本發(fā)明涉及一種N-取代基-3-胺基丙烯醛的合成方法。
背景技術(shù)：
N-取代基-3-胺基丙烯醛是一種重要的醫(yī)藥和農(nóng)藥中間體。它主要有以下2類合成方法：
1.N-取代甲酰胺、N-取代仲胺與光氣、草酰氯、三氯氧磷和二(三氯甲基)碳酸酯等反應(yīng)生成Vilsmerier試劑，然后加入乙烯基醚加熱反應(yīng)，得的溶液再在堿性條件下水解得到N-取代基-3-胺基丙烯醛。如DE19825200和US3974159以N,N-二甲基甲酰胺、光氣與乙烯基醚為原料制得N,N-二甲基-3-胺基丙烯醛；EP0363934報(bào)道在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以N-甲基甲酰苯胺、草酰氯和乙烯基醚為原料合成N-甲基-N-苯基-3-胺基丙烯醛；US5118853和US2004229958報(bào)道以N,N-二取代基甲酰胺、草酰氯或者草酰溴和乙烯基醚為原料合成N,N-二取代基-3-胺基丙烯醛；J.O.C.,57,3250-3252(1992),GB945536報(bào)道以甲酰胺、三氯氧磷和乙烯基醚為原料合成3-胺基丙烯醛；EP1477474中報(bào)道以N-甲基甲酰苯胺、乙烯基醚和二(三氯甲基)碳酸酯為原料合成N-甲基-N-苯基-3-胺基丙烯醛。以上這些方法用到了光氣、草酰氯、三氯氧磷和二(三氯甲基)碳酸酯等毒性和危險(xiǎn)性較大的原料，而且反應(yīng)步驟較長，后處理較復(fù)雜，三廢量較大。
2、仲胺類化合物與丙炔醇或丙炔醛反應(yīng)制得3-胺基丙烯醛。GB769652和WO2006090256介紹了N-甲基苯胺與丙炔醇在大大過量的氧化劑二氧化錳或三氧化鉻等的作用下反應(yīng)生成N-甲基-N-苯基-3-胺基丙烯醛，在這種方法中，丙炔醇先被氧化成丙炔醛，然后與N-甲基苯胺反應(yīng)生成N-甲基-N-苯基-3-胺基丙烯醛；CN200910101087報(bào)道了二乙胺與丙炔醇在有機(jī)溶劑中，在活性二氧化錳催化下，通入空氣或者氧氣，制備3-N,N-二乙胺基丙烯醛；CN102603546報(bào)道了仲胺與丙炔醇在有機(jī)溶劑中，在硅錳復(fù)合催化劑的作用下，通入空氣生成N-取代基-3-胺基丙烯醛。
綜上所訴，第1類方法步驟繁瑣且使用高毒高危險(xiǎn)的原料，三廢量較大；第2類操作簡單，其中CN102603546報(bào)道的方法在少量硅錳復(fù)合催化劑的作用下，制備一些N-取代基-3-胺基丙烯醛的收率達(dá)到90％以上。然而，該方法使用劇毒的丙炔醇，限制了其工業(yè)化應(yīng)用。因此，尋找低毒、環(huán)保的合成N-取代基-3-胺基丙烯醛的方法對(duì)其工業(yè)化應(yīng)用具有極其重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是提供一種N-取代基-3-胺基丙烯醛的合成方法：仲胺與3-氯丙烯醇在活性二氧化錳催化劑的作用下，通入空氣作為氧化劑反應(yīng)生成N-取代基-3-氨基丙烯醛。
本發(fā)明所述制備N-取代基-3-胺基丙烯醛的反應(yīng)方程式如式(1)所示：
采用的技術(shù)方案為：一種如式(Ⅰ)所示N-取代基-3-胺基丙烯醛的合成方法：以式(Ⅱ)所示的仲胺和3-氯丙烯醇為原料，在活性二氧化錳的作用下，于甲醇及縛酸劑中，通空氣環(huán)境下，反應(yīng)壓力0.5～2.5MPa、反應(yīng)溫度40～90℃、反應(yīng)時(shí)間6～14h，反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)液后處理獲得所述的N-取代基-3-胺基丙烯醛；
式(Ⅰ)或式(Ⅱ)中，R1、R2各自獨(dú)立為C1～C4烷基、C3～C6環(huán)烷基或苯基。
本發(fā)明所述3-氯丙烯醇:仲胺:活性二氧化錳:縛酸劑的投料物質(zhì)的量之比為1:0.8～1.5:0.2～0.5:1～1.5。
進(jìn)一步，所述3-氯丙烯醇:仲胺:活性二氧化錳:縛酸劑的投料物質(zhì)的量之比優(yōu)選為1:1:0.4:1.2。
通常，本發(fā)明所述甲醇的體積用量以3-氯丙烯醇物質(zhì)的量計(jì)為500～2000mL/mol，優(yōu)選為1000～1500mL/mol。
優(yōu)選地，本發(fā)明所述R1、R2各自獨(dú)立地選自甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、正戊基、異戊基、新戊基、正己基、環(huán)戊基、環(huán)己基或苯基。
最優(yōu)選地，所述R1、R2各自獨(dú)立為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、環(huán)丙基、環(huán)己基或苯基。
進(jìn)一步，本發(fā)明所述縛酸劑為甲醇鉀、甲醇鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鉀、碳酸氫鈉、氧化鈣、氫氧化鈣、磷酸鈉、三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、DBU或碳酸銫。
再進(jìn)一步，所述縛酸劑為甲醇鈉、三乙胺、DBU、三正丙胺或三正丁胺。
本發(fā)明所述活性二氧化錳為α晶型二氧化錳、β晶型二氧化錳或γ晶型二氧化錳。
本發(fā)明反應(yīng)壓力優(yōu)選為2MPa，反應(yīng)溫度優(yōu)選為60℃，反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為10h。
本發(fā)明所述反應(yīng)液后處理方法為：反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液冷卻至室溫，泄壓，抽濾，濾液減壓濃縮，經(jīng)過減壓蒸餾收集125～130℃范圍組分獲得式(Ⅰ)所示N-取代基-3-胺基丙烯醛。
進(jìn)一步，本發(fā)明所述式(Ⅰ)所示N-取代基-3-胺基丙烯醛的合成具體按如下步驟進(jìn)行：在高壓反應(yīng)釜中加入式(Ⅱ)所示的仲胺、3-氯丙烯醇、活性二氧化錳和甲醇，攪拌升溫至40～90℃，通入空氣維持反應(yīng)釜內(nèi)壓力為1.5～2.5MPa，保溫反應(yīng)6～14h，反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)液冷卻至室溫，泄壓，抽濾，濾液減壓濃縮，經(jīng)過減壓蒸餾，獲得所述的N-取代基-3-胺基丙烯醛；所述3-氯丙烯醇與仲胺的投料物質(zhì)的量之比為1:0.8～1.5，所述3-氯丙烯醇與活性二氧化錳物質(zhì)的量之比為1:0.2～0.5，所述有機(jī)溶劑的體積用量以3-氯丙烯醇摩爾量計(jì)為1000～1500mL/mol。
本發(fā)明所述式(Ⅰ)所示N-取代基-3-胺基丙烯醛衍生物優(yōu)選為下列之一：N,N-二甲基-3-胺基丙烯醛、N,N-二乙基-3-胺基丙烯醛、N,N-二正丙基-3-胺基丙烯醛、N,N-二異丙基-3-胺基丙烯醛、N,N-二正丁基-3-胺基丙烯醛、N-甲基-N-苯基-3-胺基丙烯醛和N-甲基-N-環(huán)己基-3-胺基丙烯醛。
現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：(1)本發(fā)明所使用的原料3-氯丙烯醇具有低毒、廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)；(2)本發(fā)明使用活性二氧化錳作為催化劑，空氣作為氧化劑，較之前的技術(shù)相比具有低毒、收率高等優(yōu)點(diǎn)，在活性二氧化錳用量為3-氯丙烯醇摩爾數(shù)30％的條件下，一些N-取代基-3-胺基丙烯醛的收率達(dá)到95％以上。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此。
實(shí)施例1
N,N-二正丙基-3-胺基丙炔醛的合成
于500mL高壓釜中加入11.5g(0.125mol)3-氯丙烯醇與12.63g(0.125mol)二正丙胺，再加入22.8g(0.15mol)DBU、4.35g(0.05mol)γ晶型二氧化錳及150mL甲醇。升溫至60℃，打開機(jī)械攪拌并通入空氣使壓力至2.0MPa，然后調(diào)節(jié)空氣的出氣量為150mL/min，保溫反應(yīng)10h，并用氣相色譜跟蹤監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)度至反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)液冷卻至室溫(20℃)，泄壓，抽濾，濾液減壓脫溶得N,N-二正丙基-3-胺基丙炔醛粗品，最后減壓蒸餾收集125～130℃范圍組分得到18.83g黃色液體，收率97.2％，純度99.0％。
MS m/z(％)：155(M+,100.0),138(38.0),112(19.0),70(62.0),56(71.0).1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:8.81(d,J＝7.5Hz,1H),6.83(d,J＝13Hz,1H),4.92(dd,J＝8.5Hz,J＝13Hz,1H),3.01(t,J＝6.0Hz,2H),2.88(t,J＝7.5Hz,2H),1.43-1.36(m,4H),0.68(t,J＝7.5Hz,6H).
實(shí)施例1～30
N,N-二正丙基-3-胺基丙炔醛的合成
實(shí)驗(yàn)操作同實(shí)施例1，改變催化劑種類、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、投料比、縛酸劑種類、反應(yīng)壓力、溶劑用量等條件，所得結(jié)果如表1(實(shí)施例1～30)。
表1 N,N-二異丙基-3-胺基丙炔醛的合成
實(shí)施例31～36
實(shí)驗(yàn)操作同實(shí)施例1，在其他條件不變的情況下，改變仲胺上的取代基，所得結(jié)果如表2(實(shí)施例31～36)。
表2 N-取代基-3-胺基丙炔醛的合成
實(shí)施例31
實(shí)驗(yàn)步驟同實(shí)施例1，最后通過減壓蒸餾收集160～165℃范圍組分得到1.6g無色透明液體。
實(shí)施例32
實(shí)驗(yàn)步驟同實(shí)施例1，最后通過減壓蒸餾收集120～125℃范圍組分得到5.9g淡黃色透明液體。
實(shí)施例33
實(shí)驗(yàn)步驟同實(shí)施例1，最后通過減壓蒸餾收集148～150℃范圍組分得到18.4g黃色透明液體。
實(shí)施例34
實(shí)驗(yàn)步驟同實(shí)施例1，最后通過減壓蒸餾收集158～160℃范圍組分得到14.2g無色透明液體。
實(shí)施例35
實(shí)驗(yàn)步驟同實(shí)施例1，最后通過減壓蒸餾收集144～145℃范圍組分得到14.6g淡黃色透明液體。
實(shí)施例36
實(shí)驗(yàn)步驟同實(shí)施例1，最后通過減壓蒸餾收集132～135℃范圍組分得到9.0g無色透明液體。