本发明专利技术公开了一种用于酰胺合成的催化剂及其制备与应用，所述催化剂为硫代或硒代的吡喃并双嘧啶类化合物，其结构简单新颖，催化效率高，原子经济性好；本发明专利技术催化剂可以用于酰胺化合物的合成，具体为：在羧酸组分、胺组分、催化剂以及三苯基膦或二苯基膦氧中加入有机溶剂，在光照或室温或加热条件下搅拌，直至三苯基膦或二苯基膦氧消耗完全，分离纯化得到酰胺化合物。该酰胺化合物合成方法简单易纯化，催化反应无须额外的除水或惰性气体保护等操作，在常温、加热及光照等条件下都能直接催化羧酸转变为相应的酰胺，且光照条件下反应时间短，产率高，副产物单一，N、O选择性好，能直接用于酰胺或多肽的固相合成，具有广阔的工业化应用前景。用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种用于酰胺合成的催化剂及其制备与应用
[0001]本专利技术属于有机合成与生物化学
，具体涉及一种用于酰胺合成的催化剂及该催化剂的制备方法，本专利技术同时还涉及利用所述催化剂在制备酰胺化合物中的应用。
技术介绍
[0002]酰胺是一种非常重要的官能团，其广泛存在于各类天然产物、材料、药物之中，更是多肽和蛋白质的核心结构。例如在材料领域，聚酰胺和聚酰亚胺是现代社会最重要的化工产品之一，而在药物领域，1/4的上市药物以及2/3的候选药物中都含有酰胺结构（Org. Biomol. Chem., 2006, 4, 2337
‑
2347）。广泛的存在决定了其庞大的需求，酰胺的合成一直是方法学研究的重要领域。在2018年ACS绿色化学圆桌会议中，作为十大重点挑战之一的“避免使用原子经济性差的试剂合成酰胺”被转述为“催化或可持续的直接酰胺合成方法”，从中可以看到，多年来酰胺合成的绿色化研究一直是大家关注的重点方向，随着该领域研究的深入，催化法合成酰胺逐渐成为了未来研究的重点（Green Chem., 2018, 20, 5082
–
5103；Green Chem., 2007, 9, 411
‑
420）。
[0003]直接催化羧酸与胺的酰胺化反应其实是一个比较古老的研究领域，但该领域的研究在很长一段时期内进展十分缓慢，直到近20年才取得了一些突破性进展，催化模式变得更加丰富多元，催化条件也趋向于更加温和（Chem. Rev., 2016, 116, 12029<br/>‑
12122）。这些研究无疑拓宽了该领域的研发思路，但我们也应该清楚地认识到，催化酰胺化仍然是一个发展相对滞后的研究方向，现有的各种催化模式从反应条件、适用范围到反应效果均不够理想，距离工业化应用还有很大差距（Nat Catal., 2019, 2, 10
‑
17; Nat Catal., 2019, 2, 98
–
102），为此以实用为导向，开发更为温和高效的催化反应模式显得十分必要。
技术实现思路
[0004]基于以上所述，本专利技术的目的是提供一种结构新颖、反应条件温和高效、适用范围广、反应效果优异的用于酰胺合成的催化剂。
[0005]本专利技术的另一目的是提供上述用于酰胺合成的催化剂的制备方法。
[0006]本专利技术的再一目的是提供上述催化剂在制备酰胺化合物中的应用。
[0007]为实现其目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供的一种用于酰胺合成的催化剂，为硫代催化剂或硒代催化剂，主要结构为4,6
‑
二巯基或二硒代巯基
‑
5R1‑
5H
‑
吡喃并[2,3
‑
d:6,5
‑
d']双嘧啶类催化剂，其结构通式如下：其中，R1为氢、C1
‑
C6烷基、苯基或取代的苯基；R2同时为SH或SeH；其制备方法具体包括以下步骤：
步骤一、将混合了醛、4,6
‑
二羟基嘧啶和苄基三乙基氯化铵的水溶液在90
‑
130℃下加热8
‑
12h，然后冷却至室温，过滤收集粉末状沉淀，用水洗涤干燥得到5,5
’‑
( R1基亚甲基)双
‑
4,6
‑
二羟基嘧啶类化合物，记为化合物1；所述醛、4,6
‑
二羟基嘧啶和苄基三乙基氯化铵的摩尔比为5:10:1；步骤二、在装有化合物1的圆底烧瓶中加入三氯氧磷，反应回流2
‑
12 h，冷却至室温，旋蒸除去未反应的三氯氧磷，将反应体系在搅拌状态下滴加至冰水中，析出白色固体，收集固体，用水洗涤干燥，得到纯的4,6
‑
二氯
‑5‑
R1‑
5H
‑
吡喃并[2,3
‑
d:6,5
‑
d']双嘧啶类化合物，记为化合物2；所述化合物1与三氯氧磷的摩尔比为1:12
‑
20；反应方程式如下：步骤三、硫代催化剂的合成：将化合物2与硫脲加入到0.1
‑
0.5 mol/L的乙醇中，90
‑
130℃加热回流，直至化合物2消耗完全，之后将反应体系冷却至室温，收集固体，之后用2 M的氢氧化钠溶液溶解，再用1 M稀盐酸溶液调节至酸性，直至固体不再析出，过滤水洗并干燥，得到4,6
‑
二巯基
‑5‑
R1‑
5H
‑
吡喃并[2,3
‑
d:6,5
‑
d']双嘧啶类催化剂，记为催化剂3；所述化合物2与硫脲的摩尔比为1:4
‑
10；硒代催化剂的合成：将化合物2（1 eq.）与3
‑
10 eq.的硒脲加入到0.1
‑
0.5mol/L的乙醇中，90
‑
130℃加热回流，直至化合物2消耗完全，之后将反应体系冷却至室温，浓缩过滤水洗并干燥，得到4,6
‑
二硒代巯基
‑5‑ꢀ
R1‑
5H
‑
吡喃并[2,3
‑
d:6,5
‑
d']双嘧啶类催化剂，记为催化剂4；所述化合物2与硒脲的摩尔比为1:2
‑
5。
[0008]本专利技术提供的催化剂可以用于酰胺化合物的制备，具体操作为：称取羧酸组分5、胺组分6、所述催化剂以及三苯基膦或二苯基膦氧，置于反应容器中，加入有机溶剂，在光照或室温或加热条件下搅拌，直至三苯基膦或二苯基膦氧消耗完全，然后经分离纯化得到酰胺化合物7，其反应式如下：
上述反应式中，羧酸组分5为R3任意选自C1
‑
C20的烷基、芳基、N杂芳基的羧酸或N
‑
保护氨基酸；胺组分6为R
4 和R5任意选自氢，C1
‑
C20烷基、芳基、N杂烷基的胺或羧基保护氨基酸；反应式中胺组分6还可以是氨基酸酯盐酸盐和等量DIPEA的混合物；胺组分6还可以是脱保护的氨基树脂。
[0009]需要说明的是，本专利技术所述“氨基酸”，是指用于多肽合成的常见氨基酸，并不是所有含有碱性氨基和酸性羧基的有机化合物。
[0010]作为优选，所述羧酸组分5为R3任意选自C1
‑
C6的烷基、芳基、N杂芳基的羧酸；胺组分6为R
4 和R5任意选自氢，C1
‑
C6烷基、芳基、N杂烷基的胺。
[0011]所述羧酸组分5、胺组分6、三苯基膦/二苯基膦氧和催化剂的摩尔比为1:(1
‑
5):(1
‑
16):(0.05
‑
0.2)。超出该配比后反应原子经济性变差，原料浪费严重。
[0012]所述有机溶剂为乙腈、二氯甲烷、N,N
‑
二甲基甲酰胺、四氢呋喃或甲本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于酰胺合成的催化剂，其特征在于，该催化剂为硫代催化剂或硒代催化剂，其结构通式如下：其中，R1为氢、C1
‑
C6烷基、苯基或取代的苯基；R2同时为SH或SeH。2.如权利要求1所述的一种用于酰胺合成的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将混合了醛、4,6
‑
二羟基嘧啶和苄基三乙基氯化铵的水溶液在90
‑
130℃下加热8
‑
12h，然后冷却至室温，过滤收集粉末状沉淀，用水洗涤干燥得到5,5
’‑
( R1基亚甲基)双
‑
4,6
‑
二羟基嘧啶类化合物，记为化合物1；所述醛、4,6
‑
二羟基嘧啶和苄基三乙基氯化铵的摩尔比为5:10:1；步骤二、在装有化合物1的圆底烧瓶中加入三氯氧磷，反应回流2
‑
12 h，冷却至室温，旋蒸除去未反应的三氯氧磷，将反应体系在搅拌状态下滴加至冰水中，析出白色固体，收集固体，用水洗涤干燥，得到纯的4,6
‑
二氯
‑5‑
R1‑
5H
‑
吡喃并[2,3
‑
d:6,5
‑
d']双嘧啶类化合物，记为化合物2；所述化合物1与三氯氧磷的摩尔比为1:12
‑
20；步骤三、硫代催化剂的合成：将化合物2与硫脲加入到0.1
‑
0.5 mol/L的乙醇中，90
‑
130℃加热回流，直至化合物2消耗完全，之后将反应体系冷却至室温，收集固体，之后用2 M的氢氧化钠溶液溶解，再用1 M稀盐酸溶液调节至酸性，直至固体不再析出，过滤水洗并干燥，得到4,6
‑
二巯基
‑5‑
R1‑
5H
‑
吡喃并[2,3
‑
d:6,5
‑
d']双嘧啶类催化剂，记为催化剂3；所述化合物2与硫脲的摩尔比为1:4
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10；硒代催化剂的合成：将化合物2（1 eq.）与3
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10 eq.的硒脲加入到0.1
‑
0.5mol/L...
【专利技术属性】
技术研发人员：王锐，孙旺盛，李一平，李景月，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：
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