氨基磺酸催化合成α-氨基腈和1,5-苯并二氮杂(卄卓)的研究

摘要

α-氨基腈是一种极具多样性的合成中间体，广泛地应用于合成吲哚生物碱、α-氨基酸和含氮杂环，例如苯噻氮()、咪唑等。发展一种采用安全氰源，廉价高效的催化剂，在温和的反应条件下合成α-氨基腈的方法，具有重要的实际应用价值。
　　 1，5-苯并二氮杂()类化合物是第二代中枢神经抑制药，同时，也是合成各类环状苯并二氮杂()化合物的重要中间体，例如咪唑、噁嗪、呋喃苯并二氮杂()等。
　　 本论文采用氨基磺酸催化合成了α-氨基腈类化合物和1，5-苯并二氮杂()类化合物。
　　 对传统方法合成三甲基硅氰(TMSCN)中反应物配比以及大量制备时搅拌速率的影响进行了简单的研究。发现以苯为溶剂，三甲基氯硅烷：氰化银=1：1.25(物质量比)，机械搅拌速率在200 r/min，80℃回流反应24h，产物得率为70～75％。
　　 对相转移催化法合成三甲基硅氰(TMSCN)中溶剂选择、相转移催化剂和反应温度改进进行了研究。实验发现，选择苯、甲苯和N，N-二甲基甲酰胺三种适宜的溶剂，利用AgCN-PEG400-KI(2:3:2，物质量比)的相转移催化体系，亚铁氰化钾(K4[Fe(CN)6])作为氰源，反应温度相应为80℃、120℃和200℃时，反应产率为85～92％。
　　 醛、胺和三甲基硅氰在氨基磺酸催化下“一锅法”反应，合成了一系列α-氨基腈类化合物20(a-n)，产物得率在70～94％之间。适宜的反应条件为：乙腈作为反应溶剂，10％(物质的量百分数)氨基磺酸作为催化剂，醛：胺：三甲基硅氰=1:1:1.2(物质量比)。对α-氨基腈类化合物的合成中溶剂的选择、催化剂量的选择、不同结构醛和胺对反应的影响进行了研究。芳香族醛、胺具有较高的反应活性，脂肪族醛、胺基本不反应。对部分的产物利用1H NMR进行了结构的确认。对反应机理进行了初步探讨。
　　 在均相体系和两相体系中，氨基磺酸催化邻苯二胺和酮的缩合反应合成了一系列1，5-苯并二氮杂()类化合物23(a-g)，利用1H NMR对产物进行了结构的确认。在均相体系中，利用邻苯二胺和丙酮的缩合反应，对催化剂的选择比较、催化剂的比例、邻苯二胺与酮比例的选择等进行了详细的研究，得到最佳的反应条件为：室温，10％(物质的量百分数)氨基磺酸作为催化剂，邻苯二胺：酮=1：2.2(物质量比)，磁力搅拌。产物得率在29～72％不等，差别较大。在两相体系中，反应时间有了不同程度的缩短，产物得率提高明显，基本都在80％以上。两相体系更加粗放，操作简单；均相体系作为一种温和的绿色反应方式，具有其他方法无法比拟的优势和环境友好性。最后，对氨基磺酸催化邻苯二胺和酮的缩合反应机理进行了较为合理的探讨。