CN102050754B - 一种α-氨基-二烷基取代乙酰胺的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种α-氨基-二烷基取代乙酰胺的制备方法，以α-氨基-二烷基取代乙腈为原料，在酮类物质或酰胺类物质的催化作用下，经双氧水氧化水解反应，制得α-氨基-二烷基取代乙酰胺。反应收率高，产品质量好。
Description
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种α-氨基-二烷基取代乙酰胺的制备方法。
背景技术
α-氨基酰胺常用于合成纯度较高的α-氨基酸，在医药、农药和香料工业中均有着广泛的应用。其中在咪唑啉酮类除草剂中广泛应用的中间体α-氨基-二烷基取代乙酰胺，结构如式(I)所示：
(I)，式中R1和R2选自相同或不同的C1-C4烷基。
α-氨基-二烷基取代乙酰胺属于脂肪类酰胺，现有技术公开的制备方法可以采用以下两种方法制备。第一种是GB1548032A中揭示了一些α-氨基酰胺可通过相应的腈类物质，在含有酮类物质的水中，于pH＝12-14的条件下反应，产物经硫酸处理后得到相应的α-氨基酰胺。另一种制备方法在US4460776和GB2174395中予以公开：由α-氨基-二烷基取代乙腈经浓硫酸氧化，制备α-氨基-二烷基取代乙酰胺。第一种制备方法的机理尚不清楚，实际应用到本研究目的产物合成的过程中不能得到预期的效果。第二种制备方法虽然得到广泛应用，但是，三废量大、因而三废治理成本很高，同时设备腐蚀严重，操作危险性较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高收率、高质量制备α-氨基-二烷基取代乙酰胺的新方法，以解决现有合成工艺中存在的原材料消耗高、三废排放量大、设备腐蚀严重和设备利用率低等关键性技术难题。通过深入研究，发明人成功选择一种适宜的催化剂用于碱性双氧水氧化水解制备α-氨基-二烷基取代乙酰胺的反应中，取得满意的效果。
应用本发明提供的制备方法可以制备结构如式(I)的α-氨基-二烷基取代乙酰胺化合物：
本发明提供的技术方案如下：
一种α-氨基-二烷基取代乙酰胺的制备方法，以α-氨基-二烷基取代乙腈为原料，于碱性介质中，在酮类物质或酰胺类物质的催化作用下，经过双氧水氧化水解制得α-氨基-二烷基取代乙酰胺。
实验表明，加入适量的酰胺类物质可以大大促进反应的进行，无论是脂肪酰胺还是芳香酰胺都可以作为反应的催化剂。适宜的酰胺类催化剂选自不含有α-氨基的酰胺类物质，优选的酰胺类物质选自苯乙酰胺、乙酰苯胺或DMF等。用作本发明中催化剂的酮类物质则要求其结构上必须含有甲基，因此优选脂肪族酮作为催化剂，更优选的丙酮或甲乙酮为较理想的催化剂。
具体反应条件如下：每摩尔α-氨基-二烷基取代乙腈加入2.1-2.5摩尔双氧水、0.005-0.1摩尔催化剂，反应介质pH＝9-10；反应温度5-30℃，反应时间6-8小时。
由于加入了适宜的催化剂，反应引发后容易完成，并得到较好的收率和质量水平。从反应结果推测，酰胺类物质对双氧水具有稳定作用，并且酰胺中N上的孤对电子或甲基酮在碱性条件生成的负碳离子均能有效的接收氧化水解过程中形成的氢正离子，促进反应的不断完成。值得说明的是，虽然本发明的目标产物也是一种酰胺，但由于其结构上存在α-氨基，氮上的孤对电子使化合物的电子云分布发生变化，在没有其他酰胺类物质或酮类物质的引发催化情况下，自催化不能取得如期的效果。
控制反应在一定的pH值条件下进行，可以减少双氧水的分解，并保证酮类物质或酰胺类物质的催化效果。更适宜的pH值为9.2-9.5。
按照本发明提供的制备方法，采用酮类物质或酰胺类物质作为反应的催化剂，使用过氧化氢作为氧化水解试剂，由α-氨基-二烷基取代乙腈理想的制备了α-氨基-二烷基取代乙酰胺，得到高纯度、高收率的酰胺产物。生产中可以大幅度减少三废排放，降低制备成本，减少设备腐蚀，保证操作安全，实际应用取得了显著的效果。
具体实施方式
以下具体实施例和对照例用于进一步说明本发明。
实施例1
250毫升三口瓶中加入2-氨基-2，3-甲基丁腈23克(0.2摩尔)，水30毫升，苯乙酰胺0.2克，搅拌降温至5℃，在5-10℃条件下同时滴加30％氢氧化钠20克(约0.22摩尔)和25％双氧水60克(0.44摩尔)，控制pH值在9-10之间，约1小时加完，于5-10℃保温反应4小时，之后自然升温至20-25℃，并保持1小时，色谱跟踪分析至原料转化完全，反应结束。反应液用二氯甲烷萃取3次，每次用量100克。合并萃取液并脱出二氯甲烷得到2-氨基-2，3-甲基丁酰胺25.3克，白色固体，GC分析含量97.8％，熔点：73-76℃，收率95.2％。
产物的化学结构经核磁和红外分析鉴定如下。
核磁：1H-NMR(CDCI3，300MHz)δ0.887(q 6H J＝6.6，12.6)，1.271(s 3H)，2.189(m 1H)。红外：IR(KBr)3240，3220，3120，2880，2670，1660，1580，1440，880，580cm-1。
实施例2
250毫升三口瓶中加入2-氨基-2，3-甲基丁腈23克(0.2摩尔)，水30毫升，丙酮1.0克，搅拌降温至5℃，在5-10℃条件下同时滴加30％氢氧化钠20克(约0.22摩尔)和25％双氧水65克(0.48摩尔)，控制pH值在9-10之间，约1小时加完，相同温度下保持4小时，之后自然升温至20-25℃，并保持1小时，色谱跟踪分析至原料转化完全，反应结束。后处理同实例1，得到2-氨基-2，3-甲基丁酰胺25.1克，白色固体，GC分析含量98.0％，熔点：74-76℃，收率94.6％。
实施例3
250毫升三口瓶中加入2-氨基-2，3-甲基丁腈23克(0.2摩尔)，水30毫升，乙酰苯胺0.5克，搅拌降温至5℃，在5-10℃条件下同时滴加30％氢氧化钠20克(约0.22摩尔)和25％双氧水60克(0.44摩尔)，控制pH值在9-10之间，约1小时加完，相同温度下保持4小时，之后自然升温至20-25℃，并保持1小时，色谱跟踪分析至原料转化完全，反应结束。后处理同实例1，得到2-氨基-2，3-甲基丁酰胺26克，白色固体，GC分析含量97.1％，熔点：74-76℃，收率97.1％。
产品化学结构分析结果同实施例1。
对照实施例1
无催化剂的反应：250毫升三口瓶中加入2-氨基-2，3-甲基丁腈23克(0.2摩尔)，水30毫升，搅拌降温至5℃，在5-10℃条件下同时滴加30％氢氧化钠67克(约0.5摩尔)和25％双氧水165克(1.21摩尔)，控制pH值在9-10之间，约2小时加完，相同温度下保持4小时，之后自然升温至20-25℃，并保持2小时，色谱跟踪分析至原料和产品比例不再改变，终止反应。后处理同实例1，得到油状物16克，其中2-氨基-2，3-甲基丁酰胺含量57.8％，2-氨基-2，3-甲基丁腈含量38％；2-氨基-2，3-甲基丁酰胺收率35.6％，原料转化率73％。
对照实施例2
硫酸法工艺：参照文献US4460776和GB2174395并优化。
250毫升三口瓶中加入浓硫酸100克(1.0摩尔，98％)，降温至5℃，在5～10℃条件下滴加2-氨基-2，3-甲基丁腈25克(0.2摩尔)，约2小时加完，加完后升至室温保持1小时，室温下滴加20％的氨水1000克，达到pH＝10，加完后室温下继续反应2小时，色谱跟踪分析至原料转化完全。反应液用二氯甲烷萃取3次，每次用量200克。合并萃取液并脱出二氯甲烷得到2-氨基-2，3-甲基丁酰胺23.4克，淡黄色固体，GC分析含量94.3％，熔点：68-74℃，收率84.9％。原料转化率98％。
Claims (1)
1.一种α-氨基-二烷基取代乙酰胺的制备方法，以α-氨基-二烷基取代乙腈为原料，于碱性介质中，在酰胺类物质的催化作用下，经过双氧水氧化水解制得α-氨基-二烷基取代乙酰胺；所述烷基选自相同或不同的C1-C4烷基；所述的催化剂选自结构上不含有α-氨基的酰胺类物质；每摩尔α-氨基-二烷基取代乙腈加入2.1-2.5摩尔双氧水、0.005-0.1摩尔催化剂，反应介质pH＝9-10；反应温度5-30℃，反应时间6-8小时；所述的催化剂选自苯乙酰胺、乙酰苯胺。
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