一种仿酶催化氧化断裂叔胺C-N键的方法技术

本发明专利技术公开了一种仿酶催化氧化断裂叔胺C

【技术实现步骤摘要】
一种仿酶催化氧化断裂叔胺C
‑
N键的方法


[0001]本专利技术涉及一种仿酶催化氧化断裂叔胺C
‑
N键的方法，属于化学与工程


技术介绍

[0002]C
‑
N键作为常见的化学键广泛分布在有机分子中，其活化与断裂一直是有机化学、有机金属化学和生物化学中的研究热点。例如蛋白质与氨基酸之间的相互转化离不开C
‑
N键的形成与断裂，对人体生命活动具有重要作用。国内外对于C
‑
N键构建研究较多，方法比较成熟。而由于氮原子含有孤对电子，电子云密度较大，C
‑
N键的键长较短，不易被极化，反应活性较低，含氮基团较难离去，断裂C
‑
N键是有机合成中的一大难题。目前对于C
‑
N键断裂的研究主要集中于氧化断裂C
‑
N键，包括过渡金属催化、强氧化剂氧化、光催化、生物酶催化等途径，寻找绿色、高效、适用性广的断裂途径一直是研究热点。
[0003]P450单加氧酶是一个具有催化氧化反应的酶家族，广泛存在于自然界动植物、微生物体内，在生物体内具有调节脂溶性维生素，药物代谢等功能。被报道用于多种反应，如杂原子脱烷基、硫氧化、酰胺及半缩醛的形成、C
‑
H羟基化、C
‑
H氨基化等。虽然酶催化具有作用温和、选择性高的优势，但也限制了其在更广泛条件下的应用，而且大部分P450酶依赖昂贵的NADPH等辅酶发挥作用，这些都限制了其实际规模化应用。P450酶的活性中心是明确的以Fe为金属中心的卟啉结构，科研工作者以此为启发，将目标转向了仿酶体系。仿P450酶金属卟啉催化剂已经被报道用于甲苯，乙苯，环己烷等饱和C
‑
H键的氧化，烯烃氧化以及环氧化等反应。因此，从催化氧化的角度，设计廉价金属为活性中心，利用卟啉取代基调控催化剂活性，以氧气为氧化剂，有望建立一种绿色、高效的仿酶催化断裂叔胺C
‑
N键的新方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有叔胺C
‑
N键断裂困难、反应条件苛刻的问题，提供一类P450酶来源的仿酶催化剂，于温和条件断裂叔胺C
‑
N键的新方法。
[0005]本专利技术的技术方案：
[0006]本专利技术的目的之一是提供一种仿酶催化氧化断裂叔胺C
‑
N键的方法，该方法具体为：将叔胺底物溶于溶剂中，并将催化剂、助催化剂、氧化剂加入反应体系中，加热反应，得到仲胺产物。
[0007]进一步限定，叔胺底物为N
‑
苄基修饰的叔胺化合物。
[0008]更进一步限定，叔胺底物为1
‑
苄基哌啶、1
‑
苄基吗啉、1
‑
苄基
‑
四氢吡咯、9
‑
苄基咔唑或N,N
‑
二甲基苄胺。
[0009]进一步限定，溶剂为二甲亚砜、丙酮、乙腈、氯仿、二氯甲烷、N,N
‑
二甲基甲酰胺、四氢呋喃、水中一种或几种混合。
[0010]进一步限定，溶剂与叔胺底物的体积质量比为5mL：(0.05～0.15)g。
[0011]进一步限定，仿酶催化剂为卟啉的金属络合物，结构如下：
[0012][0013]式中，X为
‑
Br、
‑
Cl、
‑
OCF3、
‑
F、
‑
OCH3、
‑
OPh、
‑
H、
‑
COOCH3、
‑
CF3；M为Fe
2+
或Mn
2+
。
[0014]进一步限定，助催化剂为N
‑
羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)、N,N
’‑
二羟基均苯四甲酸二胺(NDHPI)、2,2,6,6
‑
四甲基哌啶
‑
氮
‑
氧化物(TEMPO)中的一种或几种混合。
[0015]进一步限定，氧化剂为过氧化氢、氧气、间氯过氧苯甲酸、过氧苯甲酸叔丁酯、2
‑
碘酰基苯甲酸中的一种或几种混合。
[0016]进一步限定，催化剂、助催化剂、氧化剂和底物的物质的量之比(0.001～0.010)：(0.01～0.25)：(0.02～2)：1。
[0017]进一步限定，反应温度为40～100℃，时间为1～48h。
[0018]进一步限定，仲胺产物为咔唑。
[0019]进一步限定，反应结束后取反应液10uL加入到990uL乙腈中，然后使用有机滤膜去除不溶物，得到稀释100倍的待检测产率样品。
[0020]本专利技术提供了利用仿酶催化剂催化叔胺C
‑
N键断裂的方法，具体将芳基叔胺类底物加入溶剂后，分别加入Fe卟啉类仿酶催化剂、助催化剂、氧化剂，升温反应断裂C
‑
N键，生成苯甲醛等芳基脱出副产物与仲胺产物，实现C
‑
N键选择性断裂，解决了现有断裂叔胺C
‑
N键困难，反应条件苛刻的问题。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0021](1)本专利技术选取芳基叔胺类化合物为原料，利用廉价金属Fe、Mn为卟啉活性中心，转化氧气为过氧结构与四价Fe、Mn的络合物；利用NHPI等助催化剂活化底物N
‑
亚甲基为自由基；二者协同作用下生成苯甲醛等苄基氧化产物，实现C
‑
N键的选择性断裂，生成咔唑等仲胺产物。
[0022](2)本专利技术利用催化氧化体系，采用绿色的氧气、过氧化氢等氧化剂即可实现C
‑
N键断裂，无需高锰酸钾等传统氧化剂，且催化效率是其7倍以上，具有绿色高效的特点。
附图说明
[0023]图1为仿酶催化剂的化学结构示意图；
[0024]图2为原料9
‑
苄基咔唑的液质检测结果；
[0025]图3为实施例4得到的反应液的液质检测结果(M+H
+
＝168)
[0026]图4为咔唑标品的液相检测结果(保留时间为5.118min)；
[0027]图5为实施例4得到的反应液的液相检测结果(保留时间为5.170min)。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。
[0029]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0030]其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿酶催化氧化断裂叔胺C
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N键的方法，其特征在于，将叔胺底物溶于溶剂中，并将催化剂、助催化剂、氧化剂加入反应体系中，加热反应，得到仲胺产物。2.根据权利要求1所述的仿酶催化氧化断裂叔胺C
‑
N键的方法，其特征在于，叔胺底物为N
‑
苄基修饰的叔胺化合物，具体的为1
‑
苄基哌啶、1
‑
苄基吗啉、1
‑
苄基
‑
四氢吡咯、9
‑
苄基咔唑或N,N
‑
二甲基苄胺。3.根据权利要求1所述的仿酶催化氧化断裂叔胺C
‑
N键的方法，其特征在于，溶剂为二甲亚砜、丙酮、乙腈、氯仿、二氯甲烷、N,N
‑
二甲基甲酰胺、四氢呋喃、水中一种或几种混合。4.根据权利要求1或3所述的仿酶催化氧化断裂叔胺C
‑
N键的方法，其特征在于，溶剂与叔胺底物的体积质量比为5mL：(0.05～0.15)g。5.根据权利要求1所述的仿酶催化氧化断裂叔胺C
‑
N键的方法，其特征在于，仿酶催化剂为卟啉的金属络合物，结构如下：式中，X为
‑
Br、
‑
Cl、

【专利技术属性】
技术研发人员：咸漠，徐超，姜龙，张群，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：