[发明专利]一种在无配体三氯化钌催化下制备二级胺的无溶剂合成方法

说明书

技术领域

本发明属于催化化学技术领域，具体涉及一种通过三氯化钌（RuCl₃）的催化作用合成二级胺的方法，该方法可以在无配体及无溶剂参与的条件下进行。

背景技术

二级胺类化合物在医药、农药等行业具有广泛的应用，其主要的合成方法包括卤代芳烃与胺的烷基化反应、酮或醛的还原胺化反应以及不饱和烃与胺的氢胺化反应等等，但这些合成方法往往需要使用对环境有害的有机溶剂、卤代烃以及还原剂等。

为了克服上述缺点，越来越多的研究集中在利用价格低廉、毒性较小的醇类与苯胺衍生物反应，利用“氢转移”的策略来制备N-取代的胺基化合物。相应地，基于钌、铑、铱、铜、银、金、铁、镍、钯的催化体系也被开发出来，用于催化上述偶联反应。然而，苯胺衍生物仍具有一定的遗传毒性，潜在的危害不容小觑。

于是，陆续有研究小组开始使用具有氢转移能力的金属催化剂（特别是金属钌）来催化硝基苯类化合物与醇类化合物的反应（参见C. H. Tang, L. He, Y. M. Liu, et. al., Chem. Eur. J., 2011, 17(26):7172；Y. Liu, W. Chen, C. Feng, et. al., Chem. Asian J., 2011, 6(5):1142；C. C. Lee, S. T. Liu, Chem. Commun., 2011, 47:6981）。然而，这些方法通常使用有毒的含膦配体，从某种程度上限制了它们的实际应用。

另外，值得注意的是，上述借助金属催化剂的硝基苯类化合物与醇类化合物的反应往往需要使用过量的醇类，而利用可再生生物质材料作为氢源，从而避免使用过量的醇类将会是一个不错的选择。近年来，可再生生物质（特别是甘油）的应用引起了广泛关注，其可以用来还原多种官能团（诸如苯甲醛、苯乙酮、芳基硝基化合物等）。但是，到目前为止，鲜有文献报道利用甘油作为氢源来还原硝基化合物，进而制备N-取代的胺基化合物。其中，中科院兰州化物所石峰课题组曾以RuCl₃和三苯磷（PPh₃）为催化体系，以三氟甲苯（CF₃-Ph）为溶剂来催化硝基化合物、醇和甘油反应，分别得到二级胺和三级胺（参见X. J. Cui, Y. Q. Deng, F. Shi, ACS Catal., 2013, 3(5):808；），但该方法中也使用了有毒的含膦配体和有机溶剂。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明提供了一种全新的RuCl₃催化体系，即在不添加任何辅助配体及溶剂的情况下，直接使用RuCl₃作为催化剂，这既避免了使用有毒的含膦配体，又极大限度地降低了醇的用量。此外，本发明可以选择性地生成二级胺，并且可以获得较高的收率。本发明的催化效果和文献报道的催化效果接近，整个过程绿色、高效且易于操作，是一种合成二级胺的好方法。

具体而言，本发明采用如下技术方案：

一种在无配体三氯化钌催化下制备二级胺类化合物的无溶剂合成方法，其包括如下步骤：在惰性气体保护下，按照硝基苯类化合物:醇类化合物:碱性化合物:三氯化钌:甘油=1:1~2:1~2:0.02~0.05:5~15的摩尔比，将上述反应物加入到配备搅拌装置的反应容器中，于100~150 ℃搅拌反应20~30小时，得到二级胺类化合物。

优选的，在上述二级胺类化合物的无溶剂合成方法中，所述惰性气体选自氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种，优选氮气。

优选的，在上述二级胺类化合物的无溶剂合成方法中，所述硝基苯类化合物具有如式（I）所示的结构通式：

其中：R₁~R₅各自独立地选自氢、卤素、C₁~C₄烷基、C₁~C₄烷氧基中的任意一种；更优选的，所述卤素为溴，所述C₁~C₄烷基为甲基，所述C₁~C₄烷氧基为甲氧基。

优选的，在上述二级胺类化合物的无溶剂合成方法中，所述醇类化合物具有如式（II）~式（VI）中的任意一种所示的结构通式：

、 、 、 、 ，