一种绿色、实用的N,N-二甲基吡啶化合物的合成新方法

摘要

本发明涉及一种绿色、实用的N,N‑二甲基吡啶化合物的合成新方法。该反应方法以常见的无机碱、水分别作为促进剂和反应溶剂，在空气中及温和条件下即可顺利促使2‑卤代吡啶衍生物、N,N‑二甲基酰胺化合物选择性发生脱卤胺化反应生成相应的N,N‑二甲基吡啶衍生物。首次创新性的实现廉价易得的无机碱促进的2‑卤代吡啶类化合物与N,N‑二取代甲基酰胺化合物的直接胺化反应，克服了传统方法需要使用金属催化剂的局限，为实验室制备和工业生产N,N‑二甲基吡啶类化合物提供了一种全新的策略。

权利要求

1.一种N,N-二甲基吡啶化合物的合成方法，其特征在于：将1.0mmol 2,5-二溴吡啶、

2.0mmol DMF、3.0mmol叔丁醇钠、2mL水依次加入到10mL封管中，140℃油浴加热搅拌24小时，用二氯甲烷猝灭反应，当反应结束后，将粗产物中加入内标即可通过GC和GC-MS确定产物的收率，所述产物为5-溴-2-二甲氨基吡啶。

说明书

一种绿色、实用的N,N-二甲基吡啶化合物的合成新方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种绿色、实用的N,N-二甲基吡啶化合物的合成新方法。

背景技术

[0002] N，N-二甲基吡啶骨架广泛存在于药物分子、染料、农药分子中，具有极大的合成价值和意义，引起了科学研究工作者的广泛关注。早在1979年，大大过量的含氧无机碱，如：KOH也被广泛用于2-取代吡啶衍生物的胺化反应研究(Synthesis 1980,39)，然而该类反应需要以DMF(N,N-二甲基甲酰胺)、DMA(N,N-二甲基乙酰胺)作为“胺源”和反应溶剂，反应温度需要150-190℃才能取得较高的反应收率，反应体系原子经济性差，反应条件苛刻。目前最常用的两种方法是碱促进的苯胺化合物的甲基化反应(J.Mol.Catal.A:Chem.2005,226,
49)，苯胺和甲醛的还原胺化反应(TetrahedronLett.2007,48,7680)。然而上述体系中存在产物选择性差，产物中难免生产单、双取代两种产物而影响反应的应用价值。此外，上述反应还需使用毒性较大的甲基化试剂，导致上述反应的原子经济性较差，实际应用价值较。近些年，科学家们对芳基卤代烃的胺化反应进行了大量研究，涌现出一些优秀成果，如：铜催化N,N-二甲胺或N-甲胺的芳化反应(Adv.Synth.Catal.,2015,357,714)、锌促进的“胺源”与氨基酸的还原甲基化反应等，虽然上述方法均取得一定的成功，但大多都涉及过量重金属试剂、苛刻的反应条件和一些有毒溶剂，均与绿色化学的理念相背离。因此，开发高效、绿色的N,N-二甲基吡啶化合物的合成方法不仅具有重要的经济效益，而且还有良好的环境和社会效益。

[0003] 相比上述原子经济性差的传统的或昂贵的金属催化的N,N-二甲基吡啶化合物的合成方法，廉价易得的无机碱催化的方法明显具有操作方便、生产成本低、工业应用价值高等优点，然而该类方法国内外目前非常罕见。近几年来，无机碱催化体系为人们提供了一种环境友好的催化反应重要方向，并成功应用于催化反应，如：通过对芳烃的碳氢键活化与卤代烃构建联芳烃(Nat.Chem.2010,2,1044)，表现出操作简便、环境友好、生产成本低等特点。因此，开发利用无机碱体系用于促进N,N-二甲基吡啶化合物的合成具有非常大的工业和实验室应用前景。

发明内容

[0004] 本发明的目的是取代传统或金属催化的N,N-二甲基吡啶化合物的合成方法，提供一种高效、环境友好、廉价易得的反应体系，在较温和条件下实现N,N-二甲基吡啶化合物的合成，以克服传统方法需要使用有毒的无机试剂或昂贵的金属催化剂参与反应的局限，为实验室制备和工业生产中提供了一种全新的策略。

[0005] 根据本发明，一种绿色、实用的N,N-二甲基吡啶化合物的合成新方法，其特征在于所述方法包括以廉价易得的无机碱，如：叔丁醇钾(钠)、三甲基硅醇钾(钠)为催化剂，并以N,N-二甲基酰胺类化合物、水为反应溶剂，在温和的反应温度、常压和空气环境下即可高效促使2-卤代吡啶衍生物、N,N-二甲基酰胺化合物选择性发生脱卤胺化反应生成相应的N,N-二甲基吡啶衍生物。

[0006]

[0007] 其中，2-卤代吡啶化合物中R1为芳基上邻、间、对位的取代基，如：烷基、芳基、卤素、酯基、烷氧基、巯氧烷基、三氟甲基、氰基、烯基、氨基、杂环、硅基。

[0008] 其中，无机碱催化剂为：叔丁醇钾(钠)、三甲基硅醇钾(钠)。

[0009] 其中，无机碱催化剂的用量为吡啶化合物的1～4当量。

[0010] 其中，反应溶剂为水。

[0011] 其中，反应条件为常压、空气环境，反应温度为25～160℃。

[0012] 其中，反应底物为2-卤代吡啶衍生物、N,N-二甲基酰胺化合物。

[0013] 其中，所用的反应底物、无机碱催化剂特征在于均为普通的商业化试剂，纯度大于95％，不需经过任何提纯处理；其中水为去离子水。

[0014] 无机碱参与2-卤代吡啶衍生物、N,N-二甲基酰胺化合物选择性发生脱卤胺化反应的过程如下：

[0015] 在空气内，将相应的卤代吡啶衍生物、无机碱和溶剂依次加入反应瓶中得到白色浑浊液。接着将该反应瓶置于25～160℃下搅拌反应，并根据TLC跟踪反应进程，当反应结束后，将粗产物中加入内标即可通过GC和GC-MS确定产物的收率，也可直接通过柱层析分离来得到产品及收率。

[0016] 具体实施条件

[0017] 以下将结合具体实施例对本发明做进一步说明，本发明的具体实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。

[0018] 实施例1

[0019] 将2,5-二溴吡啶(1mmol)、DMF(1mmol)、无机碱叔丁醇钾(钠)或三甲基硅醇钾(钠)(1mmol)、2mL水依次加入到10mL封管中，100℃油浴加热搅拌6小时，并根据TLC跟踪反应进程，反应结束，将粗产物中加入等当量的邻苯二甲醚作为内标来通过GC和GC-MS测定产物的准确收率。根据GC和GC-MS，当使用DMSO作为反应溶剂时，无机碱叔丁醇钾(钠)或三甲基硅醇钾(钠)作为催化剂，产物的收率依次为42％、59％、67％、60％。产物核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3):8.15(s,1H),7.47(d,J＝8Hz,1H),6.39(d,J＝8Hz,1H),3.04(s,6H).[0020] 实施例2

[0021] 将2,5-二溴吡啶(1.0mmol)、DMF(1mmol)、叔丁醇钠(0.5-4.0mmol)、2mL水依次加入到10mL封管中，140℃油浴加热搅拌6小时，用二氯甲烷猝灭反应，当反应结束后，将粗产物中加入内标即可通过GC和GC-MS确定产物的收率，当叔丁醇钠为0.5mmol、1.0mmol、2.0mmol、3.0mmol、4.0mmol时，产物的分离收率分别为55％、66％、72％、80％、82％。

[0022] 实施例3

[0023] 将2,5-二溴吡啶(1.0mmol)、DMF(1mmol)、叔丁醇钠(3.0mmol)、2mL水依次加入到10mL封管中，25-140℃油浴加热搅拌6小时，用二氯甲烷猝灭反应，当反应结束后，将粗产物中加入内标即可通过GC和GC-MS确定产物的收率，当温度为25℃、80℃、100℃、140℃时，产物的分离收率分别为0％、36％、59％、80％。

[0024] 实施例4

[0025] 将2,5-二溴吡啶(1.0mmol)、DMF(1mmol)、无机碱(3.0mmol)、2mL水依次加入到10mL封管中，140℃油浴加热搅拌6小时，用二氯甲烷猝灭反应，当反应结束后，将粗产物中加入内标即可通过GC和GC-MS确定产物的收率，当无机碱为叔丁醇钾、叔丁醇钠、甲醇钾、三甲基硅醇钾、三甲基硅醇钠，产物的分离收率分别为42％、80％、9％、67％、60％；而碱为磷酸二氢钾、磷酸钾、碳酸钾、四氟硼化钠、氟化钾、醋酸钾、碳酸氢钠、甲酸钠、三乙胺、DBU(1,
8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯)时反应没有检测到目标产物，收率为0％。

[0026] 实施例5

[0027] 将2,5-二溴吡啶(1.0mmol)、DMF(1mmol)、叔丁醇钠(3.0mmol)、2mL溶剂依次加入到10mL封管中，140℃油浴加热搅拌6小时，用二氯甲烷猝灭反应，当反应结束后，将粗产物中加入内标即可通过GC和GC-MS确定产物的收率，当溶剂为DMSO、对二甲苯、甲醇、乙醇、水、DCM、THF、1,4-二氧六环时，产物收率分别为：3％、8％、11％、54％、80％、0％、0％、10％。

[0028] 实施例6

[0029] 将2,5-二溴吡啶(1.0mmol)、DMF(1.0-10.0mmol)、叔丁醇钠(3.0mmol)、2mL溶剂依次加入到10mL封管中，140℃油浴加热搅拌6小时，用二氯甲烷猝灭反应，当反应结束后，将粗产物中加入内标即可通过GC和GC-MS确定产物的收率，当DMF为1.0mmol、2.0mmol、3.0mmol、4.0mmol、6.0mmol、10.0mmol时，产物收率分别为：80％、82％、82％、83％、82％、
82％。

[0030] 实施例7

[0031] 将2,5-二溴吡啶(1.0mmol)、DMF(2.0mmol)、叔丁醇钠(3.0mmol)、2mL溶剂依次加入到10mL封管中，140℃油浴加热搅拌0.5-24小时，用二氯甲烷猝灭反应，当反应结束后，将粗产物中加入内标即可通过GC和GC-MS确定产物的收率，当反应时间为0.5、1小时、2小时、6小时、12小时、24小时，产物收率为27％、57％、66％、80％、87％、92％。

[0032] 需要说明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。