1-苄基-2,3-环氧正丙基-氨基甲酸叔丁酯的合成及其应用

基本描述

1-苄基-2,3-环氧正丙基-氨基甲酸叔丁酯呈白色固体，其CAS号是98737-29-2，分子式为C15H21NO3以及分子量是263.33g/mol。熔点是125-127°C(lit.)，比旋光度是-7°(23℃,c=0.6,CH3OH)，沸点是398.8±25.0°C(Predicted)，密度为1.118±0.06g/cm3以及酸度系数(pKa)是12.19±0.46。1-苄基-2,3-环氧正丙基-氨基甲酸叔丁酯是一种绿色的化工原料，常用在医药、溶剂、工业清洗剂、涂料等领域[1-2]。

图1 1-苄基-2,3-环氧正丙基-氨基甲酸叔丁酯的结构式。

合成

图2 1-苄基-2,3-环氧正丙基-氨基甲酸叔丁酯的合成路线[3]。

将化合物7 (3.0 g, 10.0 mmol)和KOH (1.68 g, 30.0 mmol)分别加入20 mL乙醇中，冷却至约5℃。通过搅拌，将乙醇中的KOH逐渐加入到混合物中。反应再搅拌1小时，然后在真空中浓缩。将粗混合物溶于40 mL乙酸乙酯中，用水(30 mL)和盐水(30 mL)洗涤，在Na2SO4上干燥，过滤，并在真空中浓缩以给予。白色固体，产率2.42 g, 92%。1 h NMR (TMS 400 MHz, CDCl3)δ(ppm) 1.38(年代,9 h), 2.76 (br, 1小时),2.78 - -2.81 (m, 1 h), 2.87 - -2.99 (m, 3 h), 3.70(年代,br, 1 h), 4.49(年代,br, 1 h), 7.21-7.31 (m, 5 h)。13C NMR (CDCl3) δ (ppm) 28.3, 37.6, 46.9, 52.6, 53.2, 79.6, 126.7, 128.6, 129.5, 136.8, 155.3。ESI-MS: C15H21NNaO3 [M+Na]+，分子量为286.1414，进一步确证该化合物是1-苄基-2,3-环氧正丙基-氨基甲酸叔丁酯。

图3 1-苄基-2,3-环氧正丙基-氨基甲酸叔丁酯的合成路线[4]。

OsO4溶液(1.2 ml 2.5%的丁醇溶液)和n -甲基吗啡啉n -氧化物(2.46 g, 18.19 mmol)。反应混合物在室温下搅拌过夜。24小时后，混合物在乙酸乙酯(100 ml)和盐水(30 ml)之间分配。分层分离，水相用乙酸乙酯(3x25 ml)萃取。组合有机相用10% NaHSO3 (2x40 ml)、10% KHSO4 (2x40 ml)和盐水(40 ml)洗涤，在无水Na2SO4上干燥，蒸发。HPLC(柱上升RP酰胺，4.6x150mm, 35% IZ/ACN+0.01% H3PO4)显示非对映体21和22的混合物为1:8 8。反应混合物经硅胶层析(乙酸乙酯/聚乙烯1:2洗脱)纯化。分离的非对映体21 (0.96 g)和22 (1.51 g)均为白色无色固体。化合物21:1H- nmr (CDCl3, 400 MHz, ppm): δ 1.41 (s, 9H)， 2.92 (d, J = 7.7 Hz, 2H)， 3.45-3.61 (m, 2H)， 3.67 (dt, J = 6.6和1.9 Hz, 1H)， 3.88-4.00 (m, 1H)， 4.80(未解决的d, 1H)， 7.19-7.25 (m, 3H)， 7.27-7.33 ppm (m, 2H)。找到m/z 304 [m +Na]+。化合物22:1H- nmr (CDCl3, 400 MHz, ppm): δ 1.38 (s, 9H)， 2.91 (dd, J = 14.1和7.8 Hz, 1H)， 3.10 (dd, J = 14.2和3.8 Hz, 1H)， 3.32-3.42 (m, 1H)， 3.59-3.72 (m, 2H)， 3.77-3.87 (m, 1H)， 4.56 (d, J = 7.9 Hz, 1H)， 7.21-7.35 ppm (m, 5H)。找到m/z 304 [m +Na]+。然后继续用己二醇(21)(0.60 g, 2.13 mmol)与叔丁基二甲基硅氯(1.1 eq)和甲磺酰氯(1.2 eq)合成。产品被分离得到白色固体。产量0.42 g(31%)，确定为1-苄基-2,3-环氧正丙基-氨基甲酸叔丁酯。1H- nmr (CDCl3, 400 MHz, ppm): δ 1.39 (s, 9H)， 2.74-2.78 (m, 1H)， 2.80 (t, J = 4.4 Hz, 1H)， 2.83-2.94 (m, 2H)， 2.98 (dd, J = 14.0和5.1 Hz, 1H)， 3.70 (br s, 1H)， 4.44 (br s, 1H)， 7.18-7.36 ppm (m, 5H)。找到m/z 264 (m +H)+。

图4 1-苄基-2,3-环氧正丙基-氨基甲酸叔丁酯的合成路线[5]。

向合适的反应器中加入二醇（10.2克，36.4毫摩尔）、二丁基氧化锡（181毫克，0.73毫摩尔）、甲苯磺酰氯（8.30克，43.5毫摩尔）和NMP（50毫升）。在N2下，在20-30℃下加入NEt3（6.1毫升，43.9毫摩尔），并在该温度下搅拌混合物1小时。在20-20℃下加入H2O（100毫升），并在此温度下搅拌1小时。过滤混合物，用25%MeOH水溶液（60ml）洗涤滤饼。将湿滤饼在40-50°C下减压干燥，得到灰白色固体的甲苯磺酰化合物。[0106]向合适的反应器中加入上一步保留的甲苯磺酸酯、甲醇（120 mL）和25%NaOH/MeOH溶液（44 mmol），温度为20-30℃，在N2下。在20-30℃搅拌1小时后，将混合物冷却至0-10℃，在0-10℃下加入H2O（240 mL），并在此温度下搅拌10分钟。过滤混合物，用25%MeOH水溶液（180ml）洗涤滤饼。将湿滤饼在40-50°C下减压干燥，得到白色粉末状的环氧化物8（8.32g，87%产率，从7分两步）。1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ7.36-7.24（m，5H），4.46（br，1H），3.72（br，1 h），2.99（dd，14.0，5.2 Hz，1H）2.95-2.86（m，2H），2.82（dd-J=4.4，4.4 Hz，1H），2.78（br，h），1.41（s，9H）。

应用

1-苄基-2,3-环氧正丙基-氨基甲酸叔丁酯可以用于医药中间体、医药萃取剂，当下很多医学用药生产所用的原料成分中很多含有1-苄基-2,3-环氧正丙基-氨基甲酸叔丁酯，比如用在安普那韦药物和醇镁化合物药物的合成[6-7]。1-苄基-2,3-环氧正丙基-氨基甲酸叔丁酯在环氧聚酰胺涂料的原料可以取代大量的二甲苯，既不会影响涂料的性能，并且可以很大程度地减少涂料中的有害物质释放而生成臭氧的量。1-苄基-2,3-环氧正丙基-氨基甲酸叔丁酯可以降低涂料的黏度，比如用在聚氨酯涂料和醇酸涂料等。其涂料一般在装饰和工业上应用广泛[8-9]。在环氧聚酰胺涂料的原料可以取代大量的二甲苯，既不会影响涂料的性能，并且可以很大程度地减少涂料中的有害物质释放而生成臭氧的量。1-苄基-2,3-环氧正丙基-氨基甲酸叔丁酯可以降低涂料的黏度，比如用在聚氨酯涂料和醇酸涂料等。其涂料一般在装饰和工业上应用广泛。此外，1-苄基-2,3-环氧正丙基-氨基甲酸叔丁酯一般是属于溶剂型的工业清洁剂，与氯化溶剂、烃类溶剂有相似的溶解功效，但不会破坏臭氧层，能用在工业上相关设备的清洗以及一些金属的脱脂等，因此是以溶剂型清洗为主[10-12]。

由于1-苄基-2,3-环氧正丙基-氨基甲酸叔丁酯的特殊属性，并且在各个领域都可以应用到。因此1-苄基-2,3-环氧正丙基-氨基甲酸叔丁酯的生产方法需要再加以改进，找到更为高效、绿色、经济的生产方式和工艺过程,使未来的1-苄基-2,3-环氧正丙基-氨基甲酸叔丁酯的工艺流程操作更为成熟，向着更为绿色、环保的工业生产原料方向发展[13]。从而突显出1-苄基-2,3-环氧正丙基-氨基甲酸叔丁酯作为很多产品生产中间体的优势，市场需求量也会随之增加。

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