[發(fā)明專利]一種仿生催化斷裂芳基含氮化合物中C-N鍵的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810402124.0
• 申請(qǐng)日: 2018-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN108484504B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 咸漠;于宗江;孫偉之;徐超;翟國(guó)慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號(hào): C07D231/12
• 分類號(hào): C07D231/12;C07C46/02;C07C50/04
• 代理公司: 23211 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉景祥

本發(fā)明公開了一種仿生催化斷裂芳基含氮化合物中C?N鍵的方法，使用金屬卟啉模擬酶仿生催化芳基含氮化合物中C?N鍵斷裂的反應(yīng)體系，涉及催化劑的制備和反應(yīng)體系優(yōu)化。本發(fā)明采用鐵卟啉、錳卟啉和鈷卟啉作為模擬酶，以H₂O₂為氧化劑，分別實(shí)現(xiàn)了催化不同結(jié)構(gòu)的芳基吡唑衍生物C?N鍵斷裂，氮雜環(huán)產(chǎn)物收率最高可達(dá)15.2％，為生物酶催化的4倍，且與硝酸鈰銨氧化的收率(20％)接近。本發(fā)明與傳統(tǒng)氧化劑或過渡金屬催化體系相比具有簡(jiǎn)單、溫和、經(jīng)濟(jì)及綠色的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及仿生催化斷裂芳基含氮化合物中C-N鍵的方法，屬于仿生催化領(lǐng)域。

背景技術(shù)

有機(jī)含氮化合物作為一種重要的生命物質(zhì)和化學(xué)中間體廣泛分布在生物界和自然界中，含氮化合物中C-N鍵的性質(zhì)研究成為有機(jī)化學(xué)、有機(jī)金屬化學(xué)和生物化學(xué)中的熱點(diǎn)。例如蛋白質(zhì)與氨基酸之間的相互轉(zhuǎn)化離不開C-N鍵的形成與斷裂，而且對(duì)人體生命活動(dòng)具有重要作用。國(guó)內(nèi)外對(duì)于C-N鍵構(gòu)建研究較多，方法比較成熟。而C-N鍵斷裂由于氮原子含有孤對(duì)電子，電子云密度較大，C-N鍵的鍵長(zhǎng)較短，不易被極化，反應(yīng)活性較低，含氮基團(tuán)較難離去，斷裂C-N鍵是有機(jī)合成中的一大難題。目前對(duì)于C-N鍵斷裂的研究主要集中于過渡金屬催化，如Wang等人報(bào)道利用Ni催化季銨鹽斷裂C—N鍵的Stille偶合反應(yīng)(Wang,D，etal.Nat.Commun.2016,7,12937)，等人報(bào)道了利用Pd復(fù)合物在水存在下催化三乙胺斷裂C—N鍵(et al.J.Organometallics.2002,21(1),132～137)，但過渡金屬作為催化劑成本較高；強(qiáng)氧化劑催化，如Kronenthal等人用硝酸鈰銨氧化對(duì)甲氧基苯基吖丁啶類底物脫去甲氧基苯基生成苯醌及相應(yīng)的吖丁啶類衍生物(Kronenthal，etal.J.Org.Chem.1982,13(48),Verkade等人用1eq高碘酸在酸性條件下脫掉亞胺類衍生物的對(duì)甲氧基苯基保護(hù)基(Verkade，et al.Tetrahedron Lett.2006,47(46),8109～8113)，但強(qiáng)氧化劑污染環(huán)境不符合綠色化學(xué)發(fā)展的要求；生物酶催化，如Tezel課題組報(bào)道了Pseudomonas sp.BIOMIG1中氧合酶(oxyBAC)的異源表達(dá)可將氯化苯甲羥銨轉(zhuǎn)化為芐基二甲基(Tezel，et al.Environ.Sci.Technol.2017,51(1),175～181)，Balskus課題組在Escherichia coli.中發(fā)現(xiàn)甘氨酰自由基酶(GREs)可以斷裂膽堿中C—N鍵生成三甲胺(Balskus，et al.ACS.Chem.Biol.2014,9(7),1408～1413)，但生物酶作為催化劑易失活且對(duì)底物結(jié)構(gòu)要求專一，仍停留在基礎(chǔ)研究階段。

因此尋找一種簡(jiǎn)單、高效、溫和及經(jīng)濟(jì)的催化C-N鍵斷裂的綠色方法具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡(jiǎn)便、工藝條件溫和、綠色環(huán)保的仿生催化斷裂芳基含氮化合物中C-N鍵的方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：將芳基含氮化合物溶于溶劑中，加入仿生催化劑，然后將過氧化氫溶液滴入反應(yīng)液中啟動(dòng)反應(yīng)，攪拌進(jìn)行氧化斷裂反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束，減壓蒸餾除去溶劑，再用相應(yīng)有機(jī)溶劑溶解后萃取、減壓蒸餾、色譜分離得目標(biāo)產(chǎn)物。

芳基含氮化合物通式其中R選自氫、烷基或苯基，R₁和R₂均選自烷基、苯基、鹵甲基或硝基，X₁～X₄均選自碳或氮；

金屬卟啉催化劑通式其中R₃～R₆均選自羧基、烷基、羥基、烷氧基、硝基或鹵素，M是金屬原子Fe、Mn、Co、Mg、Ni、Cu或Zn。

上述仿生催化斷裂芳基含氮化合物中C-N鍵的方法，其中所述溶劑為乙腈與水的混合液或甲醇與水的混合液；所述有機(jī)溶劑為乙酸乙酯、氯仿或二氯甲烷中的一種或二種以上。