[发明专利]一种利用酸性离子液体催化制备四氢吡啶衍生物的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机化工技术领域，具体涉及一种利用酸性离子液体催化制备四氢吡啶衍生物的方法。

背景技术

四氢吡啶衍生物是一种具有重要生物活性的杂环，可以作为医药、农药等行业的重要中间体。在天然界中已经分离出大量含有四氢吡啶的天然药物分子，该类分子具有抑制多重酶生物活性的生理活性，而且该类分子也在抗各类癌细胞和抗病毒等方面显示了很好的生物活性。此类化合物通常通过醛、胺和β-酮酯的三组分一锅法反应进行制备，但采用传统催化剂普遍存在反应时间长、产率不够高、有毒有害、价格昂贵、后处理繁琐等缺点。因此，开发一种绿色、高效、方便快捷地制备四氢吡啶衍生物的方法成为许多有机合成工作者普遍关注的问题。

酸性功能化离子液体，特别是对水和空气比较稳定的布朗斯特酸性离子液体，由于其具有种类多、活性位密度高、强度分布均匀、活性位不易流失等特点而被应用到四氢吡啶衍生物的制备反应中。比如Hamid Reza Shaterian等以硫酸氢化1-甲基咪唑鎓盐酸性离子液体作为催化剂，在无溶剂的条件下，可以高效地催化芳香醛、取代苯胺和乙酰乙酸乙酯或乙酰乙酸甲酯发生三组分“一锅法”反应制得四氢吡啶衍生物，其中催化剂在循环使用过程中的结构保持不变且催化活性未有明显降低(Acidic ionic liquids catalyzed one-pot，pseudo five-compount，and diastereoselective synthesis of highly functionalized piperidine derivatives[J]，Journal of Molecular Liquids，2013，180：187～191)。

上述方法采用的酸性离子液体的结构母体是难生物降解的咪唑结构，制备价格较高，这与绿色化工的政策是相背的。此外，上述酸性离子液体的酸度比较低，导致在使用时其使用量较大。最后，虽然上述制备方法中没有使用有机溶剂作为反应介质，但是后处理过程相对比较复杂，需要水洗、重结晶等步骤。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中利用酸性离子液体催化制备四氢吡啶衍生物过程中存在离子液体不易生物降解，制备价格较高，离子液体使用量大且循环使用中损失量也较大、后处理复杂等缺点，而提供一种易生物降解、酸度较高、制备简单、使用量低的酸性离子液体作绿色催化剂，乙醇作溶剂条件下催化制备四氢吡啶衍生物的方法。

本发明所使用的酸性离子液体催化剂的结构式为：

本发明所提供的一种利用酸性离子液体催化制备四氢吡啶衍生物的方法，其化学反应式为：

其中：反应中芳香胺(I)、芳香醛(II)和乙酰乙酸乙酯(III)的摩尔比为2：2：1，酸性离子液体催化剂的摩尔量是所用乙酰乙酸乙酯的5～8％，反应溶剂乙醇以毫升计的体积量为乙酰乙酸乙酯以毫摩尔计摩尔量的5～7倍，反应压力为一个大气压，回流反应30～45min，反应结束后冷却至室温，有大量固体析出，碾碎固体，静置，抽滤，所得滤渣乙醇洗涤、真空干燥后得到纯四氢吡啶衍生物(IV)。滤液无需任何处理直接用于下一次反应，可以重复使用至少6次，其产物收率未有明显降低。

本发明所用的芳香胺为苯胺、对甲基苯胺、对氯苯胺中的任一种。

本发明所用的芳香醛为苯甲醛、对氯苯甲醛、对溴苯甲醛、对甲基苯甲醛、对甲氧基苯甲醛、间甲基苯甲醛、间甲氧基苯甲醛、间溴苯甲醛中的任一种。

本发明所使用的酸性离子液体催化剂的制备方法，参见相关文献(Novel multiple-acidic ionic liquids:catalysts for environmentally friendly benign synthesis of trans-β-nitrostyrenes under solvent-free conditions,Industrial&Engineering Chemistry Research，2014，53：547～552)。

本发明与其它酸作催化剂的制备方法相比，具有以下优点：

1、含有两个-SO₃H的酸性离子液体的酸度高，催化活性好；

2、催化剂使用量少且循环使用中损失量也较少，循环使用次数较多；

3、原料利用率高，原子经济性较好；

4、催化剂可以生物降解，环境友好；

5、整个制备过程简单和方便，反应条件比较温和，便于工业化大规模生产。

附图说明