[发明专利]氮杂环丙烷类化合物的电化学催化合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮杂环丙烷类化合物的电化学催化合成方法。

背景技术

氮杂环丙烷类化合物在药物化学和合成化学中应用广泛，因此该类化合物的合成一直是人们关注的焦点。

电化学氧化法是合成氮杂环丙烷类化合物的其中一种方法。Yudin等人（Ref.Yudin.et al.J.Am.Chem.Soc.,2002,124,530-531;Yudin.et al.J.Org.Chem.,2005,70,932-937.）报道了一种实用型烯烃的氮杂环丙化反应。该方法是在双室电解池中，以铂片为阳极，三乙胺/乙酸的乙腈溶液为支持电解液，在控制电位的条件下（相对于银线为1.8V），烯烃化合物与N-胺基邻苯二甲酰亚胺反应，生成氮杂环丙烷类化合物。该方法存在的主要问题如下：

（1）该方法必须在双室电解池中进行。双室电解池结构复杂，设备成本高；双室电解池内电阻大、电解时所需分解电压较大，能耗高；双室电解池使用的隔膜（隔板）寿命有限，需定期更换；

（2）由于该方法采用恒电位电解方法，使用三电极体系，通过电化学工作站精确控制工作电极与参比电极间的电位直接电解，因此导致电解装置复杂，影响因素多，且需要昂贵的电化学工作站（电位仪），不适合工业化生产；

（3）该方法必须使用价格昂贵的铂电极作为工作电极，因此成本高。

目前，氮杂环丙烷类化合物在单室电解池和恒流条件下的电化学催化合成方法尚未见国内外文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简单且成本低的氮杂环丙烷类化合物的电化学催化合成方法。

本发明所提供的氮杂环丙烷类化合物的电化学催化合成方法，其步骤是在单室电解池中以式(III)表示的N-胺基邻苯二甲酰亚胺和式(IV)表示苯乙烯或者式(V)表示的环烯烃为原料，在电解液中，以催化量的卤化四烷基胺或碱金属卤化物为电催化剂，以高氯酸锂或三乙胺/乙酸为支持电解质，在碱的存在下电解，反应温度0～40℃，电流密度4～12mA/cm²，通过2.5～3.5F/mol的电量后，得到式(I)或式(II)表示的氮杂环丙烷类化合物，

其中，R¹表示-H、-CH₃、-F、-Cl或-Br，R¹位于邻位或者对位；R²表示-H或-CH₃；R³表示-H或-CH₃；n为1或2。

上述电解液为三氟乙醇或乙腈，优选三氟乙醇。

上述卤化四烷基胺为四丁基碘化铵、四乙基碘化铵或四丁基溴化铵，优选四丁基碘化胺。

上述碱金属卤化物为碘化钠或溴化钠，优选碘化钠。

上述催化剂的用量优选0.1当量。

上述支持电解质优选高氯酸锂。

上述碱为碳酸钾或2,6-二氯吡啶，优选碳酸钾。

上述电解用的阳极为玻碳电极。

上述反应温度优选室温。

上述电流密度优选4mA/cm²。

上述通过的电量优选3F/mol。

本发明方法与现有技术相比，具有以下有益效果：

（1）采用操作简单的电化学催化的间接电解方法合成了氮杂环丙烷类化合物，不仅大大改善了之前Yudin等人所使用的电化学合成方法，还实现了由双室电解池向单室电解池的转化。单室电解池内阻较小，电解时分解电压小，因而极大的降低了能耗，同时，单室电解池装置简单，用普通烧杯即可。

（2）采用恒电流电解方法，该方法所需设备成本低，操作也较恒电位电解更为简单，同时，恒电流电解更适合工业化生产。

（3）工作电极也由之前使用的昂贵的铂电极改变为玻碳电极，使得成本大大降低。

（4）本发明方法使用工业上普通的试剂和常规的生产条件，反应条件温和，操作简单，同时电极材料价廉易得。反应过程中以电子作为氧化剂，也是一种清洁的生产过程。

具体实施方式

实施例1：苯乙烯的电化学催化氮杂环丙化