一种光催化n-烷基酰胺化合物的制备方法
阅读说明：本技术 一种光催化n-烷基酰胺化合物的制备方法 (Preparation method of photocatalytic N-alkyl amide compound ) 是由 杜岩 樊江莉 于晓强 包明 于 2020-12-15 设计创作，主要内容包括：本发明属于有机合成技术领域,提供了一种N-烷基酰胺化合物的制备方法。以二噁唑酮类化合物和烷烃衍生物为原料,锰催化剂和添加剂在光催化作用下,于有机溶剂中在温和条件下,反应12～24小时,转化为N-烷基酰胺化合物。本发明的有益效果是原料廉价易得、条件温和、环境友好、有实现工业化的可能性,并且以较高收率得到N-烷基酰胺化合物；利用该方法所合成的N-烷基酰胺化合物可以进一步官能化得到各类化合物,应用于天然产物、功能材料及精细化学品的开发与研究。(The invention belongs to the technical field of organic synthesis, and provides a preparation method of an N-alkyl amide compound. The method comprises the steps of taking a dioxazole ketone compound and an alkane derivative as raw materials, reacting a manganese catalyst and an additive in an organic solvent under the action of photocatalysis for 12-24 hours under a mild condition, and converting the manganese catalyst and the additive into an N-alkyl amide compound. The method has the advantages that the raw materials are cheap and easy to obtain, the conditions are mild, the environment is friendly, the possibility of realizing industrialization is realized, and the N-alkyl amide compound is obtained with higher yield; the N-alkyl amide compound synthesized by the method can be further functionalized to obtain various compounds, and is applied to development and research of natural products, functional materials and fine chemicals.)
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，提供了一种N-烷基酰胺化合物的制备方法。
背景技术
酰胺化合物广泛存在自然界，它构成了生物学上蛋白质的重要骨架。此外，酰胺聚合物在日常生活中有着广泛的应用，例如尼龙材料，粘合剂等。酰胺也是农用化学品和精细化工行业产品中的重要结构单元。例如，含酰胺药物占市场上所有药物的25％，并且在调查中发现制药公司2/3的候选药物均存在酰胺官能团。目前合成酰胺化合物的方法有Ritter反应、Beckmann反应以及羧酸或者酰氯和胺的缩合反应。
Ritter反应通常是在强酸催化下腈类化合物与烯烃或醇作用形成N-烷基酰胺类化合物。对于此反应，首先烯烃或醇在酸性条件下生成相应的碳正离子，而后碳正离子进攻氰基氮原子，最终加水得到目标产物，但该体系对于酸敏感和水敏感的的底物未能实现[Ritter,J.J.,Kalish,J.J.Am.Chem.Soc.1948,70, 4048-4050.；Guérinot A,Reymond S,Cossy J.Eur.J.Org.Chem.2012,19-28]。 Beckmann重排也是在酸性条件下完成的，同样限制了底物的范围[Beckmann,E. Ber.Dtsch.Chem.Ges.1886,19,988.；Gawley,R.E.Org.React.1988,35,1.]。此外，通过羧酸和胺的直接缩合也能实现酰胺类化合物的合成，但该方法一般需要在大量的偶联剂存在下进行，而且还需要很高的温度。存在原子经济性差，副产物多，偶联剂难以后处理等不足之处。酰氯与胺的直接反应则会产生大量的氯化氢有毒气体，不符合绿色化学发展理念[Valeur,E.；Bradley,M.Chem.Soc.Rev. 2009,38,606.]。
因此如何降低体系温度，发展环境友好温和的方法是我们目前所面临的挑战。
发明内容
本发明提供了一种光催化N-烷基酰胺化合物的合成方法，该方法环境友好、条件温和、操作简便、原料廉价易得，并且收率高。
本发明采用的技术方案如下：
一种N-烷基酰胺化合物的制备方法，以二噁唑酮类化合物和烷烃衍生物为原料，采用锰催化剂和添加剂，光照下在有机溶剂中反应制备N-烷基酰胺化合物，合成路线如下：
在上述合成方法中，R1选自烷基或芳基；R2选自酰基、芳基；R3选自酰基、芳基或烷氧基。
二噁唑酮衍生物、烷烃衍生物与锰催化剂的摩尔比为1:1:0.05～1:1:0.1。
锰催化剂选自二氧化锰、水合磷酸锰、溴化锰、乙酸锰(III)水合物、氯化锰、三氟化锰中的一种或二种以上混合。
该合成方法的反应时间为12～24小时。
所述有机溶剂是四氢呋喃、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷、二氯甲烷、二甲基亚砜、甲苯。
所述添加剂是氧化银、硝酸银、碘化银、碳酸银、乙酸银。
所述的光照采用的光源为紫外光、紫光、蓝光或白光。
分离方法使用柱层析方法。使用硅胶或氧化铝作为固定相，展开剂一般为极性与非极性的混合溶剂，如乙酸乙酯-石油醚、乙酸乙酯-正己烷、二氯甲烷- 石油醚、甲醇-石油醚。
本发明的有益效果：本发明原料廉价易得、条件温和、环境友好、有实现工业化的可能性，并且以较高收率得到N-烷基酰胺类化合物；利用该方法所合成的N-烷基酰胺化合物可以进一步官能化得到各类化合物，应用于天然产物、功能材料及精细化学品的开发与研究。
附图说明
图1是实施例1中N-苯甲酰基苯甲酰胺的1H核磁谱图。
图2是实施例1中N-苯甲酰基苯甲酰胺的13C核磁谱图。
图3是实施例2中N-苯甲基-4-甲基苯甲酰胺的1H核磁谱图。
图4是实施例2中N-苯甲基-4-甲基苯甲酰胺的13C核磁谱图。
图5是实施例2中N-苯甲基-3-甲基苯甲酰胺的1H核磁谱图。
图6是实施例2中N-苯甲基-3-甲基苯甲酰胺的13C核磁谱图。
图7是实施例2中N-苯甲基-3,5-二甲基苯甲酰胺的1H核磁谱图。
图8是实施例2中N-苯甲基-3,5-二甲基苯甲酰胺的13C核磁谱图。
图9是实施例2中N-苯甲基-4-(叔丁基)苯甲酰胺的1H核磁谱图。
图10是实施例2中N-苯甲基-4-(叔丁基)苯甲酰胺的13C核磁谱图。
图11是实施例2中N-苯甲酰基-4-乙氧基苯甲酰胺的1H核磁谱图。
图12是实施例2中N-苯甲酰基-4-乙氧基苯甲酰胺的13C核磁谱图。
图13是实施例1中N-苯甲基-4-(三氟甲基)苯甲酰胺的1H核磁谱图。
图14是实施例1中N-苯甲基-4-(三氟甲基)苯甲酰胺的13C核磁谱图。
图15是实施例1中N-苯甲基-4-氟苯甲酰胺的1H核磁谱图。
图16是实施例1中N-苯甲基-4-氟苯甲酰胺的13C核磁谱图。
图17是实施例1中N-苯甲基-2-氟苯甲酰胺的1H核磁谱图。
图18是实施例1中N-苯甲基-2-氟苯甲酰胺的13C核磁谱图。
图19是实施例3中N-苯甲酰基-4-氯苯甲酰胺的1H核磁谱图。
图20是实施例3中N-苯甲酰基-4-氯苯甲酰胺的13C核磁谱图。
图21是实施例1中N-苯甲酰基-4-溴苯甲酰胺的1H核磁谱图。
图22是实施例1中N-苯甲酰基-4-溴苯甲酰胺的13C核磁谱图。
图23是实施例1中N-苯甲酰基噻吩-2-羧酰胺的1H核磁谱图。
图24是实施例1中N-苯甲酰基噻吩-2-羧酰胺的13C核磁谱图。
图25是实施例4中N-(1,3-二氧代-1,3-二苯基丙烷-2-基)乙酰胺的1H核磁谱图。
图26是实施例4中N-(1,3-二氧代-1,3-二苯基丙烷-2-基)乙酰胺的13C核磁谱图。
图27是实施例1中N-(异色满-1-基)苯甲酰胺的1H核磁谱图。
图28是实施例1中N-(异色满-1-基)苯甲酰胺的13C核磁谱图。
图29是实施例1中2-苯甲酰胺基-3-氧代-3-苯基丙酸乙酯的1H核磁谱图。
图30是实施例1中2-苯甲酰胺基-3-氧代-3-苯基丙酸乙酯的13C核磁谱图。
具体实施方式
下面结合附图和技术方案，进一步阐述本发明的具体实施方式。
实施例1：N-苯甲酰二苯甲胺的合成。
在25mL反应器中，加入3-苯基-5H-1,4,2-二噁唑-5-酮(0.081g,0.5mmol)、溴化锰(0.011g,0.05mmol)、乙酸银(0.0009g,0.005mmol)，氮气置换3次后，加入二氯甲烷3mL，搅拌下加入二苯甲烷(0.084g,0.5mmol)，在蓝光照射中 25℃下搅拌24h。柱层析分离(硅胶，200-300目；展开剂，石油醚/乙酸乙酯＝5/1)得到N-苯甲酰二苯甲胺0.130g，产率91％。
N-苯甲酰基苯甲酰胺
白色固体；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.82(d,J＝8.1Hz,2H),7.56–7.47 (m,1H),7.48–7.39(m,2H),7.39–7.27(m,10H),6.66(d,J＝7.8Hz,1H),6.46(d, J＝7.8Hz,1H).13CNMR(100MHz,CDCl3)δ166.5,141.4,134.2,131.6,128.7, 128.6,127.5,127.5,127.0,57.4.
实施例2：N-苯甲基-4-甲基苯甲酰胺的合成。
在25mL反应器中，加入3-(对甲苯基)-1,4,2-二噁唑-5-酮(0.088g,0.5mmol)、氯化锰(0.003g,0.02mmol)、碘化银(0.001g,0.005mmol)，氮气置换3次后，加入二甲基亚砜5mL，搅拌下加入二苯甲烷(0.084g,0.5mmol)，在紫光照射中50℃下搅拌12h。柱层析分离(硅胶，200-300目；展开剂，石油醚/乙酸乙酯＝5/1)得到N-苯甲基-4-甲基苯甲酰胺0.108g，产率72％。
N-苯甲基-4-甲基苯甲酰胺
白色固体；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.70(d,J＝7.8Hz,2H),7.39–7.25 (m,10H),7.21(d,J＝7.8Hz,2H),6.72(d,J＝7.8Hz,1H),6.44(d,J＝7.7Hz,1H), 2.38(s,3H).13CNMR(150MHz,CDCl3)δ166.4,142.1,141.5,131.3,129.2,128.7, 127.5,127.5,127.0,57.3，21.4.
操作同实施例2，由3-(间甲苯基)-1,4,2-二噁唑-5-酮与二苯甲烷反应得到 N-苯甲基-3-甲基苯甲酰胺0.104g，产率69％。
N-苯甲基-3-甲基苯甲酰胺
白色固体；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.63(s,1H),7.61–7.57(m,1H),7.38 –7.27(m,12H),6.66(d,J＝7.9Hz,1H),6.45(d,J＝7.8Hz,1H),2.39(s,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ166.6,141.5,138.5,134.2,132.4,128.7,128.4,127.8, 127.5,124.0,57.3,21.3.
操作同实施例2，由3-(3,5-二甲基苯基)-1,4,2-二噁唑-5-酮与二苯甲烷反应得到N-苯甲基-3,5-二甲基苯甲酰胺0.118g，产率75％。
N-苯甲基-3,5-二甲基苯甲酰胺
白色固体；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.41(s,2H),7.37–7.27(m,10H), 7.13(s,1H),6.68(d,J＝7.9Hz,1H),6.44(d,J＝7.9Hz,1H),2.34(s,6H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ166.8,141.5,138.3,134.2,133.2,128.7,127.5,127.5, 124.8,57.3,21.2.
操作同实施例2，由3-(4-(叔丁基)苯基)-1,4,2-二噁唑-5-酮与二苯甲烷反应得到N-苯甲基-4-(叔丁基)苯甲酰胺0.125g，产率73％。
N-苯甲基-4-(叔丁基)苯甲酰胺
白色固体；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.75(d,J＝8.2Hz,2H),7.44(d,J＝8.3Hz,2H),7.35–7.30(m,4H),7.30–7.24(m,6H),6.63(d,J＝7.8Hz,1H),6.43 (d,J＝7.8Hz,1H),1.31(s,9H).13C NMR(150MHz,CDCl3)δ166.4,155.2,141.5, 131.3,128.7,127.5,126.9,125.5,57.3,34.9,31.1.
操作同实施例2，由3-(4-乙氧基苯基)-1,4,2-二噁唑-5-酮与二苯甲烷反应得到N-苯甲酰基-4-乙氧基苯甲酰胺0.132g，产率80％。
N-苯甲酰基-4-乙氧基苯甲酰胺
白色固体；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.77(d,J＝8.8Hz,2H),7.37–7.27 (m,10H),6.91(d,J＝8.8Hz,2H),6.61(d,J＝7.7Hz,1H),6.44(d,J＝7.7Hz,1H), 4.07(q,J＝7.0Hz,2H),1.43(t,J＝7.0Hz,3H).13C NMR(150MHz,CDCl3)δ 166.0,161.7,141.6,128.8,128.7,127.5,127.5,126.2,114.2,63.6,57.3,14.7
操作同实施例1，由3-(4-(三氟甲基)苯基)-1,4,2-二噁唑-5-酮与二苯甲烷反应得到N-苯甲基-4-(三氟甲基)苯甲酰胺0.149g，产率84％。
N-苯甲基-4-(三氟甲基)苯甲酰胺
白色固体；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.92(d,J＝8.1Hz,2H),7.70(d,J＝ 8.2Hz,2H),7.40–7.27(m,10H),6.73(d,J＝7.8Hz,1H),6.45(d,J＝7.8Hz,1H). 13C NMR(100MHz,CDCl3)δ165.3,141.1,133.2(q,J＝31.36),128.8,127.7,127.6, 127.5,125.7(q,J＝3.43),122.3,57.7.
操作同实施例1，由3-(4-氟苯基)-1,4,2-二噁唑-5-酮与二苯甲烷反应得到 N-苯甲基-4-氟苯甲酰胺0.123g，产率81％。
N-苯甲基-4-氟苯甲酰胺
白色固体；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.83(dd,J＝8.7,5.4Hz,2H),7.40– 7.25(m,10H),7.11(t,J＝8.6Hz,2H),6.62(d,J＝7.7Hz,1H),6.43(d,J＝7.7Hz, 1H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ166.1,164.5(d,J＝186.1),141.3,130.4(d,J＝ 3.0),129.4(d,J＝8.9),128.8,127.6,127.5,115.6(d,J＝21.8),57.5.
操作同实施例1，由3-(2-氟苯基)-1,4,2-二噁唑-5-酮与二苯甲烷反应得到 N-苯甲基-2-氟苯甲酰胺0120g，产率79％。
N-苯甲基-2-氟苯甲酰胺
白色固体；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.18–8.05(m,1H),7.54–7.43(m, 1H),7.41–7.26(m,12H),7.13(dd,J＝12.2,8.3Hz,1H),6.48(d,J＝7.8Hz,1H). 13C NMR(100MHz,CDCl3)δ162.3(d,J＝3.1Hz),160.6(d,J＝245.5Hz),141.4, 133.3(d,J＝9.3Hz),132.1(d,J＝2.2Hz),128.64,127.4,127.3,124.8(d,J＝3.24 Hz),120.9(d,J＝11.31Hz),115.9(d,J＝83.51Hz),57.5.
实施例3：N-苯甲酰基-4-氯苯甲酰胺的合成。
在25mL反应器中，加入3-(4-氯苯基)-1,4,2-二噁唑-5-酮(0.098g,0.5mmol)、乙酸锰(III)水合物(0.013g,0.05mmol)、碳酸银(0.001g,0.005mmol)，氮气置换3次后，加入无水三氯甲烷1.5mL，搅拌下加入二苯甲烷(0.084g,0.5mmol)，在紫光照射中25℃下搅拌20h。柱层析分离(硅胶，200-300目；展开剂，甲醇-石油醚＝1/20)得到N-苯甲酰基-4-氯苯甲酰胺0.128g，产率80％。
N-苯甲酰基-4-氯苯甲酰胺
白色固体；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.72(d,J＝8.6Hz,2H),7.38(d,J＝ 2.2Hz,2H),7.34–7.32(m,4H),7.32–7.27(m,6H),6.72(d,J＝7.8Hz,1H),6.41 (d,J＝7.8Hz,1H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ165.5,141.2,137.9,132.6,128.9, 128.8,128.5,127.7,127.5,57.6.
操作同实施例1，由3-(4-溴苯基)-1,4,2-二噁唑-5-酮与二苯甲烷反应得到 N-苯甲酰基-4-溴苯甲酰胺0.142g，产率78％。
N-苯甲酰基-4-溴苯甲酰胺
白色固体；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.69(d,J＝5.2Hz,2H),7.58(d,J＝8. Hz,2H),7.38–7.26(m,10H),6.63(d,J＝8.7Hz,1H),6.43(d,J＝6.4Hz,1H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ165.5,141.2,133.0,131.9,128.8,128.7,127.7,127.5, 126.4,57.6.
操作同实施例1，由3-(噻吩-3-基)-1,4,2-二噁唑-5-酮与二苯甲烷反应得到 N-苯甲酰基噻吩-2-羧酰胺0.107g，产率73％。
N-苯甲酰基噻吩-2-羧酰胺
浅棕色固体；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.46(s,1H),7.40(s,1H),7.23(m, 10H),6.98(s,1H),6.49(d,J＝8.0Hz,1H),6.34(d,J＝7.8Hz,1H).13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ161.0,141.2,138.6,130.2,128.7,128.3,127.6,127.5,127.5,57.3. 实施例4：N-(1,3-二氧代-1,3-二苯基丙烷-2-基)乙酰胺的合成。
在25mL反应器中，加入3-甲基-1,4,2-二噁唑-5-酮(0.050g,0.5mmol)、二氧化锰(0.004g,0.05mmol)、硝酸银(0.0009g,0.005mmol)，氮气置换3 次后，加入甲苯3mL，搅拌下加入二苯甲酰甲烷(0.112g,0.5mmol)，在白光照射中40℃下搅拌24h。柱层析分离(硅胶，200-300目；展开剂，乙酸乙酯- 正己烷＝4/1)得到N-(1,3-二氧代-1,3-二苯基丙烷-2-基)乙酰胺102.565g，产率73％。
N-(1,3-二氧代-1,3-二苯基丙烷-2-基)乙酰胺
白色固体；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.06–7.95(m,4H),7.61–7.56(m, 2H),7.47–7.42(m,4H),7.06(d,J＝8.0Hz,2H),2.09(s,3H).13C NMR(100MHz, CDCl3)δ193.3,169.6,134.5,134.2,129.0,128.9,60.1,22.9.
操作同实施例1，由3-苯基-1,4,2-二噁唑-5-酮与异色满反应得到N-(异色满 -1-基)苯甲酰胺101.200g，产率80％。
N-(异色满-1-基)苯甲酰胺
白色固体；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.84–7.77(m,2H),7.54–7.47(m, 1H),7.46–7.37(m,2H),7.30–7.21(m,3H),7.16(d,J＝5.7Hz,1H),6.99(d,J＝ 8.9Hz,1H),6.65(d,J＝8.8Hz,1H),4.13–3.97(m,2H),2.95–2.75(m,2H).13C NMR(150MHz,CDCl3)δ167.3,135.0,134.3,133.9,132.0,128.9,128.6,128.1, 127.2,126.7,126.3,76.0,61.0,28.1.
操作同实施例1，由3-苯基-1,4,2-二噁唑-5-酮与3-氧-3-苯基丙酸乙酯反应得到2-苯甲酰胺基-3-氧代-3-苯基丙酸乙酯118.180g，产率76％。
2-苯甲酰胺基-3-氧代-3-苯基丙酸乙酯
白色固体；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.22–8.15(m,2H),7.92–7.84(m, 2H),7.69–7.60(m,1H),7.59–7.48(m,4H),7.51–7.41(m,3H),6.39(d,J＝7.3 Hz,1H),4.20(q,J＝7.2Hz,2H),1.16(t,J＝7.1Hz,3H).13C NMR(100MHz, CDCl3)δ191.6,166.9,166.6,134.5,134.2,133.2,132.1,129.6,128.7,128.6,127.3, 62.6,58.7,13.8。
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