一种基于烯烃和杂芳烃氮羧基化反应合成N-氨基-β-氨基酸类化合物的方法

本发明属于有机合成，具体涉及一种基于烯烃和杂芳烃氮羧基化反应合成

n-氨基-

β-氨基酸类化合物的方法。

背景技术：

1、

β-氨基酸是一类在合成领域应用广泛的反应中间体，在医药、食品添加剂、材料等各个领域也起到了至关重要的作用。例如，由

β-氨基酸组成的多肽具有稳定的螺旋二级结构，它可以修饰和改善材料的性能，以及增加代谢稳定性和蛋白水解抗性。因此，开发

β-氨基酸及其衍生物的高效合成方法对有机化学和药物化学具有重要意义。从逆合成分析角度来看，烯烃的氮羧化反应是构建

β-氨基酸骨架最简洁、最具吸引力的策略之一，该反应利用廉价易得的烯烃作为底物，可一步同步引入氨基与羧基，具备优异的原子经济性与步骤经济性。现有的氮羧化反应主要局限于活化烯烃，而非活化烯烃的氮羧化反应则需要使用co等剧毒碳一原料或预制备的肟草酸酯。因此，亟需发展一种利用丰富且绿色的合成子实现非活化烯烃氮羧化反应的

β-氨基酸合成方法。

2、另一方面，二氧化碳（co2）储量丰富、成本低廉、无毒且可再生，是可持续化学领域理想的碳一原料。co2参与的羧基化反应已成为构建高附价值羧酸化合物的高效且实用的合成策略。由此，co2参与的烯烃氮羧化反应为

β-氨基酸的制备提供了极具吸引力的合成途径。但co2参与的非活化烯烃和杂芳烃的氮羧化反应至今未见报道。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种基于烯烃和杂芳烃氮羧基化反应合成

n-氨基-

β-氨基酸类化合物的方法，以解决现有技术中利用co2合成

β-氨基酸产物存在的底物局限等问题，并且该方法具有反应条件温和、原料廉价易得、底物范围广和化学选择性良好的特点。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种基于烯烃和杂芳烃氮羧基化反应合成

n-氨基-

β-氨基酸类化合物的方法，包括以下步骤：

3、将烯烃或杂芳烃、酰肼、光催化剂和碱性物质混合，然后在co2气氛下加入溶剂和添加剂，得到反应液，将所得反应液在光照射下、0~100 ℃搅拌反应0.1~100小时，制得

n-氨基-

β-氨基酸类化合物；

4、上述烯烃的结构通式如式（i）所示：

5、

6、其中，r1、r2、r3和r4均为氢、烷基、芳基、杂芳基、酯基、酰胺基、氰基、羰基或杂原子及保护基保护的杂原子；r3、r4用虚线相连表示两种情况，即r3和r4相连或者r3和r4不相连，当r3与r4互不相连时，该化合物为非环状烯烃；当r3和r4的末端相连时，该化合物为环状内烯；

7、杂芳烃的结构通式如式（ii）所示：

8、

9、其中，x为杂原子或保护基保护的杂原子，杂原子可为氮原子、氧原子或硫原子；r5、r6、r7、r8和r9均为氢、烷基、烷氧基、卤素、酰胺基（me2noc-）或芳基（如）；

10、酰肼的结构通式如式（iii）所示：

11、

12、其中，r10为烷基或烷氧基。

13、进一步，烯烃的结构式如下所示：

14、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、。

15、进一步，杂芳烃的结构式如下所示：

16、、、、、、、、、、、。

17、进一步，酰肼的结构式如下所示：

18、、、。

19、进一步，烯烃或杂芳烃、酰肼、光催化剂、碱性物质和添加剂的摩尔比为1 : (0.1~10) : (0.001~1) : (0.1~10) : (0.1~10)。

20、进一步，光催化剂为d-a型光催化剂或有机金属光催化剂。

21、进一步，光催化剂为

fac-ir(ppy)3、

fac-ir(df(ppy)3)和

fac-ir(dtbppy)3中的至少一种。

22、进一步，碱性物质为叔丁醇盐、碳酸盐、氟化盐、羧酸盐、磷酸盐和有机碱中的至少一种。

23、进一步，叔丁醇盐为kotbu、naotbu、liotbu或ca(otbu)2；碳酸盐为cs2co3、k2co3、na2co3或li2co3；氟化盐为csf、kf、naf或lif；磷酸盐为k3po4、na3po4或li3po4；羧酸盐为csoac、koac、naoac、csopiv、naopiv或kopiv；有机碱为dbu、tbd、dabco、tmg、dbn、tmeda、cy2net、cy2nme、pmp、nbu3、nme3或net3。

24、进一步，添加剂为有机胺、甲酸盐和硅烷中的至少一种。

25、进一步，有机胺为et3n、ipr2net、me3n、bu3n、cy2net、cy2nme、teoa、tmeda、pmp、dbu、tbd、dabco、tmg或dbn。

26、进一步，甲酸盐为hcoocs、hcook、hcoona、hcooli、(hcoo)2ca、(hcoo)2zn、hcoonh4或hcoonbu4。

27、进一步，硅烷为pmhs、et3sih、meet2sih、me2etsih、ipr3sih、npr3sih、nhex3sih、phsih3、ph2sih2、ph3sih、phme2sih、ph2mesih、bnme2sih、(meo)3sih、me(meo)2sih、(eto)3sih、me(eto)2sih、(ipro)3sih、(me3si)3sih、me(me3si)2sih或1,4-二(二甲基硅烷基)苯。

28、进一步，溶剂为dmso、nmp、dmf或dmac。

29、进一步，反应压力为0.1~30倍大气压，光源波长为300~700 nm，光源功率为0.1~100 w。

30、本发明还可以进一步对上述

n-氨基-

β-氨基酸类化合物进行酯化和分离纯化，得

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β-氨基酸酯类化合物。

31、本发明具有以下有益效果：

32、（1）本发明方法以烯烃或杂芳烃为反应底物，二氧化碳为羧基源、酰肼为氮源，在可见光催化体系中加入光催化剂、碱与添加剂，反应得到目标羧酸产物。本方法操作简便，所用原料廉价易得。

33、（2）本发明所提供的合成方法对多种烯烃及杂芳烃底物均展现出优良反应活性，具备反应条件温和、底物适用范围广、化学选择性优异、产物收率高等优势。

34、（3）本发明首次实现了可见光催化co2参与的非活化烯烃和杂芳烃的氮羧化反应。该体系能够在温和条件下高效完成co2单电子活化，可高效构筑重要的

n-氨基-

β-氨基酸类化合物，拥有广阔的应用前景。