[发明专利]由稀土化合物催化的异脲的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机化学领域，尤其涉及一种由稀土化合物催化的异脲的合成方法。

背景技术

异脲类化合物是一种重要的有机合成中间体，具有广泛的用途。异脲类化合物在农业，医药和生物化学中有着不可估量的作用。可以将其用作植物生长调节剂，因其具有高除草活性；也可将其制作动物饲料，它能促进羊毛生长和改善动物肉和奶的生产；还可以合成抗炎和抗癌药物；还可以用于纺织品和聚合物的染色；此外，与嘌呤或嘧啶碱基连接并含有荧光标记的异脲可以用于检测脱氧核糖核酸和核糖核酸及其片段。目前，已有很多关于异脲类化合物合成方法的报道，其中最直接的方法包括使用过渡金属化合物催化体系和锕系胺化物催化体系催化碳二亚胺和醇的分子间加成反应合成异脲。

碳二亚胺和醇的分子间加成反应方法的催化剂主要有以下几种：应用醇盐催化过量醇与N，N’-二对甲苯碳二亚胺的加成反应，但该催化剂底物适用性有很大限制；使用一价、二价铜盐催化醇与脂肪族碳二亚胺的加成反应，虽然能够得到较高产率的异脲，但同样底物适用性有较大的限制；运用有锕系胺化物催化碳二亚胺和醇的分子间加成反应，但底物适用范围小；使用咪唑啉亚胺配体或嘧啶亚胺配体来调节催化剂结构，并用其催化碳二亚胺和醇的分子间加成反应，同样在较低的催化剂用量下能够得到较高的核磁收率，但同样没有对底物进行大量拓展。

总之，尽管以上催化体系都能催化碳二亚胺和醇的分子间加成反应，得到异脲类化合物，但是在这些体系中存在着诸多问题，如：催化剂的用量大、催化剂金属种类受限、反应条件苛刻、反应时间长、底物的普适性差等等。

而其他的合成异脲的技术则也存在一些缺点：

在碱性催化剂下，碳酸二甲酯和尿素可生成O-甲基异脲，但该方法生产异脲产物时，在一定条件下需要大于常压进行。采用O-甲基-N-硝基异脲和甲胺盐酸盐在氟化钾-水体系中反应可得到N,O-二甲基-N’-硝基异脲，虽然该方法不需加催化剂但会有甲基胍副产物生成。经氨基化反应、甲基化反应和硝基化反应三步骤制备N,O-二甲基-N-硝基异脲，虽然该方法原料廉价易得但反应过程较长。

综上，已有的报道都有各种的局限性，故而寻找一种反应条件温和、普适性好的制备方法以高效地合成异脲类化合物具有重要意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种由稀土化合物催化的异脲的合成方法，该方法的原料简单易得，操作简便，应用方法条件温和，产率较高，底物适应范围较广。

本发明提供了一种由稀土化合物催化的异脲的合成方法，包括以下步骤：

将式(1)所示的碳二亚胺和式(2)所示的醇在稀土胺化物的催化作用下，在25-60℃下反应，得到异脲；其中，式(1)和式(2)的结构式如下：

其中，R¹和R²独立地选自C³-C⁸烷基或芳香基；

R³为C¹-C³烷基或取代苄基，取代苄基为含甲基、萘基、卤素或吡啶环的苄基；

稀土胺化物为稀土胺化物为三[N,N-双(三甲基硅烷)氨基]镧、三[N,N-双(三甲基硅烷)氨基]钕、三[N,N-双(三甲基硅烷)氨基]钐或三[N,N-双(三甲基硅烷)氨基]镱中的一种。

进一步地，芳香基为苯基、含C¹-C⁶烷基的苯基或含卤素的苯基。

优选地，碳二亚胺为二异丙基碳二亚胺、二环己基碳二亚胺、二苯基碳二亚胺、苯基苄基碳二亚胺、二对甲苯基碳二亚胺、二邻甲苯基碳二亚胺、二邻乙基苯基碳二亚胺、二-2,6-二甲基苯基碳二亚胺、二对甲氧基苯基碳二亚胺、二对三氟甲基苯基碳二亚胺、二对氟苯基碳二亚胺、二对氯苯基碳二亚胺、二对溴苯基碳二亚胺、苯基正丙基碳二亚胺、苯基正丁基碳二亚胺、苯基异丁基碳二亚胺、苯基环己基碳二亚胺或苯基叔丁基碳二亚胺。

优选地，醇为苯甲醇、甲醇、乙醇、异丙醇、1-萘甲醇、对甲基苯甲醇、邻甲基苯甲醇、对氟苯甲醇、对氯苯甲醇、对溴苯甲醇、吡啶甲醇、1,3-丙二醇或邻苯二甲醇。

进一步地，碳二亚胺、醇和稀土胺化物的摩尔比为105:100:0.5-10。

进一步地，反应在无水无氧以及保护气氛下进行。

进一步地，保护气氛为氩气或氮气。

进一步地，以上反应在无溶剂条件下进行也可在非质子溶剂中进行，非质子溶剂为四氢呋喃、甲苯、三氯甲烷和二甲基亚砜中的一种或几种。