一种1-酰基氮杂环庚-2-酮的合成方法

专利名称：一种1-酰基氮杂环庚-2-酮的合成方法技术领域：本发明属于一种1-酰基氮杂环庚-2-酮的合成方法。1-酰基氮杂环庚-2-酮为具有下列结构式的一类白色固体或无色液体 式中R为苯基和C1-C15的直链烃基。已知这类物质可用作皮肤渗透剂、纤维染色增强剂和农业上的杀虫剂、杀真菌剂等等。已知该系列化合物的常规合成方法是基于氮杂环烷-2-酮的碱金属盐与酰氯之间进行反应(L.Ruzicka，Helv.Chem.Acta，4，478 1921)。在现有技术中，氮杂环烷-2-酮的碱金属盐是通过碱金属或碱金属的氢化物在氮气中于惰性溶剂存在下与氮杂环烷-2-酮反应而合成。1987年公开了一种制备1-酰基氮杂环庚-2-酮的方法。该法是利用氢化钠在干燥的甲苯中首先形成钠盐再与酰氯反应制备1-酰基氮杂环庚-2-酮(WO，87/64594)。该法由于需要使用碱金属或昂贵的碱金属氢化物和大量的有机溶剂，不仅是不经济的，而且具有易燃易爆的危险。本发明的目的，在于提出一种新的合成方法，该方法操作简单，安全可靠。该方法反应时间短，反应温度低，化学产率高。本发明的特征在于以己内酰胺和酰氯为原料，在无水碳酸钾存在下以四级铵盐为相转移催化剂，以环己烷或苯或甲苯或1，4-二氧六环为溶剂，反应体系摩尔比为己内酰胺∶碳酸钾∶四级铵盐∶酰氯1∶1.2-3∶0.01-0.07∶1.1-1.4于油浴25-70℃反应1.5小时。按照上述合成方法，优选四丁基溴化铵(TBAB)为相转移催化剂，苯环己烷为溶剂，反应体系的摩尔比为己内酰胺∶碳酸钾∶四丁基溴化铵∶酰氯1∶1.5∶0.05∶1.1-1.4首先由己内酰胺与无水碳酸钾在四丁基溴化铵存在下作用生成己内酰胺钾盐，反应在油浴70℃进行，1小时完成。然后再由己内酰胺钾盐与酰氯作用，生成1-酰基氮杂环庚-2-酮。反应在室温(25℃)进行，0.5小时完成。化学反应方程式为 按照上述合成方法，是将酰氯先用二倍量的溶剂稀释，然后在室温搅拌下滴加到含有己内酰胺钾盐、无水碳酸钾和四丁基溴化铵的反应液中。本发明采用四级铵盐做相转移催化剂，其中包括四丁基溴化铵、四丁基氯化铵和三乙基苄基氯化铵等，优选是四丁基溴化铵。在考虑反应体系的摩尔比时，原则上以己内酰胺完全反应为标准。理论上，碳酸钾和酰氯与己内酰胺等摩尔反应，但在实际过程中我们采用了1.5摩尔量的碳酸钾。实验结果表明，过量碳酸钾的存在既有利于己内酰胺钾盐的转化，又能吸收反应体系中的水，同时还给后处理带来方便。考虑到低级酰氯极易水解，己内酰胺与乙酰氯的摩尔比为1∶1.4，其余的1∶1.1即可。催化剂的用量范围通常是1-7%摩尔，这里优选5%摩尔。本发明反应的溶剂可采用苯、甲苯环己烷和1，4-二氧六环，优选的是苯和环己烷。本发明反应中的反应温度和反应时间分作二个阶段来控制。在己内酰胺钾盐转化一步，要求反应温度油浴70℃，反应时间1小时;己内酰胺钾盐与酰氯反应一步，室温即可顺利进行，0.5小时完成。具体操作时，首先将无水碳酸钾在110℃下烘烤2小时。按上述摩尔比依次将己内酰胺、无水碳酸钾、四丁基溴化铵添加到反应瓶中，再加入溶剂。在加热和搅拌的条件下首先制得己内酰胺钾盐，然后用恒压漏斗滴加经用溶剂稀释的酰氯。待反应完毕加入10%的碳酸氢钠水溶液，反应液分作水层和有机层两相。转入分液漏斗，分去水层，有机层用蒸馏水洗至中性。洗涤后的有机层用无水硫酸镁干燥过夜后，旋转蒸发除去溶剂得粗品，进一步纯化得纯品。本发明由于采用固-液相相转移催化技术，用普通的无水碳酸钾即可将己内酰胺转化成己内酰胺钾盐，避免使用了价格昂贵且易燃易爆的氢化钠，从而降低了反应原料成本，并使整个反应过程操作简单，安全可靠。本发明合成了一系列的1-酰基氮杂环庚-2-酮，其中除了1-苯甲酰基氮杂环庚-2-酮、1-乙酰基氮杂环庚-2-酮和1-月桂酰基氮杂环庚-2-酮为已知化合物外，其余的均为未见报导的新化合物。从结构上推断，这些新化合物具有和1-月桂酰基氮杂环庚-2-酮类似的性质，某些性能可能更好。这样就为这一类物质的综合利用拓宽了范围。本发明反应温度低(25-70℃)、反应时间短(1.5小时)、化学产率高(87-96%)详见附表1。下面通过实施例对本发明作进一步的叙述。实施例11-苯甲酰基氮杂环庚-2-酮的制备在装有搅拌器、回流冷凝管和恒压漏斗的250毫升的三口瓶中加入4.52克(40mmol)己内酰胺，8.3克(60mmol)无水碳酸钾，0.64克(2mmol)四丁基溴化铵，再加入50毫升干燥苯。在搅拌下，于油浴70℃进行己内酰胺钾盐的转化，约需1小时。降低温度至室温，用恒压漏斗滴加5.1毫升(44mmol)的苯甲酰氯，约15分钟滴加完毕，再继续反应15分钟，停止反应，往上述反应体系中加入30毫升10%碳酸氢钠水溶液，反应液分作水层和有机层两相。转入分液漏斗，分去水层，有机层用蒸馏水洗至中性。洗涤后的有机层用无水硫酸镁干燥过夜。过滤，滤液经旋转蒸发除去溶剂后得粗品7.6克，产率87%。粗品用无水乙醇重结晶，得片状白色固体，收率90%，熔点68-69℃。实施例21-乙酰基氮杂环庚-2-酮的制备己内酰胺钾盐的转化步骤同实施例1。室温条件下，用恒压漏斗滴加4毫升(56mmol)乙酰氯，约15分钟滴加完毕，再继续反应10-15分钟后停止反应。往上述反应体系中加入30毫升10%碳酸氢钠水溶液，反应液分作水层和有机层两相。转入分液漏斗，分去水层，有机层用蒸馏水洗至中性。洗涤后的有机层用无水硫酸镁干燥过夜。过滤，滤液经旋转蒸发除去溶剂后得浅黄色粘稠状液体，减压蒸馏，收集101-102℃/5mmHg馏分，得无色液体5.8克，产率93.5%，n25D1.4880。以上实施例只是用来说明本发明的，而不是对本发明的限定。在不背离本发明范围和精神的情况下，可以进行相应的改动。附表1给出实施例中两个产品及另外四个新产品的有关数据，以供参阅。权利要求1.一种1-酰基氮杂环庚-2-酮的合成方法。该系列化合物的结构式为式中R为苯基和C1--C1的直链烃基。其特征在于以已内酰胺和酰氯为原料，在无水碳酸钾存在下以四级铵盐为相转移催化剂，以环已烷或苯或甲苯或1，4-二氧六环为溶剂反应体系摩尔比为已内酰胺∶碳酸钾∶四级铵盐∶酰氯1∶1.2-3∶0.01-0.07∶1.1-1.4于油浴25-70℃反应1.5小时。2.按照权利要求1所说的1-酰基氮杂环庚-2-酮的合成方法，其特征在于催化剂选用四丁基溴化铵(TBAB)，溶剂选用苯或环己烷，反应体系摩尔比为己内酰胺∶碳酸钾∶四丁基溴化铵∶酰氯1∶1.5∶0.05∶1.1-1.4首先由己内酰胺与无水碳酸钾在四丁基溴化铵存在下作用生成己内酰胺钾盐，反应在油浴70℃进行，1小时完成。然后再由己内酰胺钾盐与酰氯作用，生成1-酰基氮杂环庚-2-酮。反应在室温(25℃)进行，0.5小时完成。化学反应方程式为3.按照权利要求1或2所说的1-酰基氮杂环庚-2-酮的合成方法，是将酰氯先用二倍量的溶剂稀释，然后在室温搅拌下滴加到含有己内酰胺钾盐、无水碳酸钾和四丁基溴化铵的反应液中。全文摘要本发明属于一种1-酰基氮杂环庚-2-酮的合成方法。该系列化合物是一类良好的皮肤渗透促进剂、纤维染色增强剂和农业上的杀虫剂、杀真菌剂等等。本发明以己内酰胺和酰氯为原料，在无水碳酸钾存在下，以四丁基溴化铵为相转移催化剂，合成了一系列1-酰基氮杂环庚-2-酮。本发明在温和条件下用碳酸钾将己内酰胺转化为己内酰胺钾盐，避免使用了价格昂贵且易燃易爆的氢化钠。本发明反应时间短(1.5小时)，反应温度低(25-70℃)，化学产率高(87-96％)。文档编号C07D223/10GK1069266SQ9110533公开日1993年2月24日 申请日期1991年8月5日 优先权日1991年8月5日发明者金春雪, 熊丽曾, 俞凌翀 申请人:北京师范大学