一种光催化连续流芳烃对位氨化的合成方法

本发明属于有机合成，具体涉及一种光催化连续流芳烃对位氨化的合成技术。

背景技术：

1、对氨基芳烃衍生物是医药、农用化学品和材料中最重要的结构单元之一，也可以用作药物活性分子、天然产物等重要分子的合成前体。然而，传统上合成多取代的对氨基芳烃需要预先官能团化，再经过氨化的复杂步骤，直接芳烃碳氢键氨化反应提供了从简单原料构建复杂分子的最有效途径。但是，直接芳烃碳氢键氨化反应面临着高健能、低反应活性等问题一直是有机合成领域的难点。

2、目前合成芳烃对位氨化的主要合成路线包括经典的芳香亲电取代(sear)反应、自由基芳取代、和过渡金属螯合的c-h功能化。然而，这些方法都存在一定的缺陷，如sear反应和自由基芳烃取代，位点选择性(如邻位和对位选择性)通常是由芳烃底物的固有电子性质决定的，因此合成多取代氨化产物很困难。自由基策略实现的芳烃氨化分为两种(1)芳烃自由基阳离子与氮亲核试剂的反应；(2)富电子芳烃与亲电的氮中心自由基发生反应，这两种策略大多得到邻对位氨化的混合物。过渡金属催化的c-h功能化可以克服电子效应导致的选择性反应，然而，这种方法芳烃底物需要与金属催化剂合适的配位，这对底物的选择有很大的限制。同时，这些反应使用非均相的反应体系，过渡金属昂贵，工业上难以放大的问题。

3、同时，现有技术中釜式反应器存在“光受限”问题，还存在无法增加产量(工业上难以放大)的弊端。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中反应条件苛刻、使用过渡金属催化剂、底物预制备困难、结构多样性受限、产物选择性差、工业上难以放大等问题。本发明提供克服上述局限的光催化连续流芳烃对位氨化的合成技术，通过温和的反应条件和简单的后处理，基于简单易得起始物，简洁高效地实现大规模的芳烃对位氨化产物生产。

2、本发明的技术方案是：一种光催化连续流芳烃对位氨化的合成方法，在氮气氛围下，向溶液瓶中加入碳酸肟，将光催化剂溶解在溶剂中，将其移入由循环泵加载的连续管中；将反应底物通入用蓝色led灯照射的微通道反应器，用循环水系统保持反应堆温度恒定，控制反应的流速，并持续搅拌；然后在真空下除去溶剂，得到粗材料，通过硅胶柱层析纯化，得到所需产物。

3、所述的一种光催化连续流芳烃对位氨化的合成方法，

4、

5、其中r1、r2、r3、r4选自氢、烷基、卤素、芳基、芳杂环基；r5、r6选自烷基、芳基、芳杂环基；r7、r8选自烷基、芳基。

6、所述的碳酸肟1、光催化剂的摩尔比为1:0.01。

7、所述的溶剂是乙腈、二氯甲烷、四氢呋喃、乙酸乙酯或三氟甲苯。

8、所述的光催化剂是pc-1、pc-2、pc-3或pc-4。

9、所述的硅胶柱层析中使用石油醚-乙酸乙酯混合物洗脱，石油醚-乙酸乙酯混合物是石油醚和乙酸乙酯按体积比30:1-1:1的比例混合制得。

10、所述的循环泵加载的连续管中反应的流速为0.2-0.5ml/min。

11、所述的循环水系统保持反应堆温为20-35℃。

12、所述的蓝色led灯的波长范围在427–445nm。

13、所述的反应底物的浓度在0.05-0.1mmol/ml。

14、本发明的有益效果：光催化作为可持续的低碳技术，可在温和条件下解锁传统策略无法实现的化学反应，促成各种物质的高效利用，降低过程能耗，提高生产过程。连续流反应器可以改善釜式反应器的“光受限”问题。连续反应技术应用到光催化领域中，可以提高反应效率高、减少了副反应的发生，通过增加流速并保持光反应器内停留时间恒定来增加产量，也可以增加反应器数目来增加反应量以实现产业化需求。

15、具体的，碳酸为起始原料，均为来源广泛、结构多样、价廉易得的商品化产品，提供一种具有多官能结构、结构多样和潜在反应活性位点的芳烃对位氨化衍生物的高通用性合成方法；传统上多步反应才能合成的芳烃对位衍生物，该发明方法只需要一步就能快速合成。连续反应技术应用到光催化领域中，可以简单、高效、大规模的制备其他方法不容易获得的各种苯胺衍生物(包括一、二、三和四取代的苯胺)。同时该方法还可以成功应用于药物分子、天然产物的合成和结构修饰，证明了其潜在的实用性。

技术特征：

1.一种光催化连续流芳烃对位氨化的合成方法，其特征在于：在氮气氛围下，向溶液瓶中加入碳酸肟，将光催化剂溶解在溶剂中，将其移入由循环泵加载的连续管中；将反应底物通入用蓝色led灯照射的微通道反应器，用循环水系统保持反应堆温度恒定，控制反应的流速，并持续搅拌；然后在真空下除去溶剂，得到粗材料，通过硅胶柱层析纯化，得到所需产物。

2.根据权利要求1所述的一种光催化连续流芳烃对位氨化的合成方法，其特征在于：

3.根据权利要求1或2所述的一种光催化连续流芳烃对位氨化的合成方法，其特征在于：所述的碳酸肟1、光催化剂的摩尔比为1:0.01。

4.根据权利要求1所述的一种光催化连续流芳烃对位氨化的合成方法，其特征在于：所述的溶剂是乙腈、二氯甲烷、四氢呋喃、乙酸乙酯或三氟甲苯。

5.根据权利要求1所述的一种光催化连续流芳烃对位氨化的合成方法，其特征在于：所述的光催化剂是pc-1、pc-2、pc-3或pc-4。

6.根据权利要求1所述的一种光催化连续流芳烃对位氨化的合成方法，其特征在于：所述的硅胶柱层析中使用石油醚-乙酸乙酯混合物洗脱，石油醚-乙酸乙酯混合物是石油醚和乙酸乙酯按体积比30:1-1:1的比例混合制得。

7.根据权利要求1所述的一种光催化连续流芳烃对位氨化的合成方法，其特征在于：所述的循环泵加载的连续管中反应的流速为0.2-0.5ml/min。

8.根据权利要求1所述的一种光催化连续流芳烃对位氨化的合成方法，其特征在于：所述的循环水系统保持反应堆温为20-35℃。

9.根据权利要求1所述的一种光催化连续流芳烃对位氨化的合成方法，其特征在于：所述的蓝色led灯的波长范围在427–445nm。

10.根据权利要求1所述的一种光催化连续流芳烃对位氨化的合成方法，其特征在于：所述的反应底物的浓度在0.05-0.1mmol/ml。

技术总结本发明公开了一种光催化连续流芳烃对位氨化的合成方法，其特征在于：在氮气氛围下，向溶液瓶中加入碳酸肟，将光催化剂溶解在溶剂中，将其移入由循环泵加载的连续管中；将反应底物通入用蓝色LED灯照射的微通道反应器，用循环水系统保持反应堆温度恒定，控制反应的流速，并持续搅拌；然后在真空下除去溶剂，得到粗材料，通过硅胶柱层析纯化，得到所需产物。大规模制备了其他方法需要多步才能获得的芳烃对位氨化衍生物(包括一、二、三和四取代的苯胺)，解决了光催化反应难以“放大生产”、“光受限”等难题。同时，本发明方法在连续流中高效地应用非均相光催化剂，操作简单，生产工艺成本低，适合大规模的工业生产。技术研发人员：任世超,刘东汉,涂婷,张廷磊,聂桂花,廖天慧,金智超受保护的技术使用者：贵州大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12