一种利用光催化微通道制备烯胺类化合物的方法

1.本发明属于化学合成领域，具体涉及一种在微通道反应器内利用光催化合成多官能化的烯胺类化合物的方法，即利用可见光催化下未活化烯烃经过远端杂芳基ipso-迁移机理实现乙基苯基化的合成方法。


背景技术：

2.自由基迁移反应不仅是基础有机化学最具有挑战性的主题之一，而且还代表了获得各种结构复杂化合物的最有用和最有效的方法之一，使化学家能够获得许多有趣的化学过程。自1911年wieland小组开发出自由基介导的芳基迁移的第一个例子以来，该领域取得了显著的进展，特别是在自由基介导的远程官能团迁移方面。关于远程芳基长距离迁移的一系列有趣的已经被报道(h.wieland,ber.dtsch.chem.ges.,1911,44,2550-2556)。由于杂芳烃在药用和生物活性分子的价值和普遍性，通过自由基ipso取代的杂芳基迁移代表了一种高度可行的远程功能化策略。zhu课题组开创性的实现了杂芳基官能团迁移结合未活化系统的双官能团化。该协议随后被广泛应用于c-c键、c-n键、c-p键的构建，伴随着分子内杂芳基在各种反应条件下的迁移，例如氧化、光催化或者电催化(x.wu,z.ma,t.feng and c.zhu,chem.soc.rev.,2021,50,11577-11613)。然而这些方法中的大多数都受到迁移底物的范围和迁移方式的限制。例如，大多数杂芳基迁移反应是仅限于碳原子之间的官能团迁移和一个杂原子以及两个碳原子之间的迁移。尽管已经拥有了这些进步，开发一种历经杂环基团的远程c中心至n中心迁移高效且环保的合成烯胺的方法是非常必要的。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种利用光催化微通道制备烯胺类化合物的方法。
4.为解决上述问题，本发明公开了一种利用光催化微通道制备烯胺类化合物的方法，包括如下步骤：
5.(1)将式1所示的叠氮烯醇类化合物和碱溶于第一溶剂中，得到第一反应液；将式2所示的乙基苯源、光催化剂溶于第二溶剂中，得到第二反应液；
6.(2)将第一反应液和第二反应液分别同时泵入设有光源的微反应装置中反应，收集流出液，得到含有式3所示的烯胺类化合物的反应液；所述的设有光源的微反应装置，包括置于光源照射下的微反应器；
7.8.其中，r1选自烷基、芳基或芳基衍生物；优选地，r1为芳基衍生物供或吸电子官能团的单或多取代的苯基或者杂环；进一步优选地，r1为供电子取代或非取代的苯基；更进一步优选地，所述r1为卤素或烷基取代的苯基，或非取代的苯基；更进一步优选地，所述r1为卤素或c1-c6烷基取代的苯基，或非取代的苯基；更进一步优选地，所述r1为氯取代的苯基、甲基取代的苯基、叔丁基取代的苯基，或非取代的苯基；更进一步优选地，所述r1为苯环；
9.其中，r2选自芳基、芳基衍生物、杂环或杂环衍生物；优选地，r2为式ⅱ所示；
[0010][0011]
其中，r3选自氢或卤素；优选地，r3选自氢或br；进一步优选地，r3为氢。
[0012]
优选地，所述的叠氮烯醇类化合物为式1a所示；
[0013][0014]
其中，所述的叠氮烯醇类化合物可以由廉价易得的链状卤代物、苯基酰氯和苯并杂环衍生物作为原料经简单反应步骤得到。
[0015]
步骤(1)中，所述碱为碳酸钠、碳酸铯、碳酸钾、甲醇钠、乙醇钾、叔丁醇钾、三乙胺、二乙胺、二异丙胺、吡啶、哌啶、n,n-二异丙基乙胺和2,6-二甲基吡啶中的任意一种或几种组合；优选地，所述碱为三乙胺。
[0016]
步骤(1)中，式2所示的乙基苯源为式2a～2e所示结构中的任意一种；优选地，式2所示的乙基苯源为式2a所示结构的化合物；
[0017][0018]
步骤(1)中，所述光催化剂为10-甲基-9-均三甲苯基吖啶高氯酸盐(mes-acr

)、六水合三联吡啶二氯化钌(ru(bpy)3cl2·
6h2o)、三(2-苯基吡啶)合铱(fac-ir(ppy)3)、曙红y(eosin y)和2,4,5,6-四(9h-咔唑-9-基)异酞腈(4czipn)中的任意一种或几种组合；优选地，所述所述光催化剂为三(2-苯基吡啶)合铱(fac-ir(ppy)3)；所述光催化剂的化学结构式如下所示：
[0019][0020]
10-甲基-9-均三甲苯基吖啶高氯酸盐六水合三联吡啶二氯化钌三(2-苯基吡啶)合铱
[0021][0022]
步骤(1)中，所述第一溶剂和第二溶剂分别独立选自二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、乙腈、甲醇、乙酸乙酯、1,4-二氧六环、乙醇、苯、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃和氯仿中的任意一种或几种组合，即第一溶剂与第二溶剂可以相同，也可以不同；优选地，所述第一溶剂和第二溶剂分别独立选自乙腈、四氢呋喃、1,2-二氯乙烷、二氯甲烷，或甲醇；进一步优选地，所述第一溶剂和第二溶剂均为乙腈。
[0023]
步骤(1)中，所述第一反应液中，叠氮烯醇类化合物的浓度为0.1～1mmol/ml，优选为0.1～0.3mmol/ml，进一步优选为0.2mmol/ml；叠氮烯醇类化合物与碱的摩尔比为1:1～1:5，优选为1:1～1:4，进一步优选为1:3。
[0024]
步骤(1)中，所述第二反应液中，乙基苯源的浓度为0.2～1mmol/ml，优选为0.3～0.7mmol/ml，进一步优选为0.6mmol/ml。
[0025]
步骤(1)中，所述光催化剂的用量为叠氮烯醇类化合物的1～20mol％，优选为1～10mol％，进一步优选为1～5mol％；所述叠氮烯醇类化合物与乙基苯源的摩尔比为1:1～1:5，优选为1:1～1:4，进一步优选为1:3。
[0026]
步骤(2)中，所述设有光源的微反应装置包括第一注射器、第二注射器、第一注射泵、第二注射泵、微混合器、微通道反应器、光源；其中，所述第一注射器、第二注射器通过管道以并联的方式连入到微混合器上，所述微混合器与微通道反应器串联，所述微通道反应器置于光源的照射下；本发明装置具体见图1。
[0027]
其中，第一注射器通过第一注射泵将反应液泵入微混合器，第二注射器通过第二注射泵将反应液泵入微反应器。
[0028]
其中，所述微通道反应器为孔道结构，孔道数量根据需要增加或减少，孔道材质为聚四氟乙烯，所述微通道反应器的尺寸内径为0.5～5mm，长度为0.5～40m。
[0029]
其中，所述光源为灯带或灯泡，强度为6w～60w，波长为435～577nm；其中，所述的光源优选455nm蓝光。
[0030]
步骤(2)中，泵1速率与泵2一致。
[0031]
步骤(2)中，所述反应的温度为0～60℃，优选为20～50℃，进一步优选为25～45℃，更进一步优选为25～30℃。
[0032]
步骤(2)中，所述反应的停留时间为5s～24h，优选为10s～60min，更优选10s～10min，最优选10s～60s。
[0033]
本发明通过远端杂芳基迁移实现了未活化烯烃的远端乙苯基化-远端官能化。这是结合可见光光氧化还原催化作用，经过c-c键断裂和重组进行官能化的过程。该策略在温和条件下以高收率提供了轻松灵活地获取多官能化的叠氮烯胺类化合物的途径。
[0034]
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优势：
[0035]
(1)本发明利用可见光催化，以叠氮烯醇类化合物为原料，通过远端杂芳基迁移的具有未活化烯烃的远端乙苯基化，在温和的条件下一步高效的合成烯胺类化合物。
[0036]
(2)该合成方法可以由叠氮烯醇类化合物实现双功能化一步高效合成最终新型产物烯胺类化合物，操作简单，反应时间与反应步骤短、反应产率高、操作简便、且能连续不间断地生产、环境友好等优点。
[0037]
(3)微通道反应与光催化装置中搭建简单，所有部件均廉价易得，易于放大。
[0038]
(4)将光源作为化学合成的能量来源，符合绿色化学的理念，环保高效。
[0039]
(5)光催化和微通道反应器的结合可以极大的降低反应的时间，最快可达10s，并提高反应产率，节能环保。
[0040]
(6)本发明提供了一种温和有效的合成烯胺类化合物的方法，由叠氮烯醇类化合物为底物，将光催化反应技术与微流场反应技术相结合，一步合成烯胺类化合物新型化合物，产率高达90％。
附图说明
[0041]
图1为本发明反应装置实物图，反应装置为微通道反应器。
[0042]
图2为对比例反应实物装置图，反应器为普通的反应管。
[0043]
图3为产物的氢谱图1h nmr(400mhz,cdcl3)of 3a。
[0044]
图4为产物的碳谱图
13
c nmr(100mhz,cdcl3)of 3a。
[0045]
图5为产物的质谱图hrms of 3a。
[0046]
图6为产物的氢谱图1h nmr(400mhz,cdcl3)of 3b。
[0047]
图7为产物的碳谱图
13
c nmr(100mhz,cdcl3)of 3b。
[0048]
图8为产物的质谱图hrms of 3b。
[0049]
图9为产物的氢谱图1h nmr(400mhz,cdcl3)of 3c。
[0050]
图10为产物的碳谱图
13
c nmr(100mhz,cdcl3)of 3c。
[0051]
图11为产物的质谱图hrms of 3c。
[0052]
图12为产物的氢谱图1h nmr(400mhz,cdcl3)of 3d。
[0053]
图13为产物的碳谱图
13
c nmr(100mhz,cdcl3)of 3d。
[0054]
图14为产物的质谱图hrms of 3d。
[0055]
图15为产物的氢谱图1h nmr(400mhz,cdcl3)of 3e。
[0056]
图16为产物的碳谱图
13
c nmr(100mhz,cdcl3)of 3e。
[0057]
图17为产物的质谱图hrms of 3e。
具体实施方式
[0058]
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
[0059][0060]
实施例1
[0061][0062]
取1a(0.2mmol,1eq)，et3n(0.4mmol,2eq.)溶解在1ml乙腈中，2a(0.6mmol,3.0eq.),fac-ir(ppy)3(1a的1mol％)溶解在1ml乙腈中，将上述溶液分别加入注射器中并利用注射泵泵入微通道反应器中，泵入流入均为100μl/s反应器内径为0.5mm，体积为1ml，反应停留时间为10s，用50w波长为455nm的蓝光，进行照射，控制温度为25℃，产率90％，3a核磁质谱如图3～5所示。
[0063]
3a表征数据如下：1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ13.82(s,1h),7.86(dd,j＝7.1,1.5hz,2h),7.66(dd,j＝8.0,3.4hz,2h),7.47
–
7.32(m,5h),7.24
–
7.16(m,5h),6.03(s,1h),3.14
–
3.03(m,2h),2.74(t,j＝7.6hz,2h),2.01(p,j＝7.7hz,2h).
13
c nmr(101mhz,chloroform-d)δ190.8,162.7,159.3,152.0,141.7,138.9,132.1,128.6,128.4,127.5,126.3,126.2,126.0,124.0,98.2,35.7,34.3,30.0.hrms(esi):c
25h22
n2os[m h]

:399.1526,found:399.1526.
[0064]
实施例2
[0065][0066]
取1b(0.2mmol,1eq.)，吡啶(1mmol,5eq.)溶解在1ml四氢呋喃中，2b(0.3mmol,1.5eq.),2,4,5,6-四(9h-咔唑-9-基)异酞腈(1b的5mol％)溶解在1ml四氢呋喃中，将上述溶液分别加入注射器中并利用注射泵泵入微通道反应器中，泵入流入均为50μl/s反应器内
径为0.8mm，体积为1ml，反应停留时间为20s，用50w，波长为455nm的蓝光，进行照射，控制温度为25℃，产率62％，3b核磁质谱如图6～8所示。
[0067]
3b的表征数据如下：1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ13.78(s,1h),7.85
–
7.76(m,2h),7.67(dd,j＝7.7,4.5hz,2h),7.40
–
7.31(m,3h),7.25
–
7.11(m,7h),5.97(s,1h),3.19
–
2.95(m,2h),2.74(t,j＝7.6hz,2h),2.01(p,j＝7.7hz,2h),1.51(s,2h).
13
c nmr(101mhz,chloroform-d)δ189.3,163.3,159.2,137.3,128.9,128.8,128.6,128.4,126.3,126.0,124.1,121.6,121.1,97.8,35.7,34.3,30.0.hrms(esi):c
25h21
cln2os,[m h]

:433.1136,found:433.1136.
[0068]
实施例3
[0069][0070]
取1c(0.2mmol,1eq)，n,n-二异丙基乙胺(0.6mmol,3eq.)溶解在1ml1,2-二氯乙烷中，2c(0.6mmol,3eq)，10-甲基-9-均三甲苯基吖啶高氯酸盐(1c的5mol％)溶解在1ml1，2-二氯乙烷中，将上述溶液分别加入注射器中并利用注射泵泵入微通道反应器中，泵入流入均为80μl/s反应器内径为0.6mm，体积为1ml，反应停留时间为12.5s，用50w，波长为455nm的蓝光，进行照射，控制温度为30℃，产率58％，3c核磁质谱如图9～11所示。
[0071]
3c表征数据如下：1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ13.79(s,1h),7.75
–
7.70(m,2h),7.67(dd,j＝8.0,4.8hz,2h),7.56
–
7.49(m,2h),7.37
–
7.32(m,1h),7.24
–
7.14(m,6h),5.96(s,1h),3.11
–
3.01(m,2h),2.74(t,j＝7.6hz,2h),2.01(p,j＝7.7hz,2h),1.50(s,2h).
13
c nmr(101mhz,chloroform-d)δ189.4,163.4,141.6,137.7,132.0,131.8,129.1,128.6,128.4,126.3,126.0,124.1,121.6,121.1,97.7,35.7,34.3,30.0.hrms：c
25h21
brn2os,[m h]

:477.0631,found:477.0633.
[0072]
实施例4
[0073][0074]
取1d(0.2mmol,1eq)，et3n(0.6mmol,3eq.)溶解在1ml二氯甲烷中，2d(0.6mmol,3eq)，六水合三联吡啶二氯化钌(1d的3mol％)溶解在1ml二氯甲烷中，将上述溶液分别加入注射器中并利用注射泵泵入微通道反应器中，泵入流入均为80μl/s反应器内径为0.6mm，体积为2ml，反应停留时间为25s，用50w，波长为477nm的蓝光，进行照射，控制温度为45℃，产率61％，3d核磁质谱如图12～14所示。
[0075]
3d表征数据如下：1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ13.83(s,1h),7.77(d,j＝8.2hz,2h),7.67
–
7.64(m,2h),7.36
–
7.31(m,1h),7.22(dd,j＝8.6,5.7hz,5h),7.16
–
7.11(m,3h),6.02(s,1h),3.09
–
3.03(m,2h),2.74(t,j＝7.6hz,2h),2.35(s,3h),2.05
–
1.98(m,2h).
13
c nmr(101mhz,chloroform-d)δ190.6,162.3,152.0,142.8,141.7,131.9,129.3,128.6,126.2,126.0,123.9,121.4,121.0,98.1,35.7,34.3,30.0,29.7,21.6.hrms(esi):c
26h24
n2os[m h]

413.1682,found:413.1684.
[0076]
实施例5
[0077][0078]
取1e(0.2mmol,1eq)，2，6-二甲基吡啶(0.6mmol,3eq.)溶解在1ml甲醇中，2e(0.6mmol,3eq)，曙红y(1e的5mol％)溶解在1ml甲醇中，将上述溶液分别加入注射器中并利用注射泵泵入微通道反应器中，泵入流入均为80μl/s反应器内径为0.6mm，体积为5ml，反应停留时间为62.5s，用12w波长为455nm的蓝光，进行照射，控制温度为30℃，产率77％，3e核磁质谱如图15～17所示。
[0079]
3e的表征数据为：1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ13.83(s,1h),7.83
–
7.78(m,2h),7.65(dd,j＝8.3,2.9hz,2h),7.42
–
7.39(m,2h),7.35
–
7.31(m,1h),7.25
–
7.11(m,7h),6.03(s,1h),3.11
–
2.99(m,2h),2.74(t,j＝7.6hz,2h),2.07
–
1.94(m,2h),1.28(s,9h).
13
c nmr(101mhz,chloroform-d)δ190.6,162.3,159.4,155.8,152.0,141.7,136.2,131.9,128.6,128.4,127.4,126.2,126.0,125.5,123.9,121.4,121.0,98.2,35.7,35.1,34.3,31.2,30.0.hrms(esi):c
29h30
n2os,[m h]

:455.2152,found:455.2155.
[0080]
下述各对比例中所采用的装置如图2所示，与各实施例相比，图2所采用的反应器为普通的反应管，而各实施例采用的反应器为微通道反应器。
[0081]
对比例1
[0082][0083]
取1a(0.2mmol,1eq)，et3n(0.4mmol,2eq.)溶解在1ml乙腈中，2a(0.6mmol,3.0eq.),fac-ir(ppy)3(1a的1mol％)溶解在1ml乙腈中，将上述溶液分别加入注射器中并利用注射泵泵入普通反应管，泵入流入均为100μl/s，用50w波长为455nm的蓝光，进行照射，控制温度为25℃，反应时长24h，产率21％。
[0084]
对比例2
[0085][0086]
取1b(0.2mmol,1eq.)，吡啶(1mmol,5eq.)溶解在1ml四氢呋喃中，2b(0.3mmol,1.5eq.),2,4,5,6-四(9h-咔唑-9-基)异酞腈(1b的5mol％)溶解在1ml四氢呋喃中，将上述溶液分别加入注射器中并利用注射泵泵入普通反应管中，泵入流入均为50μl/s，用50w波长为455nm的蓝光，反应时长24h，控制温度为25℃，产率39％。
[0087]
对比例3
[0088][0089]
取1c(0.2mmol,1eq)，n,n-二异丙基乙胺(0.6mmol,3eq.)溶解在1ml1，2-二氯乙烷中，2c(0.6mmol,3eq)，10-甲基-9-均三甲苯基吖啶高氯酸盐(1a的5mol％)溶解在1ml1，2-二氯乙烷中，将上述溶液分别加入注射器中并利用注射泵泵入普通反应管中，泵入流入均为80μl/s，反应时长24h，用50w，波长为455nm的蓝光，进行照射，控制温度为30℃，产率58％。
[0090]
对比例4
[0091][0092]
取1d(0.2mmol,1eq)，et3n(0.6mmol,3eq.)溶解在1ml二氯甲烷中，2d(0.6mmol,3eq)，六水合三联吡啶二氯化钌(1d的3mol％)溶解在1ml二氯甲烷中，将上述溶液分别加入注射器中并利用注射泵泵入微通道反应器中，泵入流入均为80μl/s，波长为477nm的蓝光，进行照射，控制温度为45℃，反应时长24h，产率11％。
[0093]
对比例5
[0094][0095]
取1e(0.2mmol,1eq)，2，6-二甲基吡啶(0.6mmol,3eq.)溶解在1ml甲醇中，2e(0.6mmol,3eq)，曙红y(1e的5mol％)溶解在1ml甲醇中，将上述溶液分别加入注射器中并利用注射泵泵入微通道反应器中，泵入流入均为80μl/s，反应时长24h，用12w波长为455nm的蓝光，进行照射，控制温度为30℃，产率27％。
[0096]
本发明提供了一种利用光催化微通道制备烯胺类化合物的方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。