[发明专利]一种由二氧化碳一锅法直接制备噁唑烷-2-酮类化合物的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成方法技术领域，具体涉及一种由二氧化碳一锅法直接制备噁唑烷-2-酮类化合物的方法。

背景技术

CO₂是地球上主要的温室气体，减少CO₂的排放是当今各国政府、科学界和工业界的重大战略课题。然而,随着世界人口的增长和现代化程度的提高,人类对能源的需求正迅速增加,这就不可避免地引起CO₂排放量的增加；因此,如何在尽可能减少CO₂排放的同时，将丰富的CO₂资源转化成能源、材料和精细化工产品等已引起广大科学工作者的重视(中国科学:化学41(2011)925-932)。

“一锅法”是一种具有广阔前景的有机合成方法。一锅法反应中的多步反应可以从相对简单易得的原料出发，不经中间体的分离，直接获得结构复杂的分子。这样便克服了分离产物时带来的损失，在经济上和环境友好上都较为有利。但是，为了成功实施一锅法，需要寻找适合多步反应的催化剂，优化每一步的反应条件，确保目标产物的产率达到要求。

噁唑烷酮类化合物是新型材料聚氨酯合成的原料(European Polymer Journal42(2006)1743–1754)、(石油化工11(2010)1189-1197)和重要的精细化工与医药中间体(Journal of Medicinal Chemistry51(2008)6558-6562)，它们不仅可以合成痢特灵等抗菌药，而且是有机不对称合成中重要的手性助剂，噁唑烷酮类聚合物还可以用于制备纤维、片粒涂料、润滑剂、矿石澄清剂、防锈剂、胶片乳化剂、水硬水泥、纺织品的染料助剂、脱色剂、染发剂、硅油乳化剂等。因此噁唑烷酮类化合物在工业、医药及日常生活中有着十分广泛的重要用途。

噁唑烷酮类化合物传统的合成方法是胺基醇类化合物与光气或其衍生物反应(Journal of the American Chemical Society78(1956)4962-4965)，由于光气的剧毒性，出于环境和安全考虑，该方法逐渐被淘汰。现有技术中非光气法主要包括，以氨基醇类化合物作为反应原料，分别与CO/O₂环氧羰基化反应(Journal of Catalysis227(2004)542-546)、(The Journal of Organic Chemistry68(2003)601-604)，直接与二氧化碳反应(Organic Letters6(2004)2885-2888)，与碳酸二甲酯或碳酸二乙酯反应生成噁唑烷酮类化合物(Journal of Catalysis197(2001)91-97)、(Advanced Synthesis & Catalysis349(2007)1671-1675)。上述方法存在使用贵金属钯催化剂、原料一氧化碳安全性差、反应步骤较多等缺陷。另一类非光气法，以苯胺类化合物作为反应原料，文献(Tetrahedron Letters41(2000)6785-6788)报道用2-甲基-2丁烯二碳酸酯与苯胺直接反应生成噁唑烷酮类化合物，但是，催化剂使用了丙烯氯化钯([Pd(η³-C₃H₅)Cl]₂)和1,1'-双(二苯基膦)二茂铁(dppf)的混合物，而且产物收率最高只有70%。文献(Heterocycles78(2009)2093-2100)、(Chemistry Letters38(2009)584-585)报道使用苯胺与碳酸乙烯酯在二氮杂环烯烃(DBU)或二氮杂环烷烃(DABCD)作用下反应生成噁唑烷酮类化合物，DBU或DABCD使用量均为原料苯胺的一倍或两倍，催化剂用量过多是其主要缺点之一。文献（ChemCatChem3(2011)1359-1364）、（催化学报32(2011)1875-1879）报道了苯胺与环状碳酸酯在离子液体催化下反应生成噁唑烷酮类化合物。上述非光气法中均存在原料价格较高的劣势。

发明内容

本发明提供了一种利用离子液体催化环氧化合物、CO₂和苯胺或苯胺衍生物，以一锅法反应制备噁唑烷-2-酮类化合物的方法。与现有技术相比较，本发明具有原料价格低、不需要添加有机溶剂、不需分离中间产物、反应步骤少、反应操作安全、环境友好等优点。