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烯丙胺的合成方法和应用

发布日期:2019/1/10 15:19:57

背景及概述[1][2]

烯丙胺又叫烯丙基胺,常温下为无色液体,是最简单的稳定不饱和胺。烯丙胺是一种多用途的有机合成中间体和合成高分子材料很好的单体,既可以用做钢酸洗时的缓蚀剂,制造树脂及利尿药,又可以与苯胺反应生成喹啉,其盐酸盐聚合得到的聚烯丙基胺还可以用于制备微胶囊、高分子荧光探针及高分子催化剂载体等。

合成方法[1][2]

合成路径1:烯丙基氯在乙醇中发生氨解反应制备烯丙基胺

20℃下向乙醇中通入氨气使其饱和,并加入CuCl(34mg,0.36mmol)和烯丙基氯(0.7g,12mmol),于高压反应釜中搅拌反应,温度45℃,压力0.6MPa,8h后冷却至室温,缓慢释压,GC-MS分析显示,产物中烯丙胺占67.6%,二烯丙基胺占24.2%,三烯丙基胺占8.2%。该体系中发生的反应如下。

合成路径2. 烯丙基氯和环六亚甲基四胺在乙醇中反应生成烯丙胺

500ml三颈烧瓶中加入烯丙基氯(11.6g,0.15mol),环六亚甲基四胺(20g,0.14mol),0.6g催化剂KI和300ml乙醇,40℃下搅拌反应10h,再加入60ml浓盐酸,继续反应10h后,减压除去溶剂,再向反应体系中加入NaOH溶液,收集固体,无水硫酸钠干燥,得6.7g产物,GC-MS分析显示产物是纯净的烯丙胺。反应路径如下图所示。该反应产物组成与反应物的摩尔比有关,具体见下表。

应用领域[3][4][5][6]

1. 合成聚烯丙胺

由烯丙基胺合成聚烯丙基胺一直是研究热点。聚烯丙基胺是一种带有大量极性氨基基团的水溶性聚合物,在不同领域有着广泛的应用,比如水处理、纺织工业、添加剂和吸附剂等领域。然而,连接有氨基的烯丙基类单体,聚合过程存在着衰减链转移现象,氨基氮上孤电子对和自由基发生共轭,使自由基失活。因此,很难直接由烯丙基胺单体聚合而得到高分子量的聚烯丙基胺。为了获得大分子量的聚烯丙基胺,很多研究人员在聚合方面做出努力,如通过聚丙烯腈的加氢方法获得聚烯丙基胺、通过使用偶氮类引发剂,引发烯丙基胺单体聚合,从而获得聚烯丙基胺等等。由烯丙基胺盐盐酸盐制备聚烯丙基胺的聚合过程如下图所示。具体步骤是:在100mL的三口瓶中加入适量的烯丙基胺,冰浴,搅拌下缓慢滴加盐酸,直至混合液pH为6,获得烯丙基胺盐酸盐,将烯丙基胺盐酸盐的部分水分减压蒸去,通氮搅拌数分钟后,加入引发剂(NH42S2O8和NaHSO3(摩尔比为1:1)在50℃下搅拌聚合30h。聚合结束后,将聚合物用去离子水稀释,并滴加三乙胺直至pH为10左右。之后将聚合物缓慢的滴加到大量甲醇中沉淀,搅拌,过滤,用甲醇洗涤3次,得到淡黄色的固体。将固体溶解在去离子水中,并缓慢通过充满离子交换树脂的柱子,得到的混合液经过蒸馏,甲醇沉淀,过滤洗涤,真空烘干后,得到聚烯丙基胺。

2. 手型烯丙基胺的合成

很多天然产物中都含有烯丙基胺片段,因此,手性烯丙基胺是有机合成的一个重要目标。除此之外,由于双键可以被氧化、还原和官能团化等,手性烯丙基胺还是有机合成和工业生产中一类很重要的中间体,可以应用于氨基酸-3、生物碱等具有重要生理活性化合物的合成之中。因此,手性烯丙基胺的合成已成为有机合成化学的热点研究课题之一,目前常见的手性烯丙基胺反应主要有烯丙基胺化反应、Overman重排、由炔类制备手性烯丙基胺等方法。

2.1钯催化或钇催化的烯丙基胺化反应

烯丙基胺化反应是合成手性烯丙基胺中最常用的方法,主要通过功能化烯烃链烯丙基胺,一般用钯催化或钇催化。如Pd/(S)-BNAP(S)的催化体系对几种很难反应的胺均有很好的催化效果。比如,对于一级胺的苯胺和烯丙基胺,反应产物的ee值达到95%和94%。

2.2 Overman重排制备手性烯丙胺

从烯丙醇出发,经由钯催化的[3,3]重排制备手性烯丙基胺的反应,条件温和,产率高,并有很好的对映选择性。由于烯丙醇容易获得,所以这类反应引起人们广泛的关注。Overman重排经历了环化重排的机理,先是钯配位到烯键上,然后亚胺上的氮原子进攻钯配位的烯键,最后是二价钯脱去,形成产物。反应机理如下。

2.3 由炔烃制备手性烯丙基胺

炔烃可以很方便的制备出烯烃上有支链取代基的手性烯丙基胺。如在Cp2ZrCl2的催化下由炔烃合成手性胺。反应如下。

3. 烯丙基类抗真菌药物

广义来说,烯丙胺是一类含有烯丙基取代的胺类化合物。烯丙胺类抗真菌药物是从杂环螺旋萘Heteroeylic Spironaphene衍生出来的一类高效、低毒的抗真菌药,抗真菌谱包括曲霉菌、念珠菌和申克孢子菌。目前已上市的主要有萘替芬、特比萘芬、丁萘芬、SDZ-B7-46g和托萘酯。其结构如下图所示。

烯丙胺类抗真菌药分子结构中均含有烯丙胺这一特异性基因。该类化合物的作用机制为作用于单一的真菌酶-鲨烯环氧化酶,阻断鲨烯环氧化导致羊毛甾醇来源的峡乏,产生鲨烯堆积。烯丙胺的杀灭真菌作用,似乎不是由于麦角甾醇的缺乏,而是由于鲨烯在细胞内大量的堆积的缘故。也可能由于细胞膜类甾醇含量的改变而中断了壳质的合成。哺乳类胆固醇的生物合成对烯丙胺的敏感性较真菌为小,它抑制细胞色素P450的去甲酶,所以不改变类固醇激素的水平,这正是烯丙胺类抗真菌药物毒副作用较低的原因之一。据报道特比萘芬对真菌酶比对人类体类似酶的选择性高3000倍。

主要参考资料

[1] Tang B T , Zhang S F , Yang J Z . Synthesis of Allylamine in Ethanol[J]. 化工学报, 2005, 56(10):1897-1900.

[2] 唐炳涛, 张淑芬, 杨锦宗, et al. 烯丙基胺的合成研究[J]. 大连理工大学学报, 2004, 44(2):224-227.

[3] 唐东林, 出毅能, 王瞧, et al. 聚烯丙基胺的合成、表征及其与硫化氢反应[J]. 工程科学与技术, 2017(3).

[4] 罗洁, 江焕峰. 手性烯丙基胺的合成进展[J]. 有机化学, 2008, 28(2):187-193.

[5] 张恩娟, 张煜. 烯丙胺类抗真菌药物研究进展[J]. 中国药业, 1999(6):11-12.

[6] 张红, 白东鲁. 抗真菌药物的研究及临床应用近况[J]. 医药导报, 1998(5):284-285.