朱周靜 程茜菲 劉斌

摘 ? ? ?要：以2，2-二甲基-4-戊烯酸為原料，在疊氮磷酸二苯酯和三乙胺作用下，經(jīng)過(guò)Curtis重排反應(yīng)合成得到目標(biāo)化合物2-甲基戊-4-烯-2-胺鹽酸鹽，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR及ESI-MS確證，同時(shí)考察了影響反應(yīng)的因素，優(yōu)化反應(yīng)條件：物料比n（DPPA）： n（2，2-二甲基-4-戊烯酸）=1.1 ： 1;反應(yīng)溫度80℃;反應(yīng)時(shí)間3 h。在優(yōu)化條件下，反應(yīng)收率為83.2%。

關(guān) ?鍵 ?詞：脂肪胺;Curtis重排反應(yīng);疊氮磷酸二苯酯;合成

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ 463 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? 文章編號(hào)：1671-0460（2020）04-0541-03

Abstract： 2-Methylpent-4-en-2-amine hydrochloride was synthesized from 2，2-dimethylpent-4-enoic acid in the presence of diphenyl azidophosphate and triethylamine by Curtius rearrangement reaction. The structure of the product was confirmed by 1H NMR and ESI-MS. The optimal reaction conditions were determined as follows： n（DPPA）∶n（2，2-dimethylpent-4-enoic acid）= 1.1∶1， the reaction temperature 80℃， the reaction time 3 h. Under above conditions， the yield of target compound reached 83.2 %.

Key words： Aliphatic amine; Curtius rearrangement; Diphenyl azidophosphate; Synthesis

脂肪胺是一類(lèi)化學(xué)性質(zhì)活潑且具有重要用途的化工原料[1]，被廣泛地應(yīng)用于如藥物、染料、燃料、防凍劑、超導(dǎo)材料、緩蝕劑、潤(rùn)滑劑、阻蝕劑、阻聚劑等各個(gè)領(lǐng)域[2-10]。

目前，關(guān)于脂肪胺的合成主要有以下方法：通過(guò)還原脂肪族疊氮化合物制備脂肪胺[11，12]， 如圖1所示;脂肪醇與氨催化脫水反應(yīng)制備脂肪胺[15]，如圖2所示;以鹵代烷為原料通過(guò)Gabriel合成法合成脂肪胺[16]，如圖3所示;以α-烯烴為原料經(jīng)胺化反應(yīng)合成脂肪胺[13，14];將脂肪腈類(lèi)化合物還原制備脂肪胺[17];經(jīng)硝基烴的還原反應(yīng)合成脂肪胺[18]。羧酸化合物通過(guò)Curtis重排反應(yīng)制備胺類(lèi)化合物也是有機(jī)合成中胺類(lèi)化合物非常有效的制備方法，被廣泛地應(yīng)用于藥物合成中[19，20]。

以2，2-二甲基-4-戊烯酸為原料，經(jīng)過(guò)Curtis重排制備2-甲基戊-4-烯-2-胺鹽酸鹽，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR及ESI-MS確證。同時(shí)考察了影響反應(yīng)的因素，優(yōu)化了反應(yīng)條件，期望為脂肪族伯胺化合物的制備提供可行的方法及工藝。

1 ?實(shí)驗(yàn)部分

1.1 ?原料與儀器

2，2-二甲基-4-戊烯酸、疊氮磷酸二苯酯（DPPA）、三乙胺（TEA），泰坦科技股份有限公司;4M氯化氫/二氧六環(huán)溶液（自制），300～400目柱層析硅膠，青島海洋化工廠(chǎng);其他所有試劑均為市售分析純。

Ultima Global Spectrometer型質(zhì)譜儀（ESI源），美國(guó)Waters公司;400 MHz核磁共振儀（TMS為內(nèi)標(biāo)，CDCl3為溶劑），德國(guó)Bruker公司;SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司;RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器有限責(zé)任公司。

1.2 ?合成方法

1.2.1 ?合成路線(xiàn)

以2，2-二甲基-4-戊烯酸為原料，三乙胺作堿，甲苯為溶劑，與疊氮磷酸二苯酯（DPPA）作用，發(fā)生Curtis重排反應(yīng)，合成得到2-甲基戊-4-烯-2-胺，再經(jīng)酸化得目標(biāo)化合物2-甲基戊-4-烯-2-胺鹽酸鹽，合成路線(xiàn)如圖4所示。

1.2.2 ?合成步驟

在100 mL的三口瓶中加入2，2-二甲基-4-戊烯酸6.4 g（50 mmol）、30 mL甲苯和7.6 g三乙胺（75 mmol），攪拌均勻后，在0℃條件下，緩慢滴加15.1 g 疊氮磷酸二苯酯（55 mmol）的甲苯溶液（10 mL），滴加完畢后，體系升溫至80℃反應(yīng)3 h，TLC監(jiān)測(cè)反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸除溶劑，然后再加入4M氯化氫/二氧六環(huán)溶液（20 mL），攪拌均勻后，繼續(xù)升溫回流反應(yīng)1 h。反應(yīng)結(jié)束后，減壓旋蒸，所得粗品用30 mL水稀釋?zhuān)儆靡宜嵋阴ポ腿。? × 30 mL）萃取，收集水相后減壓旋干，得到淡黃色固體5.6 g，收率83.2 %。1H NMR （300 MHz， CDCl3）： δ 8.40 （br， 3H， -NH2HCl）， 5.94 ～ 5.80 （m， 1H， -CH=CH2 ）， 5.29 ～ 5.24 （m， 2H， -CH=CH2）， 2.49 ～ 2.41 （m， 2H， -CH2-CH=CH2）， 1.45 （s， 6H， CH3-C-CH3）。ESI-MS [M+1]+ m/z 100.18。

1.3 反應(yīng)機(jī)理

合成2-甲基戊-4-烯-2-胺的機(jī)理為Curtis重排反應(yīng)，如圖5所示。Curtis重排反應(yīng)是一類(lèi)親核重排反應(yīng)，反應(yīng)中，羧酸與疊氮化物作用生成?；B氮化物，再重排為異氰酸酯，異氰酸酯在加熱條件下釋放一分子氮?dú)猓玫缴僖粋€(gè)碳的伯胺，此步反應(yīng)應(yīng)無(wú)水參與。該反應(yīng)是經(jīng)羧酸制備伯胺的常用方法之一。以DPPA為疊氮化試劑，酸可以在比較溫和的條件下直接形成酰基疊氮中間體，避免了疊氮鈉的易爆危險(xiǎn)性。

得到的2-甲基戊-4-烯-2-胺在鹽酸二氧六環(huán)溶液中酸化成鹽。Curtis重排反應(yīng)和成鹽反應(yīng)可以合二為一，簡(jiǎn)化了后處理流程。

2 ?結(jié)果與討論

2.1 ?DPPA用量對(duì)產(chǎn)物收率的影響

2，2-二甲基-4-戊烯酸發(fā)生Curtis重排反應(yīng)制備2-甲基戊-4-烯-2-胺鹽酸鹽，首先是2，2-二甲基-4-戊烯酸與DPPA反應(yīng)得到疊氮衍生物，然后在堿性條件下發(fā)生重排，因而在反應(yīng)中DPPA的用量對(duì)反應(yīng)具有重要影響。

當(dāng)固定反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時(shí)間為4 h時(shí)，研究DPPA用量對(duì)產(chǎn)物收率的影響。結(jié)果如表1所示。

由表可見(jiàn)：當(dāng)DPPA用量為n（DPPA）： n（2，2-二甲基-4-戊烯酸）= 1.0 ： 1時(shí)，產(chǎn)物收率僅為77.5 %，TLC監(jiān)測(cè)原料也不能反應(yīng)完全。提高DPPA的用量為1.1： 1時(shí)，收率升高到83.2%，當(dāng)n（DPPA）： n（2，2-二甲基-4-戊烯酸）= 1.2 ： 1時(shí)，收率沒(méi)有明顯提高，繼續(xù)增加DPPA用量至1.3 ： 1時(shí)，收率開(kāi)始降低。最終選擇最DPPA用量為n（DPPA）：n（2，2-二甲基-4-戊烯酸）= 1.1 ： 1。

2.2 ?反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物收率的影響

反應(yīng)溫度是影響反應(yīng)的重要因素，對(duì)于簡(jiǎn)單基元反應(yīng)而言，符合一般規(guī)律，即，溫度升高反應(yīng)速率加快。在確定DPPA用量為n（DPPA）： n（2，2-二甲基-4-戊烯酸）= 1.1 ： 1;當(dāng)固定反應(yīng)時(shí)間為4 h時(shí)，考察反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物收率的影響，結(jié)果如表2所示。

由表可知：當(dāng)反應(yīng)在70℃下進(jìn)行，產(chǎn)物收率僅為74.0%，升高溫度到80℃時(shí)，收率提高到82.5%，繼續(xù)升高到90℃時(shí)，收率有所降低，為75.5%，升溫至回流溫度，收率大幅降低，僅為58.7%?？梢钥闯鰷囟冗^(guò)高，不利于產(chǎn)物形成，最終確定80℃為最佳反應(yīng)溫度。

2.3 ?反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)收率的影響

在確定DPPA用量為n（DPPA）： n（2，2-二甲基-4-戊烯酸）= 1.1 ： 1，反應(yīng)溫度80℃時(shí)，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)收率的影響，結(jié)果如表3所示。

由表3可見(jiàn)：反應(yīng)2 h時(shí)，收率為68.1%，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間至3 h時(shí)，收率提高至83.2%，繼續(xù)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間至4 h時(shí)，收率變化不大，但反應(yīng)時(shí)間增加到5 h時(shí)，反應(yīng)收率繼續(xù)降低，因此，確定3 h為最佳反應(yīng)時(shí)間。

2.4 ?標(biāo)題化合物1H NMR分析

對(duì)標(biāo)題化合物的1H NMR分析如圖6所示，δ 8.40，寬峰，積分為3H，為伯胺鹽酸鹽（-NH2HCl）;δ 5.94 ～ 5.80，多重峰，積分為1H，為烯烴（-CH=CH2）;δ 5.29 ～ 5.24，多重峰，積分為2H，為烯烴（-CH=CH2）;δ 2.49 ～ 2.41，多重峰，積分為2H，為烯丙基（-CH2-CH=CH2）;δ 1.45，單峰，積分為6H，為兩個(gè)甲基峰（-C（CH3）2）。

3 ?結(jié)論

本文報(bào)道一種2-甲基戊-4-烯-2-胺鹽酸鹽的合成方法，以2，2-二甲基-4-戊烯酸為原料，經(jīng)過(guò)Curtis重排反應(yīng)得到目標(biāo)化合物，結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR及ESI-MS確證，同時(shí)考察了影響反應(yīng)的因素，優(yōu)化反應(yīng)條件：DPPA用量n（DPPA）： n（2，2-二甲基-4-戊烯酸）= 1.1 ： 1;反應(yīng)溫度為80℃;反應(yīng)3 h。在優(yōu)化條件下，反應(yīng)收率為83.2 %。該方法為脂肪族伯胺化合物的合成提供了可行工藝條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛祖源. 我國(guó)脂肪胺工業(yè)的發(fā)展及面臨的挑戰(zhàn)[J].現(xiàn)代化工，2003，23（7）：5-9.

[2]Beckett A H， Bélanger P M. Metabolic incorporation of oxygen into primary and secondary aliphatic amines and the consequences in carbon‐nitrogen bond cleavage[J]. Journal of Pharmacy & Pharmacology， 2011， 27（7）：547-552.

[3]Smith E L， Page J E. The acid‐binding properties of long-chain aliphatic amines[J]. Journal of Chemical Technology & Biotechnology， 2010， 67（2）：48-51.

[4]Fouda A S， Mostafa H A， El-Taib F， et al. Synergistic influence of iodide ions on the inhibition of corrosion of C-steel in sulphuric acid by some aliphatic amines[J]. Corrosion Science， 2005， 47 （8）： 1988-2004.

[5]Yamanaka S， Umemoto K， Zheng Z， et al. Preparation and supercon -ductivity of intercalation compounds of TiNCl with aliphatic amines[J]. Journal of Materials Chemistry， 2012， 22 （21）： 10752-10762.

[6]帥長(zhǎng)庚，鄧淑珍，宋玉蘇，等. 鹽酸介質(zhì)中脂肪胺類(lèi)化合物對(duì)鋁材的緩蝕作用[J]. 材料保護(hù)，2001，34（4）：10-12.

[7]李秋小，張高勇.中國(guó)表面活性劑/洗滌劑領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)展[J].日用化學(xué)品科學(xué)，2004，27（2）：52.

[8]郝晉洪，蔣惠亮，方銀軍.甘油制備新型表面活性劑的研究[J].油脂化工，2008，33（7）：55-57.

[9]龐曉華，饒興鶴.表面活性劑生產(chǎn)商瞄準(zhǔn)新興市場(chǎng)[N].中國(guó)化工報(bào)，2009-04-20（5）.

[10]姜孌.非離子型表面活性劑的研究[J].化學(xué)工程師，2011，186（3）：26-27.

[11]Pagoti S， Surana S， Chauhan A， et al. Reduction of Organic Azides to Amines using Reusable Fe3O4 Nanoparticles in Aqueous Medium[J]. Catalysis Science & Technology， 2013， 3（3）：584-588.

[12]王莉莉，唐輝，張曉春.有機(jī)疊氮化合物的合成與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 化工科技，2010，18（3）：65-69.

[13]龔建華. 脂肪胺生產(chǎn)工藝技術(shù)及催化劑研究進(jìn)展[J]. 能源化工， 2010，31（1）：44-47.

[14]劉姝，王小飛，于廷云，等.用于合成叔胺的脂肪族環(huán)氧化物的合成[J].當(dāng)代化工，2014，43（1）：8-13.

[15]ZSM-5分子篩的合成及其在醇胺氨解中的應(yīng)用[D].浙江大學(xué)， 2003.

[16]李建，劉裕立，李強(qiáng)軍，等.蓋布瑞爾合成法制備N(xiāo)-（2-羥乙基）-鄰苯二甲酰亞胺[J].精細(xì)化工中間體，2004，34（4）：31-32.

[17]張國(guó)勝，沈?qū)幐＃跷骺?快凝NiAl基催化劑缺制備脂肪伯胺反應(yīng)參數(shù)的優(yōu)化[J].鄭州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，20（1）：16-18.

[18]紀(jì)喜賢.將硝基化合物還原成胺類(lèi)化合物的方法[J].新疆教育學(xué)院學(xué)報(bào)，1996（1）：25-28.

[19]錢(qián)萍，夏娟娟，杜鑫明，等. 達(dá)薩布韋的合成工藝研究[J].中國(guó)藥物化學(xué)雜志，2016（5）：375-379.

[20]朱彥民，景士云，王鈍，等.坎地沙坦西來(lái)替昔酯的合成工藝改進(jìn)[J].中國(guó)藥物化學(xué)雜志，2003，13（1）：31-33.