一种硝酰胺的合成方法技术

一种硝酰胺的合成方法，将苯胺类反应底物与硝基化试剂在溶剂中，20～60℃下反应2～8h，得到硝酰胺；其中，苯胺类反应底物为N‑甲基苯胺、吲哚啉或1,2,3,4‑四氢喹啉。本发明专利技术的方法处理操作简单，转化率高，选择性好。基于吲哚啉、1,2,3,4‑四氢喹啉的产物可以经过柱层析分离进行纯化；基于N‑甲基苯胺的硝酰胺产物由于其稳定性不高，可以直接在溶液中进行表征。

【技术实现步骤摘要】
一种硝酰胺的合成方法
本专利技术涉及有机合成和精细有机化学领域，具体涉及一种硝酰胺的合成方法。
技术介绍
硝酰胺(Nitroamine)类化合物是指分子中含有硝基与胺基键和作用的化合物，可以经过还原转化为相应的肼类化合物，然后进行一系列转化(E.J.Corey,et.al.JournaloftheAmericanChemicalSociety,1970,92(8),2476；B.-C.Feng,et.al.QingdaoKejiDaxueXuebao,ZiranKexueban,2003,24(4),297；M.A.Wilson,et.al.U.S.Pat.Appl.Publ.US20080027090；T.Kiyoi,et.al.Bioorganic&MedicinalChemistryLetters,2010,20(16),4918.等)。因此，硝酰胺类化合物是有机合成化学和精细有机化学中重要的中间体和合成砌块(BuildingBlocks)。在该化合物中，N–NO2键的构筑是合成的关键步骤。对于N-甲基-N-苯基硝酰胺化合物，以往的合成主要有两种途径：第一种方法以N-甲基苯胺为原料，将底物与格式试剂乙基溴化镁在乙醚中反应，使构中的N–H键转化为相应的N-金属键(N–Mg)，然后再以乙醚或者苯为溶剂，与硝基化试剂O-硝基正丁醇进行反应得到相应的目标产物，产率为47％左右(Z.Daszkiewicz,et.al.OrganicPreparationsandProceduresInt.,1994,26,337；V.V.Prezhdo,et.al.RussianJournalofOrganicChemistry,2000,36,410；U.Jahn,ScienceofSynthesis,2010,46,371.)，具体反应条件如下面反应式所示：第二种方法以N,N-二甲基苯胺为底物，以2,3,5,6,-四溴-4-甲基-4-硝基-2,5-二烯环己酮为溴化试剂，在乙醚中反应的到目标产物(M.Lemaire,et.al.Synthesis,1969,(10),761.)，如下式所示：以上两个反应条件存在着反应步骤较多(第一种方法)、使用较为复杂的硝基化试剂(第一、二种方法)等局限性，因此，开发一种操作简单的合成工艺，一锅煮制备目标产物，同时避免使用价格昂贵的硝基化试剂、稳定性较差的格式试剂等反应物，是一个值得研究的问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术、方法的不足，本专利技术的目的在于提供一种硝酰胺的合成方法，整个合成过程简单高效、操作方便，通过一锅法实现硝酰胺类化合物的高效合成，适用于大规模生产。为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种硝酰胺的合成方法，将苯胺类反应底物与硝基化试剂在溶剂中，20～60℃下反应2～8h，得到硝酰胺；其中，苯胺类反应底物为N-甲基苯胺、吲哚啉或1,2,3,4-四氢喹啉。本专利技术进一步的改进在于，硝基化试剂为吡啶鎓盐类硝基化试剂、硝酸酯类硝基化试剂或硝酸/三氟乙酸酐硝基化体系。本专利技术进一步的改进在于，苯胺类反应底物与吡啶鎓盐类硝基化试剂的物质的量比为1：(1.2～1.5)。本专利技术进一步的改进在于，苯胺类反应底物与硝酸酯类硝基化试剂的物质的量比为1：(2～3)。本专利技术进一步的改进在于，苯胺类反应底物与硝酸/三氟乙酸酐硝基化体系的物质的量比为1：(1.5～4)。本专利技术进一步的改进在于，溶剂为乙腈、二氧六环、二氯乙烷中的一种。本专利技术进一步的改进在于，反应的压力为0.1MPa。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：本专利技术的方法处理操作简单，转化率高，选择性好。基于吲哚啉、1,2,3,4-四氢喹啉的产物可以经过柱层析分离进行纯化；基于N-甲基苯胺的硝酰胺产物由于其稳定性不高，可以直接在溶液中进行表征。本专利技术合成过程简单高效，反应无需加入任何催化剂和添加剂，选择性强，目标产物收率高，合成效率高；从反应机理方面分析，本专利技术的硝基化试剂均属于温和型的硝基化试剂，都可以在极性溶剂中提供强亲电试剂NO2+，进攻电负性相对较高的氮原子，诱导反应的顺利进行；反应原料廉价易得；底物适用范围广，具有广阔的潜在应用前景。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术做进一步的说明，该实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的保护范围的限定。本专利技术的方法处理操作简单，转化率高，选择性好。基于吲哚啉、1,2,3,4-四氢喹啉的产物可以经过柱层析分离进行纯化；基于N-甲基苯胺的硝酰胺产物由于其稳定性不高，可以直接在溶液中进行表征。本专利技术的基于N-甲基苯胺、吲哚啉、1,2,3,4-四氢喹啉的硝酰胺的合成方法中的反应方程式为：本专利技术的硝酰胺的合成方法，以N-甲基苯胺(n＝0)、吲哚啉(n＝1)或1,2,3,4-四氢喹啉(n＝2)为原料，分别以硝基吡啶鎓盐类化合物、硝酸酯类化合物以及硝酸/三氟乙酸酐为硝基化试剂，以乙腈、二氧六环、二氯乙烷为溶剂，在0.1MPa、20～60℃的温度下制备相应2─8h的硝酰胺化合物。所述的苯胺类反应底物与吡啶鎓盐类硝基化试剂的物质的量比为1：(1.2～1.5)；所述的苯胺类反应底物与硝酸酯类硝基化试剂的物质的量比为1：(2～3)；所述的苯胺类反应底物与硝酸/三氟乙酸酐硝基化体系的物质的量比为1：(1.5～4)。所述的溶剂为乙腈、二氧六环、二氯乙烷中的一种。实施例1一种N-甲基-N-苯基硝酰胺的合成：①将2.14gN-甲基苯胺加入到50mL的圆底烧瓶中，加入25mL乙腈，在室温中搅拌使其溶解；②向反应体系中分批缓慢加入5.22g硝基吡啶鎓盐，底物N-甲基苯胺和硝基化试剂硝基吡啶鎓盐的物质的量之比为1：1.5；③在空气气氛中直接进行反应，室温条件下混合均匀，缓慢加热至50℃，用薄层色谱监测反应的进程，0.1MPa下反应6h后原料完全转化，停止反应，冷却至室温；④在体系中加入50mL饱和NaHCO3溶液，再加入50mL二氯甲烷溶液，震荡，分液，水相用二氯甲烷萃取三次，每次30mL，合并有机相，用饱和食盐水洗涤两次，每次10mL，旋转蒸发仪浓缩即得到目标产物，真空条件下干燥，产率为70％。所得化合物为已知化合物，其物理性质及表征数据如下：黄色透明油状物固体；1HNMR(300MHz,CDCl3):δ＝3.56(s,3H),7.14(d,J＝7.4Hz,2H),7.22(d,J＝7.6Hz,1H),7.40-7.45(m,2H)ppm；13CNMR(75MHz,CDCl3):δ＝41.9,126.5,129.4,129.6,140.8ppm。实施例2一种N-硝基吲哚啉的合成：①将2.38g吲哚啉加入到50mL的圆底烧瓶中，加入25mL乙腈，在室温中搅拌使其溶解；②向反应体系中分批缓慢加入4.18g硝基吡啶鎓盐，底物吲哚啉和硝基化试剂硝基吡啶鎓盐的物质的量之比为1：1.2；③在空气气氛中直接进行反应，室温条件下混合均匀，缓慢加热至40℃，用薄层色谱监测反应的进程，0.1MPa下反应4.5h后原料完全转化，停止反应，冷却至室温；④在体系中加入50mL饱和NaHCO3溶液，再加入50mL二氯甲烷溶液，震荡，分液，水相用二氯甲烷萃取三次，每次30mL，合并有机相，用饱和食盐水洗涤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硝酰胺的合成方法，其特征在于，将苯胺类反应底物与硝基化试剂在溶剂中，20～60℃下反应2～8h，得到硝酰胺；其中，苯胺类反应底物为N‑甲基苯胺、吲哚啉或1,2,3,4‑四氢喹啉。

【技术特征摘要】
1.一种硝酰胺的合成方法，其特征在于，将苯胺类反应底物与硝基化试剂在溶剂中，20～60℃下反应2～8h，得到硝酰胺；其中，苯胺类反应底物为N-甲基苯胺、吲哚啉或1,2,3,4-四氢喹啉。2.根据权利要求1所述的一种硝酰胺的合成方法，其特征在于，硝基化试剂为吡啶鎓盐类硝基化试剂、硝酸酯类硝基化试剂或硝酸/三氟乙酸酐硝基化体系。3.根据权利要求2所述的一种硝酰胺的合成方法，其特征在于，苯胺类反应底物与吡啶鎓盐类硝基化试剂的物质的量比为1：(1.2～...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦林郁，殷晓美，张泽，宁资慧，洪乾，马晓迅，孙鸣，李卓，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61