一種由二氧化碳一鍋法直接制備噁唑烷-2-酮類化合物的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種由二氧化碳一鍋法直接制備噁唑烷-2-酮類化合物的方法，向環(huán)氧化合物中加入催化量的離子液體，在CO2起始壓力下反應(yīng)后，加入苯胺或苯胺衍生物繼續(xù)反應(yīng)，制備得到噁唑烷-2-酮類化合物。本發(fā)明方法具有不用分離中間產(chǎn)物、催化劑用量少、反應(yīng)操作安全、反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)過程中不添加任何有機溶劑，環(huán)境友好等優(yōu)點。
【專利說明】一種由二氧化碳一鍋法直接制備噁唑烷-2-酮類化合物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機合成方法【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種由二氧化碳一鍋法直接制備噁唑烷-2-酮類化合物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]CO2是地球上主要的溫室氣體，減少CO2的排放是當(dāng)今各國政府、科學(xué)界和工業(yè)界的重大戰(zhàn)略課題。然而，隨著世界人口的增長和現(xiàn)代化程度的提高，人類對能源的需求正迅速增加，這就不可避免地引起CO2排放量的增加；因此，如何在盡可能減少CO2排放的同時，將豐富的CO2資源轉(zhuǎn)化成能源、材料和精細化工產(chǎn)品等已引起廣大科學(xué)工作者的重視 (中國科學(xué):化學(xué) 41(2011)925-932)。
[0003]“一鍋法”是一種具有廣闊前景的有機合成方法。一鍋法反應(yīng)中的多步反應(yīng)可以從相對簡單易得的原料出發(fā)，不經(jīng)中間體的分離，直接獲得結(jié)構(gòu)復(fù)雜的分子。這樣便克服了分離產(chǎn)物時帶來的損失，在經(jīng)濟上和環(huán)境友好上都較為有利。但是，為了成功實施一鍋法，需要尋找適合多步反應(yīng)的催化劑，優(yōu)化每一步的反應(yīng)條件，確保目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率達到要求。
[0004]噁唑燒酮類化合物是新型材料聚氨酯合成的原料(EuropeanPolymer Journal42 (2006) 1743 - 1754)、(石油化工 11(2010) 1189-1197)和重要的精細化工與醫(yī)藥中間體(Journal of Medicinal Chemistry51 (2008) 6558-6562),它們不僅可以合成痢特靈等抗菌藥，而且是有機不對稱合成中重要的手性助劑，噁唑烷酮類聚合物還可以用于制備纖維、片粒涂料、潤滑劑、礦石澄清劑、防銹劑 、膠片乳化劑、水硬水泥、紡織品的染料助劑、脫色劑、染發(fā)劑、硅油乳化劑等。因此噁唑烷酮類化合物在工業(yè)、醫(yī)藥及日常生活中有著十分廣泛的重要用途。
[0005]噁唑烷酮類化合物傳統(tǒng)的合成方法是胺基醇類化合物與光氣或其衍生物反應(yīng)(Journal of the American Chemical Society78(1956)4962-4965),由于光氣的劇毒性，出于環(huán)境和安全考慮，該方法逐漸被淘汰?，F(xiàn)有技術(shù)中非光氣法主要包括，以氨基醇類化合物作為反應(yīng)原料，分別與CO/O2環(huán)氧羰基化反應(yīng)(Journal of Catalysis227(2004)542-546)、(The Journal of Organic Chemistry68 (2003)601-604), 直接與二氧化碳反應(yīng)(Organic Letters6 (2004) 2885-2888),與碳酸二甲酯或碳酸二乙酯反應(yīng)生成噁唑燒酮類化合物(Journal of Catalysisl97 (2001) 91-97)、(Advanced Synthesis & Catalysis349 (2007) 1671-1675)。上述方法存在使用貴金屬鈀催化劑、原料一氧化碳安全性差、反應(yīng)步驟較多等缺陷。另一類非光氣法，以苯胺類化合物作為反應(yīng)原料，文獻(Tetrahedron Letters41 (2000)6785-6788)報道用 2-甲基 _2 丁烯二碳酸酯與苯胺直接反應(yīng)生成噁唑烷酮類化合物，但是，催化劑使用了丙烯氯化鈀([PcKn3-C3H5) Cll2)和1，I’-雙(二苯基膦)二茂鐵(dppf)的混合物，而且產(chǎn)物收率最高只有70%。文獻(Heterocycles78 (2009) 2093-2100)、(Chemistry Letters38 (2009) 584-585)報道使用苯胺與碳酸乙烯酯在二氮雜環(huán)烯烴(DBU)或二氮雜環(huán)烷烴(DABCD)作用下反應(yīng)生成噁唑烷酮類化合物，DBU或DABCD使用量均為原料苯胺的一倍或兩倍，催化劑用量過多是其主要缺點之一。文獻(ChemCatChem3(2011) 1359-1364)、(催化學(xué)報 32(2011) 1875-1879)報道了苯胺與環(huán)狀碳酸酯在離子液體催化下反應(yīng)生成噁唑烷酮類化合物。上述非光氣法中均存在原料價格較高的劣勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種利用離子液體催化環(huán)氧化合物、CO2和苯胺或苯胺衍生物，以一鍋法反應(yīng)制備噁唑烷-2-酮類化合物的方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有原料價格低、 不需要添加有機溶劑、不需分離中間產(chǎn)物、反應(yīng)步驟少、反應(yīng)操作安全、環(huán)境友好等優(yōu)點。
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種固定CO2, —鍋法直接制備噁唑烷-2-酮類化合物的方法。本發(fā)明提出的由二氧化碳一鍋法直接制備噁唑烷-2-酮類化合物的方法，包括--第一步，向式(I)所示的環(huán)氧化合物中加入催化量的離子液體，在CO2起始壓力下反應(yīng)；第二步，加入式(II)所示的苯胺或苯胺衍生物繼續(xù)反應(yīng),制備得到式(III)所示的所述惡唑烷-2-酮類化合物；
[0008]其中，式(I)、式(II)、式(III)分別如下所示:
[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種由二氧化碳一鍋法直接制備噁唑烷-2-酮類化合物的方法，其特征在于，包括以下步驟:第一步:向式(I)所示的環(huán)氧化合物中加入催化量的離子液體，在CO2起始壓力下反應(yīng)；第二步:加入式(II)所示的苯胺或苯胺衍生物繼續(xù)反應(yīng)，制備得到式(III)所示的所述噁唑烷-2-酮類化合物；所述制備方法的反應(yīng)過程如下所示:
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鹵素是氯、溴或碘；所述烷氧基是甲氧基、乙氧基、丙氧基或異丙氧基；所述鹵代烷是甲基氯、甲基溴、甲基碘、乙基氯、乙基溴、乙基碘、丙基氯、丙基溴、丙基碘、異丙基氯、異丙基溴、異丙基碘；所述烷基是甲基、乙基、丙基、丁基、戍基、己基、庚基、異丙基或叔丁基。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述離子液體是1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1- 丁基_2，3- 二甲基咪唑四氟硼酸鹽、1- 丁基-3-甲基咪唑溴鹽、1- 丁基-2，3- 二甲基咪唑溴鹽、1- 丁基-3-甲基咪唑氯鹽、1- 丁基_2，3- 二甲基咪唑氯鹽、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽、1- 丁基-2，3- 二甲基咪唑醋酸鹽、1- 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1- 丁基-2，3- 二甲基咪唑六氟磷酸鹽之任意一種或任意兩種以上的混合。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述催化量是所述離子液體的用量占所述環(huán)氧化合物的摩爾百分比為0.1%~100%。
5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述催化量是所述離子液體的用量占所述環(huán)氧化合物的摩爾百分比為0.5%~50%。
6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述催化量是所述離子液體的用量占所述環(huán)氧化合物的摩爾百分比為0.5%~5%。
7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述CO2起始壓力為0.1~2.5Mpa。
8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一步反應(yīng)溫度為70~150°C。
9.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一步反應(yīng)時間為I~12h。
10.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述苯胺或苯胺衍生物與所述環(huán)氧化合物的比例為摩爾比1:1~1:50。
11.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第二步反應(yīng)溫度為80~180°C。
12.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第二步反應(yīng)時間為I~12h。
【文檔編號】C07D263/22GK103570640SQ201210266288
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月30日
【發(fā)明者】高國華, 王濱燊, 楊四娟, 張利鋒 申請人:華東師范大學(xué)