本發(fā)明涉及過渡金屬催化的芳基肼氧化插羰基反應，尤其涉及一種綠色環(huán)保的合成酰胺鍵的方法。
背景技術(shù)：
酰胺鍵是蛋白質(zhì)的基本化學鍵，蛋白質(zhì)的合成過程就是反復形成酰胺鍵的過程。酰胺鍵也是有機化學中最基本的化學鍵之一，除了蛋白質(zhì)之外，它還廣泛存在于有機小分子、多肽、藥物及聚合物高分子材料中，與人們的生命活動和日常生活息息相關(guān)。酰胺可由羧酸和胺發(fā)生脫水縮合而成，但這一看似簡單的反應在常溫下卻很難發(fā)生，通常要加強熱至高溫或者借助于偶聯(lián)試劑才能形成酰胺。傳統(tǒng)的酰胺化學合成方法一般是采用偶聯(lián)試劑將羧酸活化，通過活化的羧酸和胺發(fā)生縮合反應而完成的，或者是把羧酸轉(zhuǎn)化成反應活性較高的酰氯或者酸酐后再與胺縮合反應。但是這些反應都要用到等當量或者大大過量的縮合試劑，產(chǎn)生了大量的化學廢物。而酰胺鍵的形成又是有機合成中的一個重要反應，約四分之一的上市藥物中含有酰胺鍵，大約16％的有機反應涉及到酰胺鍵的形成。因此，如何高效、溫和、高原子經(jīng)濟性地形成酰胺鍵已經(jīng)成為有機化學的一個重要挑戰(zhàn)。早在上世紀70年代，2010年諾貝爾化學獎得主、美國化學家Heck就發(fā)現(xiàn)了鹵代芳烴在過渡金屬鈀的催化下，可以發(fā)生胺羰基化反應形成酰胺。但這一反應會產(chǎn)生化學計量的含鹵素化學廢物，對環(huán)境保護帶來了很大的壓力，同時也造成了很大的浪費。雖然后來化學家們對于這一反應進行了進一步的優(yōu)化，鹵代芳烴的鹵素可以被磺酸酯、膦酸酯等替代，但是反應一般還是要用到高溫高壓的反應條件和產(chǎn)生化學計量的化學廢物，而且經(jīng)常會有雙羰基化的副產(chǎn)物產(chǎn)生。所以這一反應還有待于進一步優(yōu)化和提升。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種綠色環(huán)保的合成酰胺鍵的方法，相比現(xiàn)有的合成方法，本發(fā)明的方法可以不使用偶聯(lián)試劑，也不需要活化的羧酸類衍生物，只用易得的化工產(chǎn)品芳基肼、一氧化碳、氧氣和胺即可在常壓下通過鈀催化的氧化胺羰基化反應，即可高選擇性地制備芳甲酰胺。
本發(fā)明是用芳基肼類化合物在氧氣的氧化下，與鈀催化劑通過氧化脫肼形成C-Pd鍵，然后與一氧化碳氣體發(fā)生插羰基反應形成酰基鈀物種，一級或二級胺作為親核試劑進攻羰基鈀后，最后進行還原消除即可得到酰胺產(chǎn)物。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，在常壓O2與CO混合氣體氛圍下，Pd(OAc)2作為催化劑，PPh3做配體，二甲亞砜和1,4-二氧六環(huán)的混合物作為溶劑，芳基肼類化合物與胺在80～120℃的溫度下反應得到芳甲酰胺類產(chǎn)物。因芳基肼類化合物取用不方便，所以用芳基肼的鹽酸鹽與碳酸鈉組合取代芳基肼類化合物參與反應，反應通式如下：
其中：式中1表示芳基肼鹽酸鹽，式中2表示胺，式中3表示酰胺類產(chǎn)物。
上述制備方法的具體步驟為：
1)在干凈的反應管中0.2～0.8mmol的芳基鹽酸鹽、0.2mmol Na2CO3，再加入1～10mol％的催化劑Pd(OAc)2、10～60mol％的配體PPh3，在常壓CO和O2的氛圍下加入0.2mmol胺及二甲亞砜和1,4-二氧六環(huán)的混合物溶劑，在80～120℃下攪拌反應12～48h，TLC點板檢測；
2)反應結(jié)束后，反應液通過3～5次萃取，有機層濃縮并經(jīng)過柱層析得到純的酰胺類產(chǎn)物。
上述制備方法中，胺和芳基肼類化合物的摩爾比為1:1～1:4，最佳為1:2。
上述制備方法中，所用氧氣作為氧化劑，O2與CO的體積比為1:1～1:3，最佳為1:3。
上述制備方法中，所用的溶劑為二甲亞砜和1,4-二氧六環(huán)的混合物，其比例范圍為1:1～1:10，最佳為1:10。
上述制備方法中，反應溫度為80～120℃，最佳為100℃。
上述制備方法中，反應時間為12～48小時。
上述制備方法中，其中R為吸電子基或供電子基，如-Me、-OMe、-F，-Cl；R1為烷基(如-Me、-Et，-Bn)或H；R2為烷基，如-Me、-Et，-Bn。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明實現(xiàn)了鈀催化的芳基肼類化合物的胺羰基化反應，以常壓CO為羰基源來合成酰胺，其副產(chǎn)物為環(huán)境友好的氮氣和水。本發(fā)明的方法具有新穎、環(huán)保、高效的特點，有很大的潛在應用價值。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例1～11來詳細說明本發(fā)明所具有的有益效果，旨在幫助閱讀者更好地理解本發(fā)明的實質(zhì)，但不能對本發(fā)明的實施和保護范圍構(gòu)成任何限定。
實例1
1)在干凈的25mL反應管中加入0.4mmol的鹽酸苯肼和Pd(OAc)3(3mol％)、PPh3(20mol％)、Na2CO3(0.2mmol)，在常壓CO:O2＝3：1的氛圍下注入嗎啡啉(0.2mmol)及混合溶劑(二甲亞砜和1,4-二氧六環(huán)比例為1:10的混合物)在100℃下反應12h，TLC點板檢測。
2)反應結(jié)束后，反應液加2mL水，再用EA萃取3～5次，有機層濃縮并經(jīng)過柱層析得到純的酰胺類化合物，黃色液體，收率76％。
以下是產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式及核磁、紅外、質(zhì)譜實驗數(shù)據(jù)：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.45-7.36(m,5H),3.77-3.46(m,8H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ170.5,135.3,129.9,128.6,127.1,66.9(2C),48.1,42.5.
IR(KBr)2962,1636,1428,1017,842,710cm-1.
HRMS(ESI-TOF)calcd for C11H13NNaO2(M+Na+)214.0844,found 214.0849.
實例2
1)在干凈的25mL反應管中加入0.6mmol的間甲基苯肼鹽酸鹽和Pd(OAc)3(1mol％)、PPh3(20mol％)、Na2CO3(0.2mmol)，在常壓CO:O2＝3：1的氛圍下注入嗎啡啉(0.2mmol)及混合溶劑(二甲亞砜和1,4-二氧六環(huán)比例為1:9的混合物)，在110℃下反應48h，TLC點板檢測；
2)反應結(jié)束后，反應液加2mL水，再用EA萃取3～5次，有機層濃縮并經(jīng)過柱層析得到純的酰胺類化合物，黃色液體，收率79％。
以下是產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式及核磁、紅外、質(zhì)譜實驗數(shù)據(jù)：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.31-7.16(m,4H),3.73-3.45(m,8H),2.37(s,3H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ170.6,138.5,135.5,130.6,128.4,127.7,124.0,66.9(2C),48.2,42.4,21.4.
IR(KBr)2961,1634,1434,1027,825,744cm-1.
HRMS(ESI-TOF)calcd for C12H15NNaO2(M+Na+)228.1000,found 228.0999.
實例3
1)在干凈的25mL反應管中加入0.8mmol的4-叔丁基苯肼鹽酸鹽和Pd(OAc)3(2mol％)、PPh3(20mol％)、Na2CO3(0.2mmol)，在常壓CO:O2＝1：1的氛圍下注入嗎啡啉(0.2mmol)及混合溶劑(二甲亞砜和1,4-二氧六環(huán)比例為1:9的混合物)，在80℃下反應12h，TLC點板檢測；
2)反應結(jié)束后，反應液加2mL水，再用EA萃取3～5次，有機層濃縮并經(jīng)過柱層析得到純的酰胺類化合物，黃色固體，收率90％。
以下是產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式及核磁、紅外、質(zhì)譜實驗數(shù)據(jù)：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.42(d,J＝8.3Hz,2H),7.34(d,J＝8.3Hz,2H),3.69-3.51(m,8H),1.32(s,9H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ170.7,153.2,132.3,127.0,125.5,66.9(2C),48.4,42.4,34.8,31.2.
IR(KBr)2955,1635,1431,1109,835,747cm-1.
HRMS(ESI-TOF)calcd for C15H21NNaO2(M+Na+)270.1470,found 270.1472.
實例4
1)在干凈的25mL反應管中加入0.6mmol的3,4-二甲基苯肼鹽酸鹽和Pd(OAc)3(5mol％)、PPh3(30mol％)、Na2CO3(0.2mmol)，在常壓CO:O2＝2：1的氛圍下注入嗎啡啉(0.2mmol)及混合溶劑(二甲亞砜和1,4-二氧六環(huán)比例為1:9的混合物)，在120℃下反應12h，TLC點板檢測；
2)反應結(jié)束后，反應液加2mL水，再用EA萃取3～5次，有機層濃縮并經(jīng)過柱層析得到純的酰胺類化合物，黃色液體，收率91％。
以下是產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式及核磁、紅外、質(zhì)譜實驗數(shù)據(jù)：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.12(s,1H),7.09-7.03(m,2H),3.61-3.42(m,8H),2.21-2.18(m,6H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ170.8,138.7,137.0,132.8,129.6,128.4,124.5,66.9(2C),48.3,42.6,19.7,19.7.
IR(KBr)2921,1636,1428,1029,822,761cm-1.
HRMS(ESI-TOF)calcd for C13H17NNaO2(M+Na+)242.1157,found 278.1158.
實例5
1)在干凈的25mL反應管中加入0.8mmol的2-萘肼鹽酸鹽和Pd(OAc)3(10mol％)、PPh3(60mol％)、Na2CO3(0.2mmol)，在常壓CO:O2＝3：1的氛圍下注入嗎啡啉(0.2mmol)及混合溶劑(二甲亞砜和1,4-二氧六環(huán)比例為1:9的混合物)，在100℃下反應36h，TLC點板檢測；
2)反應結(jié)束后，反應液加2mL水，再用EA萃取3～5次，有機層濃縮并經(jīng)過柱層析得到純的酰胺類化合物，紅色固體，收率83％。
以下是產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式及核磁、紅外、質(zhì)譜實驗數(shù)據(jù)：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.91-7.89(m,4H),7.55-7.48(m,3H),3.93-3.44(s,8H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ170.5,133.8,132.7,132.6,128.5,128.4,127.8,127.2,127.1,126.8,124.2,67.0(2C),48.3,42.7.
IR(KBr)2964,1621,1427,1066,839,753cm-1.
HRMS(ESI-TOF)calcd for C15H15NNaO2(M+Na+)264.1000,found 264.0999.
實例6
1)在干凈的25mL反應管中加入0.6mmol的4-甲氧基苯肼鹽酸鹽和Pd(OAc)3(8mol％)、PPh3(40mol％)、Na2CO3(0.2mmol)，在常壓CO:O2＝2：1的氛圍下注入正丁胺(0.2mmol)及混合溶劑(二甲亞砜和1,4-二氧六環(huán)比例為1:9的混合物)，在100℃下反應12h，TLC點板檢測；
2)反應結(jié)束后，反應液加2mL水，再用EA萃取3～5次，有機層濃縮并經(jīng)過柱層析得到純的酰胺類化合物，黃色液體，收率80％。
以下是產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式及核磁、紅外、質(zhì)譜實驗數(shù)據(jù)：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.73(d,J＝8.5Hz,2H),6.90(d,J＝8.5Hz,2H),6.19(bs,1H),3.84(s,3H),3.45-3.40(m,2H),1.62-1.55(m,2H),1.45-1.35(m,2H),0.95(t,J＝7.3Hz,3H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ167.1,162.0,128.6,127.1,113.7,55.4,39.8,31.8,20.2,13.8.
IR(KBr)2929,1634,1464,1033,844,769cm-1.
HRMS(ESI-TOF)calcd for C12H17NNaO2(M+Na+)230.1157,found 230.1158.
實例7
1)在干凈的25mL反應管中加入0.4mmol的4-甲氧基苯肼鹽酸鹽和Pd(OAc)3(3mol％)、PPh3(10mol％)、Na2CO3(0.2mmol)，在常壓CO:O2＝3：1的氛圍下注入對甲氧基芐胺(0.2mmol)及混合溶劑(二甲亞砜和1,4-二氧六環(huán)比例為1:1的混合物)，在100℃下反應12h，TLC點板檢測；
2)反應結(jié)束后，反應液加2mL水，再用EA萃取3～5次，有機層濃縮并經(jīng)過柱層析得到純的酰胺類化合物，黃色固體，收率72％。
以下是產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式及核磁、紅外、質(zhì)譜實驗數(shù)據(jù)：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.74(d,J＝8.8Hz,2H),7.26(d,J＝8.5Hz,2H),6.90-6.85(m,4H),6.45(bs,1H),4.53(d,J＝5.5Hz,2H),3.82(s,3H),3.78(s,3H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ166.8,162.2,159.1,130.5,129.3,128.8,126.7,114.1,113.7,55.4,55.3,43.5.
IR(KBr)2958,1632,1440,1028,846,772cm-1.
HRMS(ESI-TOF)calcd for C16H17NNaO3(M+Na+)294.1106,found 294.1109.
實例8
1)在干凈的25mL反應管中加入0.4mmol的4-甲氧基苯肼鹽酸鹽和Pd(OAc)3(3mol％)、PPh3(20mol％)、Na2CO3(0.2mmol)，在常壓CO:O2＝3：1的氛圍下注入對氟芐胺(0.2mmol)及混合溶劑(二甲亞砜和1,4-二氧六環(huán)比例為1:6的混合物)，在100℃下反應12h，TLC點板檢測；
2)反應結(jié)束后，反應液加2mL水，再用EA萃取3～5次，有機層濃縮并經(jīng)過柱層析得到純的酰胺類化合物，黃色固體，收率89％。
以下是產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式及核磁、紅外、質(zhì)譜實驗數(shù)據(jù)：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.75(d,J＝8.7Hz,2H),7.32-7.49(m,2H),7.03-6.99(m,2H),6.90(d,J＝8.7Hz,2H),6.47(bs,1H),4.58(d,J＝5.7Hz,2H),3.84(s,3H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ166.9,162.3,162.2(d,JC-F＝245.0),134.3(d,JC-F＝3.0),129.5(d,JC-F＝8.0),128.8,126.5,115.56(d,JC-F＝22.0),113.8,55.4,43.3.
IR(KBr)2931,1632,1423,1027,843,776cm-1.
HRMS(ESI-TOF)calcd for C15H14NNaO2F(M+Na+)282.0906,found 282.0903.
實例9
1)在干凈的25mL反應管中加入0.4mmol的4-甲氧基苯肼鹽酸鹽和Pd(OAc)3(5mol％)、PPh3(30mol％)、Na2CO3(0.2mmol)，在常壓CO:O2＝3：1的氛圍下注入四氫吡咯(0.2mmol)及混合溶劑(二甲亞砜和1,4-二氧六環(huán)比例為1:9的混合物)，在100℃下反應48h，TLC點板檢測；
2)反應結(jié)束后，反應液加2mL水，再用EA萃取3～5次，有機層濃縮并經(jīng)過柱層析得到純的酰胺類化合物，黃色固體，產(chǎn)率80％。
以下是產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式及核磁、紅外、質(zhì)譜實驗數(shù)據(jù)：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.51(d,J＝8.8Hz,2H),6.90(d,J＝8.7Hz,2H),3.83(s,3H),3.65-3.62(m,2H),3.49-3.46(m,2H),1.98-1.93(m,2H),1.88-1.85(m,2H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ169.5,160.8,129.4,129.1,113.4,55.3,49.8,46.3,26.5,24.4.
IR(KBr)2926,1608,1425,1032,846,765cm-1.
HRMS(ESI-TOF)calcd for C12H15NNaO2(M+Na+)228.1000,found 228.1001.
實例10
1)在干凈的25mL反應管中加入0.4mmol的4-甲氧基苯肼鹽酸鹽和Pd(OAc)3(3mol％)、PPh3(20mol％)、Na2CO3(0.2mmol)，在常壓CO:O2＝1：1的氛圍下注入四氫異喹啉(0.2mmol)及混合溶劑(二甲亞砜和1,4-二氧六環(huán)比例為1:9的混合物)，在100℃下反應12h，TLC點板檢測；
2)反應結(jié)束后，反應液加2mL水，再用EA萃取3～5次，有機層濃縮并經(jīng)過柱層析得到純的酰胺類化合物，黃色液體，收率57％。
以下是產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式及核磁、紅外、質(zhì)譜實驗數(shù)據(jù)：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.44(d,J＝8.7Hz,2H),7.19-7.15(m,4H),6.93(d,J＝8.7Hz,2H),4.83-4.70(m,2H),3.89-3.71(m,5H),2.98-2.93(m,2H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ170.8,160.9,133.2,129.1,128.9,128.8,128.2,126.7,126.5,113.8(2C),55.4,49.9,45.1,29.9.
IR(KBr)2935,1628,1438,1029,841,763cm-1.
HRMS(ESI-TOF)calcd for C17H17NNaO2(M+Na+)290.1157,found 290.1156.
實例11
1)在干凈的25mL反應管中加入0.2mmol的4-甲氧基苯肼鹽酸鹽和Pd(OAc)3(3mol％)、PPh3(20mol％)、Na2CO3(0.2mmol)，在常壓CO:O2＝3：1的氛圍下注入硫代嗎啡啉(0.2mmol)及混合溶劑(二甲亞砜和1,4-二氧六環(huán)比例為1:9的混合物)，在100℃下反應12h，TLC點板檢測；
2)反應結(jié)束后，反應液加2mL水，再用EA萃取3～5次，有機層濃縮并經(jīng)過柱層析得到純的酰胺類化合物，黃色液體，收率73％。
以下是產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式及核磁、紅外、質(zhì)譜實驗數(shù)據(jù)：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.35(d,J＝8.6Hz,2H),6.92(d,J＝8.6Hz,2H),3.86-3.81(m,7H),2.70-2.60(m,4H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ170.8,160.8,128.9,127.8,113.9,55.4,48.6,45.7,27.7.
IR(KBr)2920,1634,1456,1027,841,763cm-1.
HRMS(ESI-TOF)calcd for C12H15NNaO2S(M+Na+)260.0721,found 260.0725.
以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。