[发明专利]使用N-甲基-N-亚硝基化合物使烯烃类环丙烷化的方法

说明书

一种将底物上的碳‑碳双键转化成环丙烷环的方法，该方法包括用N‑烷基‑N‑亚硝基化合物、过渡金属催化剂和含水碱处理底物的步骤，其中所述N‑烷基‑N‑亚硝基化合物通过使烷基胺与碱金属亚硝酸盐在一元或二元酸或其混合物的存在下反应而形成，并且其中所述N‑烷基‑N‑亚硝基化合物在与所述底物、催化剂和碱混合前不进行蒸馏。

本申请是申请号为“201680053827.6”、申请日为2016年09月16日、发明名称为“使用N-甲基-N-亚硝基化合物使烯烃类环丙烷化的方法”的中国专利申请的分案申请。

发明领域

本公开涉及使烯烃类环丙烷化的方法

发明背景

碳-碳双键向环丙烷环的转化是在有机化合物合成中常用的化学转化。实验室规模的环丙烷化通常借助于重氮化合物例如重氮甲烷(DAM)和典型地包含铜或钯配合物的过渡金属催化剂来进行。重氮化合物例如DAM由N-烷基-N-亚硝基化合物、更具体地为N-甲基-N-亚硝基化合物(MNC)且仍然更具体地由具有式R(N(NO)Me)x的MNC制备。为了使这类方法在工业中有用，如果MNC和DAM都可以原位形成并进一步在不进行分离地情况下反应，以避免与处理这些有毒物质相关的危害，则是高度期望的。在WO2015059290中描述了这样的方法，其中N-烷基-N-亚硝基化合物在液相中由胺HNRR'、水、NaNO₂和酸的混合物生成。一旦N-烷基-N-亚硝基化合物形成，则可将有机溶剂加入到N-烷基-N-亚硝基化合物中以促进相分离。N-烷基-N-亚硝基化合物分配到为此目的而提供的有机溶剂中。形成双相混合物，并且可以在相分离步骤中将有机相与水相分离。此后，将包含N-烷基-N-亚硝基化合物的有机相加入到烯烃底物中，而不必首先将其以纯的形式分离。由于N-烷基-N-亚硝基化合物处于有机溶剂中，因此可以洁净和简单地将其转移到包含烯烃底物的反应容器中。

特别适合的N-烷基-N-亚硝基化合物是N-亚硝基-β-甲基氨基异丁基甲基酮NMK(有时称为“Liquizald”)，其可以通过在酸存在下的亚硝化从甲胺异亚丙基丙酮加合物制备。

NMK首先由E.C.S.Jones和J.Kenner(JCS363，1933)制备并用于在碱存在下重氮甲烷的制备。在HCl(1mol当量)存在下进行亚硝化(使用2mol当量NaNO₂)，并且在从有机相中萃取后蒸馏NMK。在碱存在下分解NMK得到DAM，将其在用于苯甲酸的亚甲基化之前进行蒸馏。

还通过在水相中使用2.5mol-eq乙酸和NaNO₂(2.35mol-eq)使甲胺异亚丙基丙酮加合物亚硝基化来制备NMK。用碱处理粗NMK，得到DAM，在用于酸甲基化之前，将其再次蒸馏(D.W.Adamson，J.Kenner JCS 1553(1937)。

随后，由C.E.Redemann，F.O.Rice，R.Roberts和H.P.Ward(Org.Synth.Coll.Vol.3，244，1955)采用相同的方法，通过使用较少的乙酸(HOAc)(1.7mol-eq)和NaNO₂(1.2mol-eq)/mol异亚丙基丙酮用于制备NMK。用碱处理粗NMK并将DAM蒸馏。给出了进一步衍生DAM的参考文献，然而，当时并不知晓过渡金属催化的双键与DAM的亚甲基化。

从这些现有技术参考文献可以得出结论，虽然NMK和DAM可以通过在乙酸存在下亚硝化甲胺异亚丙基丙酮加合物有效地生成，但是NMK和/或DAM通过蒸馏纯化和分离，然后用于随后的反应。实际上，蒸馏被认为是必要的，以将NMK和/或DAM与乙酸分离，因为一旦生成DAM就会发生乙酸的甲基化。换言之，乙酸在任何甲基化反应中都是竞争性底物，且由此会降低任何期望的亚甲基化产物的收率。DAM与乙酸的反应在本领域中有充分的记载，参见，例如WO0147869。