β-烯胺酮是合成肽[1]、生物碱[2～5]和吡唑[6]等生物活性和药理活性物质的重要中间体,该类化合物的合成一直是人们研究的焦点[7,8].β-烯胺酮的传统合成方法是在盐酸等质子酸催化下1,3-二羰基化合物和胺反应,将反应中生成的水蒸出提高产率,但该法存在反应温度高、产率低、污染环境和后处理麻烦等缺点.因此,人们对β-烯胺酮的合成方法和高效催化剂进行了广泛深入的研究,已报道的部分催化剂有:CuCl[9],CeCl3•7H2O[10],NaAuCl4合成方法上报道有微波[27]和超声波[28,29]高频振荡技术[30]等作为辅助手段,这些研究都取得了较满意的结果.但改进的催化体系均存在一些缺点,如反应时间长,产率低,反应条件苛刻,催化剂价格较昂贵,使用挥发溶剂且不具经济性.因此,开发高效、廉价的催化剂,应用于催化胺与1,3-二羰基化合物的缩合反应,具有重要的理论和现实意义。
本文首次将ZSM-5分子筛应用催化该反应得到了比较理想的结果.ZSM-5作为一种无毒、廉价催化剂被广泛应用于有机合成反应[31,32],ZSM-5分子筛被认为是目前最具工业应用前景的催化剂,是一种具有独特的三维孔道结构、高比表面积和良好的择形性的固体酸催化剂,同时ZSM-5分子筛具有良好的耐酸性、热稳定性、水蒸气稳定性.并且ZSM-5分子筛价格便宜、易于回收、绿色环保,在使用过程中安全、稳定、操作简便.合成路线如Eq.1所示。

1结果与讨论

β-烯胺酮及其衍生物的合成方法有很多种,但是大部分局限性比较大,我们选用价格便宜,易回收的ZSM-5分子筛作为催化剂,取得了非常好的效果,以对甲苯胺和乙酰丙酮反应为例探究了ZSM-5分子筛硅铝比和乙酰丙酮用量对反应的影响,ZSM-5分子筛硅铝比越大酸性越强,不同硅铝比的ZSM-5催化合成β-烯胺酮的结果。
随着硅铝比的增加反应收率逐渐升高,但是达到硅铝比50以后对产率的影响不大,由此可见酸性大小对反应的影响较大,但是当酸性增加到一定程度后即不在是反应的主要影响因素.在此基础上选用硅铝比80的ZSM-5分子筛继续以对甲苯胺和苯甲酰丙酮考察了ZSM-5分子筛用量对催化反应的影响。

催化剂的量增加到0.15g以上后可能由于催化剂量的增加导致对产品的吸附使得产率的下降,我们选用催化剂的用量为0.15g.在优化的反应条件下,对0.15g硅铝比80的ZSM-5催化剂进行了回收套用实验见表3,套用5次未见催化剂活性明显下降,并对回收的催化剂与催化剂原样进行对比,见图2.通过对比发现,由于在催化反应过程中的搅拌作用使得催化剂颗粒更加细小,其粉末衍射强度有所减弱,但是两者的粉末衍射位置几乎是完全一致的,这说明催化剂在反应前后的结构并没有变化。
为进一步验证反应的可行性,我们对底物进行拓展,并对部分化合物进行放大10倍实验(表4).3d,3e,3g,3j,3k,3o为未见报道化合物.通过1HNMR可以清楚地分辨出乙酰丙酮和苯甲酰丙酮与胺生成的产物为顺式,N—H吸收峰受分子内氢键影响出现在低场,而环酮1,3-环己二酮和5,5-二甲基-1,3-环己二酮与胺反应生成产物N—H吸收峰出现在高场,可能是由于六元环的张力分子内不能形成氢键。
2结论

本文首次报道ZSM-5分子筛催化伯胺与1,3-二羰基化合物缩合生成β-烯胺酮.该方法反应试剂易得、操作方法简单、后处理方便、反应条件温和、操作简单、催化剂廉价易得且能回收套用.为β-烯胺酮类化合物的合成寻找到了一种简捷绿色的方法。

3实验部分

3.1仪器与试剂

WPS-1型数字熔点仪(温度计未校正);Bruker核磁共振仪(TMS为内标,400Hz);BRUKERD8ADVANCE型X射线衍射仪(扫描电压电流分别为40kV,40mA,λ＝0.15418nm,扫描范围2θ＝5°～80°).PE-2400型元素自动分析仪;所用试剂均为AR级,ZSM-5分子筛外购与南开大学催化剂厂(120目).

3.2实验方法

3.2.1β-烯胺酮3合成步骤

在25mL的反应瓶中加入对甲苯胺(2mmol,214mg)、乙酰丙酮(2.2mmol,220mg)、0.15g硅铝比80的ZSM-5分子筛,无水乙醇10mL,室温下搅拌,TLC监测反应进程,10h后原料反应完全,停止反应,加热反应液后趁热抽滤回收催化剂,少量热乙醇洗涤催化剂,合并滤液,将滤液减压浓缩后经柱层析分离[V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)＝5∶1],得烯胺酮化合物3a。