阅读说明：本技术 一种稀土催化合成的仲胺衍生物及其制备方法 (Secondary amine derivative synthesized by rare earth catalysis and preparation method thereof ) 是由 邵银林 陈久喜 叶鹏清 叶轩锃 徐北航 孙佳妮 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种稀土催化合成的仲胺衍生物及其制备方法,以仲酰胺和频哪醇硼烷作为反应物反应制得；还加入了稀土催化剂双三甲基硅基氨基钇；反应温度为100-140℃,反应时间为20-25小时；整个反应在常压下进行,反应条件温和,容易达到,且安全。本发明方法操作简便,反应选择性强,可以直接合成目标产物,无需分离中间产物,且只需在常压下反应既可获得目标物,反应过程简单产率最高可达到90％,大大简化了工艺工程,降低了能量消耗,具有高产率的优点；反应原料稳定易于存储；可以制备一系列的仲胺衍生物,该方法具有较强的底物普适性,从而为开发有关仲胺衍生物的相关物质提供了较好的保证,适合大规模的推广与应用。(The invention discloses a secondary amine derivative synthesized by rare earth catalysis and a preparation method thereof, wherein the secondary amine derivative is prepared by taking secondary amide and pinacolborane as reactants; a rare earth catalyst of bis-trimethylsilyl amino yttrium is also added; the reaction temperature is 100-140 ℃, and the reaction time is 20-25 hours; the whole reaction is carried out under normal pressure, the reaction condition is mild, and the method is easy to achieve and safe. The method has simple and convenient operation and strong reaction selectivity, can directly synthesize the target product, does not need to separate intermediate products, can obtain the target product only by reacting under normal pressure, has simple reaction process and highest yield of 90 percent, greatly simplifies process engineering, reduces energy consumption and has the advantage of high yield; the reaction raw materials are stable and easy to store; the method has strong substrate universality, thereby providing good guarantee for developing related substances of the secondary amine derivatives and being suitable for large-scale popularization and application.)

一种稀土催化合成的仲胺衍生物及其制备方法

技术领域

本发明涉及有机合成领域，更具体的说是涉及一种稀土催化合成的仲胺衍生物及其制备方法。

背景技术

仲胺衍生物是一类重要的有机化合物，在生物医药、食品、化妆品、农药及天然产物的分子骨架里都广泛存在，因此其高效地合成方法具有很大的应用价值和广泛的应用前景。

仲胺衍生物的高效合成一直是有机化学工作者的持续目标之一，其中通过含有碳-氮不饱和官能团的底物分子，例如亚胺、腈、肟、酰胺等化合物的还原反应合成仲胺一直是其十分重要的技术手段；目前常用的还原剂有NaBH₄，LiAlH₄，B₂H₆等，这些还原剂虽然能很简单直接将亚胺、腈、肟、酰胺等化合物还原到对应的仲胺。但是存在一些问题，首先是还原剂的用量，通常需要大大过量；其次是反应结束后会产生很多金属盐废弃物，原子经济性差；最后，反应后处理繁琐。这些缺点一定程度上限制了NaBH₄，LiAlH₄，B₂H₆等经典还原剂的使用(Chem.Soc.Rev.1998,27,395)。近年来，酰胺的氢转移还原反应受到了越来越多化学工作者的青睐(Chem.Eur.J.2011,17,12186；Chem.Commun.2013,49,9758–9760)，和直接利用氢气催化氢化还原酰胺相比，避免了氢气的使用，更加安全。最常用的氢转移还原试剂是有机硅试剂，但是大部分有机硅物质对空气十分敏感，易和空气中的氧气反应而破坏结构，不易在空气中长时间暴露，从而导致了该制备方法在实际生产中也存在着一定的限制，无法真正大规模推广使用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种稀土催化合成的仲胺衍生物及其制备方法，该制备方法所用的原料来源广泛，便于存储，同时反应过程简单，产率高。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种稀土催化合成的仲胺衍生物，该仲胺衍生物的结构式为

其中-R¹是甲基、乙基、苄基、环己基和苯基中的任意一种；

-R是芳基或者烷基。

作为本发明的进一步改进，所述烷基为甲基，苄基，叔丁基中的任意一种；所述芳基为苯环上有0-3个取代基的苯基。

作为本发明的进一步改进，所述取代基为碳个数为1-4的烷基、碳个数为1-4的烷氧基、卤素、硝基和三氟甲基中的任意一种。

作为本发明的进一步改进，所述仲胺衍生物是由仲酰胺和频哪醇硼烷反应而成；

所述仲酰胺的结构式为

所述频哪醇硼烷的结构式为

其反应式为

其中仲酰胺与仲胺衍生物中的-R¹相同，均为甲基、乙基、苄基、环己基和苯基中的任意一种；

所述仲酰胺与仲胺衍生物中的-R也相同，均为烷基或芳基；

其中烷基为甲基，苄基，叔丁基中的任意一种；

芳基为苯环上有0-3个取代基的苯基；该取代基是碳个数为1-4的烷基、碳个数为1-4的烷氧基、卤素、硝基和三氟甲基中的任意一种。

作为本发明的进一步改进，所述仲酰胺和频哪醇硼烷的反应在溶剂中进行，所述溶剂为甲苯或二甲苯。

作为本发明的进一步改进，所述仲酰胺和频哪醇硼烷在溶剂中反应时，还向溶剂中加入了稀土催化剂，所述稀土催化剂为双三甲基硅基氨基钇。

作为本发明的进一步改进，一种稀土催化合成的仲胺衍生物的制备方法：在氮气保护下，向反应容器中加入仲酰胺、频哪醇硼烷、稀土催化剂和溶剂进行搅拌混合；混合均匀后，在温度为100-140℃的条件下反应20-25h，制得仲胺衍生物。

作为本发明的进一步改进，向反应容器中加入的仲酰胺和频哪醇硼烷的物质的量之比为1：5-8。

作为本发明的进一步改进，向反应容器中加入的仲酰胺和稀土催化剂的物质的量之比为1：0.08-0.15。

本发明的有益效果：原料容易获得，来源较广，成本较低，性质稳定，易于存储，同时毒性较低，不易对人体健康造成影响；制备方法操作简便，反应选择性强，可以直接合成目标产物，无需分离中间产物，且只需在常压下反应既可获得目标物，反应过程简单产率最高可达到90％，大大简化了工艺工程，降低了能量消耗，具有高产率的优点；反应原料稳定易于存储，催化剂可以商业直接购买，具有较好的应用前景；同时反应过程中废弃溶液较少，也未排放出其它污染气体和液体，因此本发明减少了废弃溶液的排放，具有保护环境和保障操作人员健康的优点；在本发明中所使用的的物质毒性较低，保证了操作人员的健康；此外，可以制备一系列的仲胺衍生物，该方法具有较强的底物普适性，从而为开发有关仲胺衍生物的相关物质提供了较好的保证，适合大规模的推广与应用。

附图说明

图1为本发明的反应机理图；

具体实施方式

实施例1

在氮气保护下，向反应容器中加入原料N-苄基苯甲酰胺(0.5mmol)、频哪醇硼烷(3.0mmol)、稀土催化剂双三甲基硅基氨基钇(10mol％)和溶剂甲苯(3ml)进行搅拌混合；混合均匀后，在温度为120℃的条件下反应24h，制得二苄基胺；最终产物收率为90％。

表征数据：¹H NMR(CDCl₃,500MHz,ppm):δ7.43-7.38(m,8H),7.35-7.31(m,2H),3.88(s,4H),1.75(brs,1H).¹³C NMR(CDCl₃,125MHz,ppm):δ140.5,128.5,128.2,127.0,53.5.

二苄基胺的结构式如下：

其反应式为

实施例2

在氮气保护下，向反应容器中加入原料N-苄基-4-甲氧基苯甲酰胺(0.5mmol)、频哪醇硼烷(3.5mmol)、稀土催化剂双三甲基硅基氨基钇(9mol％)和溶剂甲苯(3ml)进行搅拌混合；混合均匀后，在温度为110℃的条件下反应25h，制得N-苄基-4-甲氧基苯基甲胺；最终产物收率为89％。

表征数据：¹H NMR(CDCl₃,500MHz,ppm):δ7.37-7.34(m,4H),7.30-7.28(m,3H),6.92-6.89(m,2H),3.82(s,5H),3.78(s,2H),1.85(brs,1H).¹³C NMR(CDCl₃,125MHz,ppm):δ158.8,140.5,132.6,129.4,128.5,128.2,127.0,113.9,55.3,53.2,52.7.

N-苄基-4-甲氧基苯基甲胺的结构式为

其反应式为

实施例3

在氮气保护下，向反应容器中加入原料N-苄基-2-呋喃甲酰胺(0.5mmol)、频哪醇硼烷(2.5mmol)、稀土催化剂双三甲基硅基氨基钇(12mol％)和溶剂甲苯(3ml)进行搅拌混合；混合均匀后，在温度为100℃的条件下反应22h，制得N-苄基-1-(2-呋喃)-甲胺；最终产物收率为85％。

表征数据：¹H NMR(CDCl₃,500MHz,ppm):δ7.39-7.38(m,1H),7.35-7.34(m,4H),7.29-7.26(m,1H),6.34(dd,J＝1.9Hz,J＝3.1Hz,1H),6.20(d,J＝3.1Hz,1H),3.80(s,4H),1.97(brs,1H).¹³C NMR(CDCl₃,125MHz,ppm):δ154.0,141.9,140.0,128.5,128.3,127.1,110.2,107.1,52.9,45.5.

N-苄基-1-(2-呋喃)-甲胺的结构式如下：

其反应式为

实施例4

在氮气保护下，向反应容器中加入原料N-苄基-4-溴苯甲酰胺(0.5mmol)、频哪醇硼烷(3.0mmol)、稀土催化剂双三甲基硅基氨基钇(10mol％)和溶剂甲苯(3ml)进行搅拌混合；混合均匀后，在温度为130℃的条件下反应25h，制得N-苄基-4-溴苯基甲胺；最终产物收率为86％。

表征数据：¹H NMR(CDCl₃,500MHz,ppm):δ7.42(d,J＝8.3Hz,2H),7.34-7.29(m,4H),7.27-7.23(m,1H),7.20(d,J＝8.3Hz,2H),3.76(s,2H),3.72(s,2H),1.70(brs,1H).¹³CNMR(CDCl₃,125MHz,ppm):δ140.3,139.5,131.6,130.0,128.5,128.2,127.1,120.8,53.2,525.5.

N-苄基-4-溴苯基甲胺的结构式如下：

其反应式为

实施例5

在氮气保护下，向反应容器中加入原料N-苄基-4-三氟甲基苯甲酰胺(0.5mmol)、频哪醇硼烷(4.0mmol)、稀土催化剂双三甲基硅基氨基钇(13mol％)和溶剂甲苯(3ml)进行搅拌混合；混合均匀后，在温度为120℃的条件下反应23h，制得N-苄基-4-三氟甲基苯基甲胺；最终产物收率为83％。

表征数据：¹H NMR(CDCl₃,500MHz,ppm):δ7.61(d,J＝8.0Hz,2H),7.49(d,J＝8.0Hz,2H),7.39-7.34(m,4H),7.33-7.27(m,1H),3.88(s,2H),3.83(s,2H),1.75(brs,1H).¹³C NMR(CDCl₃,125MHz,ppm):δ144.7,140.2,129.4(q,J＝32.3Hz),128.6,128.4,128.3,127.2,125.4(q,J＝3.8Hz),124.5(q,J＝271.9Hz),53.4,52.7.N-苄基-4-三氟甲基苯基甲胺的结构式如下：

其反应式为

实施例6

在氮气保护下，向反应容器中加入N-苯基苯甲酰胺(0.5mmol)、频哪醇硼烷(3.0mmol)、稀土催化剂双三甲基硅基氨基钇(10mol％)和溶剂甲苯(3ml)进行搅拌混合；混合均匀后，在温度为120℃的条件下反应22h，制得N-苄基苯胺；最终产物收率为87％。

表征数据：¹H NMR(CDCl₃,500MHz,ppm):δ7.41-7.35(m,4H),7.32-7.29(m,1H),7.23-7.19(m,2H),6.75(t,J＝7.3Hz,1H),6.67(d,J＝7.8Hz,2H),4.36(s,2H),4.12(brs,1H).¹³C NMR(CDCl₃,125MHz,ppm):δ148.3,139.6,129.4,128.8,127.7,127.4,117.8,113.1,48.5.

N-苄基苯胺的结构式如下：

其反应式为

实施例7

在氮气保护下，向反应容器中加入N-环己基苯甲酰胺(0.5mmol)、频哪醇硼烷(3.0mmol)、稀土催化剂双三甲基硅基氨基钇(15mol％)和溶剂甲苯(3ml)进行搅拌混合；混合均匀后，在温度为140℃的条件下反应21h，制得N-苄基环己基胺；最终产物收率为82％。

表征数据：¹H NMR(CDCl₃,500MHz,ppm):δ7.33-7.32(m,4H),7.25-7.22(m,1H),3.81(s,2H),2.53-2.46(m,1H),1.94-1.91(m,2H),1.76-1.72(m,2H),1.63-1.60(m,2H),1.31-1.08(m,5H).¹³C NMR(CDCl₃,125MHz,ppm):δ141.0,128.5,128.3,126.9,56.3,51.1,33.7,26.3,25.2.

N-苄基环己基胺的结构式如下：

其反应式为

实施例8

在氮气保护下，向反应容器中加入N-环己基-4-甲基苯甲酰胺(0.5mmol)、频哪醇硼烷(3.5mmol)、稀土催化剂双三甲基硅基氨基钇(13mol％)和溶剂甲苯(3ml)进行搅拌混合；混合均匀后，在温度为130℃的条件下反应24h，制得N-(4-甲基苄基)环己基胺；最终产物收率为87％。

表征数据：¹H NMR(CDCl3,500MHz,ppm):δ7.21(d,J＝7.9Hz,2H),7.13(d,J＝7.9Hz,2H),3.77(s,2H),2.52-2.45(m,1H),2.33(s,3H),1.93-1.90(m,2H),1.75-1.60(m,4H),1.30-1.08(m,5H).¹³C NMR(CDCl3,125MHz,ppm):δ137.9,136.5,129.2,128.2,56.2,50.8,33.6,26.3,25.2,21.2.

N-(4-甲基苄基)环己基胺的结构式如下：

其反应式为

实施例9

在氮气保护下，向反应容器中加入N-苄基环丙基酰胺(0.5mmol)、频哪醇硼烷(3.0mmol)、稀土催化剂双三甲基硅基氨基钇(12mol％)和溶剂甲苯(3ml)进行搅拌混合；混合均匀后，在温度为140℃的条件下反应20h，制得N-苄基环丙基甲胺；最终产物收率为88％。

表征数据：¹H NMR(CDCl3,500MHz,ppm):δ7.33-7.32(m,4H),7.28-7.22(m,1H),3.82(s,2H),2.49(d,J＝6.9Hz,2H),1.77(brs,1H),1.04-0.94(m,1H),0.50-0.46(m,2H),0.12-0.08(m,2H).¹³C NMR(CDCl3,125MHz,ppm):δ140.6,128.5,128.2,127.0,54.5,53.9,11.4,3.5.

N-苄基环丙基甲胺的结构式如下：

其反应式为

实施例10

在氮气保护下，向反应容器中加入N-苄基叔丁基酰胺(0.5mmol)、频哪醇硼烷(3.0mmol)、稀土催化剂双三甲基硅基氨基钇(11mol％)和溶剂甲苯(3ml)进行搅拌混合；混合均匀后，在温度为120℃的条件下反应24h，制得N-苄基叔丁基甲胺；最终产物收率为88％。

表征数据：¹H NMR(CDCl3,500MHz,ppm):δ7.36-7.31(m,4H),7.27-7.24(m,1H),3.83(s,2H),2.37(s,2H),1.49(brs,1H),0.93(s,9H).¹³C NMR(CDCl3,125MHz,ppm):δ141.1,128.4,128.1,126.9,61.8,54.8,31.7,27.9.

N-苄基叔丁基甲胺的结构式如下：

其反应式为

图1为本发明的反应机理图由图1可知：首先稀土催化剂和频哪醇硼烷反应，生成稀土氢化物中间体A，稀土-氢键***到酰基中，形成中间体B，进一步硼烷和中间体B反应得到硼酸酯中间体C,并生成中间体A。随后中间体C转化为亚胺阳离子中间体D。D和频哪醇硼烷反应，生成亚胺E,并释放出氢气和硼酯。亚胺和稀土氢化物进一步加成，得到中间体F,F和频哪醇硼烷反应，得到硼胺化合物G和稀土氢化物完成催化循环。最后G水解得到目标产物胺。

本发明的一种稀土催化合成的仲胺衍生物及其制备方法，通过以仲酰胺和频哪醇硼烷作为反应物进行反应制得；其中仲酰胺的结构式为其中-R¹是甲基、乙基、苄基、环己基和苯基中的任意一种；-R是芳基或者烷基；其中烷基为甲基，苄基，叔丁基中的任意一种；芳基为苯环上有0-3个取代基的苯基；该取代基为碳个数为1-4的烷基、碳个数为1-4的烷氧基、卤素、硝基和三氟甲基中的任意一种。

而频哪醇硼烷的结构式为

本发明的反应物原料容易获得，来源较广，成本较低，性质稳定，易于存储，同时毒性较低，不易对人体健康造成影响；本发明的反应在溶剂中进行，溶剂为甲苯或二甲苯；在反应时，还向溶剂中加入了稀土催化剂；稀土催化剂的添加的物质的量为原料仲酰胺的8％-15％；本发明中所使用的稀土催化剂为双三甲基硅基氨基钇；在该催化剂的催化作用下，能够大大加快反应速率，缩短反应从而降低了反应成本；本发明的反应温度为100-140℃，反应时间为20-25小时，整个反应在常压下进行，反应条件温和，容易达到，且安全。

本发明方法操作简便，反应选择性强，可以直接合成目标产物，无需分离中间产物，且只需在常压下反应既可获得目标物，反应过程简单产率最高可达到90％，大大简化了工艺工程，降低了能量消耗，具有高产率的优点；反应原料稳定易于存储，催化剂可以商业直接购买，具有较好的应用前景；同时反应过程中废弃溶液较少，也未排放出其它污染气体和液体，因此本发明减少了废弃溶液的排放，具有保护环境和保障操作人员健康的优点；在本发明中所使用的的物质毒性较低，保证了操作人员的健康；此外，可以制备一系列的仲胺衍生物，该方法具有较强的底物普适性，从而为开发有关仲胺衍生物的相关物质提供了较好的保证，适合大规模的推广与应用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。