[发明专利]一种无催化剂合成内酰胺衍生物的方法

说明书

本发明公开了一种内酰胺衍生物的简易合成方法，包括：以甲酰胺为胺源和氢供体(水解产生甲酸)，酮酸为原料，在无溶剂和催化剂的条件下，经成环胺化反应简易合成内酰胺衍生物。与先前报道相比，本反应所需时间大大缩短、选择性得到显著提高，酮酸类衍生物的转化率99％，内酰胺衍生物产率可达到70～94％。

技术领域

本发明涉及一种无催化剂合成内酰胺衍生物的简易方法，具体涉及以甲酰胺同时为胺源和氢源(水解产生甲酸)，在无溶剂和外源催化剂的条件下，酮酸类衍生物经水热处理选择性转化为内酰胺类衍生物的方法。

背景技术

内酰胺衍生物是一类具有多种生物活性的天然产物和药物的核心基团。这类含氮杂环衍生物在功能性材料和催化剂方面应用广泛，也可作为合成结构复杂且重要的环状骨架。其中，吡咯烷酮是内酰胺衍生物的一类衍生物。因此，探索制备这类五元含氮杂环衍生物的合成方法一直广受关注。酮酸衍生物市场贮量大，特别是乙酰丙酸能直接经酸水解生物质碳水化合物制备得到。在过渡金属催化作用下，乙酰丙酸和一级胺可经还原胺化并关环反应得到N-取代的内酰胺或吡咯烷酮衍生物。正是如此，研究者们采用不同的策略设计和制备能简化反应过程和体系的功能催化材料。

C-C和C-N键的选择性建立是合成含氮杂化衍生物最主要的途径。尽管对吸电子或亲核性含氮基团的要求较高，但通过aza-Heck或者aza-Wacker作用机理，金属催化分子内烯烃催化环化伯胺制备得到内酰胺衍生物仍是一种有趣的方法。内酰胺衍生物也可以通过其他反应路径制备得到，比如高烯醇酸酯与酸活化亚胺反应、分子内烯丙基甲酰胺的氨甲酰化还原反应、二羰基酰氯的迈克尔/质子转移/烯醇内酯化反应、溴代烯烃的分子内双烯基化反应、丙烯基氨基甲酸酯和尿素的环胺化反应等。但是这些反应需要有机溶剂，使用特殊的催化剂/添加剂才能顺利进行。因此，在无催化剂、无溶剂作用下，可持续且低成本的制备高附加值内酰胺衍生物显得尤为必要。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有催化剂或催化体系生产成本高、反应时间长、内酰胺衍生物选择性差等弊端，选用广泛易得、廉价的甲酰胺为胺源和氢供体(水解产生甲酸)，酮酸为原料，在无溶剂和催化剂的条件下，经成环胺化反应简易合成内酰胺衍生物。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种内酰胺衍生物的简易合成方法，以甲酰胺同时为胺源和氢源(水解产生甲酸)，酮酸类衍生物为原料，在无有机溶剂和催化剂的条件下，甲酰胺与酮酸类衍生物直接进行加成反应、再经甲酸还原并关环反应得到相应的内酰胺衍生物。

本发明合成内酰胺衍生物的原理：甲酰胺与酮酸类衍生物在加热条件下发生加成反应(C-N偶联)形成(环)亚胺中间体，然后经原位产生甲酸供氢还原为甲酰胺中间体，最后关环得到内酰胺衍生物。反应式如下：

内酰胺衍生物的制备在油浴锅中进行，配备有磁子搅拌，开启油浴锅后，反应体系加热升温至指定反应温度，油浴锅温度自动变频控制，并由热电偶控温维持反应温度。所述的内酰胺衍生物的制备过程为：向聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中投入甲酰胺、水、酮酸类衍生物；置于已升温到指定温度的油浴锅内；所述的反应温度为140～180℃，反应时间为60～300min。

所述的酮酸类衍生物、甲酰胺、水的物质的量之比为1：5～15：10～40。本发明通过控制甲酰胺过量，使反应向正方向进行，内酰胺衍生物的产率至少达到70％，避免了因甲酰胺用量过低生成副产物甚至出现碳化现象，超出本发明甲酰胺的用量要求，反应效率的提升不大，且存在极大的原料浪费。