR（500MHz，CDCl

MS[M+H]

实施例2

以N-叔丁基二叔丁基酰亚胺合成过程为例

在500 mL反应釜中一次投入176.2 g叔丁酸、75 g P

1H NMR（500MHz，CDCl

MS[M+H]

实施例3~5

以下各实施例制备方法同实施例2，不同之处在于，针对不同目标产物的功能性官能团（R

其中，实施例3选用叔丁酸、烷氧基丙酸、溴丁烷为原料，实施例4选用乙酸、丙酸酯、溴戊烷为原料，实施例5选用蚁酸、苯甲酸、氯丙烷为原料。

实施例1~5的目标产物具体性质如表1，评价结果如表2。

实施例6

将225mL C

采用计量泵将2-乙基蒽醌工作液泵入固定床反应器内，在温度55℃、压力0.25MPa、空速15h

对比例1

CN 104788336 B 实施方案：

向机械搅拌反应釜内加入1mol式(Ⅰ)化合物和0 .06mol FeCl

1HNMR( 400MHz ,CDCl

MS[M+H]

表1 各实施例目标产物性质

表2 对各实施例产物的评价结果