2-甲基戊-4-烯-2-胺鹽酸鹽的合成

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Curtis重排反應合成得到目標化合物2-甲基戊-4-烯-2-胺鹽酸鹽，產(chǎn)物結構經(jīng)1H NMR及ESI-MS確證，同時考察了影響反應的因素，優(yōu)化反應條件：物料比n（DPPA）： n（2，2-二甲基-4-戊烯酸）=1.1 ： 1;反應溫度80℃;反應時間3 h。在優(yōu)化條件下，反應收率為83.2%。

關 ?鍵 ?詞：脂肪胺;Curtis重排反應;疊氮磷酸二苯酯;合成

中圖分類號：TQ 463 ? ? ? ?文獻標識碼： A ? ? ? 文章編號：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

脂肪胺是一類化學性質(zhì)活潑且具有重要用途的化工原料[1]，被廣泛地應用于如藥物、染料、燃料、防凍劑、超導材料、緩蝕劑、潤滑劑、阻蝕劑、阻聚劑等各個領域[2-10]。

目前，關于脂肪胺的合成主要有以下方法：通過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制備脂肪胺[15]，如圖2所示;以鹵代烷為原料通過Gabriel合成法合成脂肪胺[16]，如圖3所示;以α-烯烴為原料經(jīng)胺化反應合成脂肪胺[13，14];將脂肪腈類化合物還原制備脂肪胺[17];經(jīng)硝基烴的還原反應合成脂肪胺[18]。羧酸化合物通過Curtis重排反應制備胺類化合物也是有機合成中胺類化合物非常有效的制備方法，被廣泛地應用于藥物合成中[19，20]。

以2，2-二甲基-4-戊烯酸為原料，經(jīng)過Curtis重排制備2-甲基戊-4-烯-2-胺鹽酸鹽，產(chǎn)物結構經(jīng)1H NMR及ESI-MS確證。同時考察了影響反應的因素，優(yōu)化了反應條件，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 ?實驗部分

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;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Waters公司;400 MHz核磁共振儀（TMS為內(nèi)標，CDCl3為溶劑），德國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任公司;RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器有限責任公司。

1.2 ?合成方法

1.2.1 ?合成路線

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，合成得到2-甲基戊-4-烯-2-胺，再經(jīng)酸化得目標化合物2-甲基戊-4-烯-2-胺鹽酸鹽，合成路線如圖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3 h，TLC監(jiān)測反應結束后，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1 h。反應結束后，減壓旋蒸，所得粗品用30 mL水稀釋，再用乙酸乙酯萃?。? × 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 反應機理

合成2-甲基戊-4-烯-2-胺的機理為Curtis重排反應，如圖5所示。Curtis重排反應是一類親核重排反應，反應中，羧酸與疊氮化物作用生成酰基疊氮化物，再重排為異氰酸酯，異氰酸酯在加熱條件下釋放一分子氮氣，得到少一個碳的伯胺，此步反應應無水參與。該反應是經(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?；B氮中間體，避免了疊氮鈉的易爆危險性。

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重排反應和成鹽反應可以合二為一，簡化了后處理流程。

2 ?結果與討論

2.1 ?DPPA用量對產(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，因而在反應中DPPA的用量對反應具有重要影響。

當固定反應溫度為80℃，反應時間為4 h時，研究DPPA用量對產(chǎn)物收率的影響。結果如表1所示。

由表可見：當DPPA用量為n（DPPA）： n（2，2-二甲基-4-戊烯酸）= 1.0 ： 1時，產(chǎn)物收率僅為77.5 %，TLC監(jiān)測原料也不能反應完全。提高DPPA的用量為1.1： 1時，收率升高到83.2%，當n（DPPA）： n（2，2-二甲基-4-戊烯酸）= 1.2 ： 1時，收率沒有明顯提高，繼續(xù)增加DPPA用量至1.3 ： 1時，收率開始降低。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 ?反應溫度對產(chǎn)物收率的影響

反應溫度是影響反應的重要因素，對于簡單基元反應而言，符合一般規(guī)律，即，溫度升高反應速率加快。在確定DPPA用量為n（DPPA）： n（2，2-二甲基-4-戊烯酸）= 1.1 ： 1;當固定反應時間為4 h時，考察反應溫度對產(chǎn)物收率的影響，結果如表2所示。

由表可知：當反應在70℃下進行，產(chǎn)物收率僅為74.0%，升高溫度到80℃時，收率提高到82.5%，繼續(xù)升高到90℃時，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^高，不利于產(chǎn)物形成，最終確定80℃為最佳反應溫度。

2.3 ?反應時間對反應收率的影響

在確定DPPA用量為n（DPPA）： n（2，2-二甲基-4-戊烯酸）= 1.1 ： 1，反應溫度80℃時，考察反應時間對收率的影響，結果如表3所示。

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

2.4 ?標題化合物1H NMR分析

對標題化合物的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，為兩個甲基峰（-C（CH3）2）。

3 ?結論

本文報道一種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Curtis重排反應得到目標化合物，結構經(jīng)1H NMR及ESI-MS確證，同時考察了影響反應的因素，優(yōu)化反應條件：DPPA用量n（DPPA）： n（2，2-二甲基-4-戊烯酸）= 1.1 ： 1;反應溫度為80℃;反應3 h。在優(yōu)化條件下，反應收率為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。

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