丁二酰亚胺基离子液体及用其催化合成喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮的方法技术

本发明专利技术涉及一种丁二酰亚胺基离子液体以及利用其催化二氧化碳与邻氨基苯甲腈通过羧环化反应合成喹唑啉

【技术实现步骤摘要】
丁二酰亚胺基离子液体及用其催化合成喹唑啉
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2,4(1H,3H)
‑
二酮的方法


[0001]本专利技术属于环境友好型催化
，具体涉及一种丁二酰亚胺离子液体、制备方法以及利用该离子液体催化二氧化碳和邻氨基苯甲腈反应合成喹唑啉
‑
2,4(1H,3H)
‑
二酮的方法。

技术介绍

[0002]目前，CO2作为大气中主要的温室气体，严重影响着地球环境和人类的社会活动，但同时它还是一种廉价丰富的C1资源，可以代替有毒的CO或光气合成许多有高附加值的产品，具有重大的环境和经济意义。CO2与邻氨基苯甲腈的羧环化反应是一种CO2转化的途径之一，而且该反应具有100％的原子利用率。产物喹唑啉
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2,4(1H,3H)
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二酮具有很高的药物活性，在医药、农药及有机合成等方面具有广泛的应用。
[0003]由于喹唑啉
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2,4(1H,3H)
‑
二酮具有重要的经济价值和广泛的应用前景，因此需要进一步提高催化剂的性能，以提高催化产率和降低成本。目前已报道的各种均相和非均相催化剂中，离子液体因其独特的优势在众多催化剂中脱颖而出。近十年来，先后出现了咪唑类、季铵盐和季鏻盐等离子液体，但一般都存在催化活性低、催化条件苛刻和重复使用性能底下等缺点。因此，制备一种能够在温和条件下具有优异催化活性的高效离子液体是十分必要的。

技术实现思路

[0004]为了解决现有合成喹唑啉
‑r/>2,4(1H,3H)
‑
二酮方法中存在催化剂活性低、反应条件苛刻和使用有机溶剂等技术问题，本专利技术目的在于提供一种丁二酰亚胺基离子液体，以及利用丁二酰亚胺基离子液体催化CO2合成喹唑啉
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2,4(1H,3H)
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二酮的方法，该方法可在常压条件下进行，催化活性高，且不需要使用任何助催化剂。
[0005]本专利技术还提供了上述丁二酰亚胺基离子液体的制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种丁二酰亚胺基离子液体，其具有如下所示的任一结构式：
[0008][0009]本专利技术公开了一种上述丁二酰亚胺基离子液体的制备方法，其包括如下步骤：
[0010]将Lewis碱的甲醇溶液和丁二酰亚胺在常温条件下反应10～24h，反应结束后经后处理即得；
[0011]所述Lewis碱和丁二酰亚胺的摩尔比为1∶1～1.2；
[0012]所述Lewis碱为苄基三甲基氢氧化铵、氢氧化胆碱、1,1,3,3
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四甲基胍、1,8
‑
二氮杂双环[5.4.0]十一碳
‑7‑
烯或1
‑
甲基咪唑。
[0013]本专利技术还提供了一种利用上述丁二酰亚胺基离子液体催化合成喹唑啉
‑
2,4(1H,3H)
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二酮的方法，其包括如下步骤：
[0014]将丁二酰亚胺基离子液体与邻氨基苯甲腈类似物按照摩尔比1～4∶4加入带有数显压力表的反应釜中，在溶剂存在下，通入二氧化碳使压力为0.1MPa，然后在温度为50～80℃条件下恒温恒压环加成反应6～10h，反应结束后，经后处理得到喹唑啉
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2,4(1H,3H)
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二酮。
[0015]具体的，所述邻氨基苯甲腈类似物为下述任一结构的化合物：具体的，所述邻氨基苯甲腈类似物为下述任一结构的化合物：
[0016]进一步的，所述溶剂可以为二甲基亚砜(DMSO)、乙腈、四氢呋喃、N,N
‑
二甲基甲酰胺或水等。
[0017]本专利技术提供了一种利用丁二酰亚胺基离子液体催化CO2和邻氨基苯甲腈类似物制备喹唑啉
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2,4(1H,3H)
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二酮的方法，即以丁二酰亚胺基离子液体为催化剂，在温和条件下，不使用助催化剂，使CO2和邻氨基苯甲腈通过羧环化反应合成喹唑啉
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2,4(1H,3H)
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二酮。CO2与邻氨基苯甲腈通过羧环化反应制备喹唑啉
‑
2,4(1H,3H)
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二酮的反应方程式如下：
[0018][0019]式中R为H、m
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F、m
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Cl、m
‑
Br、m
‑
NO2和p
‑
Cl等。
[0020]本专利技术要解决现有利用二氧化碳和邻氨基苯甲腈合成喹唑啉
‑
2,4(1H,3H)
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二酮的方法中存在的催化剂活性低、反应条件苛刻和使用助催化剂等问题。以丁二酰亚胺基离
子液体为催化剂，在70℃和常压条件下，使用100mol％的离子液体催化二氧化碳和邻氨基苯甲腈合成喹唑啉
‑
2,4(1H,3H)
‑
二酮，最高产率可达98.8％。和现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0021]1)本专利技术所提出的丁二酰亚胺基离子液体能够在温和(常压)、无助催化剂条件下高效地催化CO2和邻氨基苯甲腈生成喹唑啉
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2,4(1H,3H)
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二酮。该催化剂能够催化不同邻氨基苯甲腈与CO2的羧环化反应，表现出了优异的普适性；
[0022]2)本专利技术丁二酰亚胺基离子液体催化CO2和邻氨基苯甲腈能够循环使用多次，催化生成喹唑啉
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2,4(1H,3H)
‑
二酮后可以在加入水后使喹唑啉
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2,4(1H,3H)
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二酮和未反应的邻氨基苯甲腈析出，而离子液体溶于水，经过除水和干燥后即可重新得到固体状的离子液体，循环利用性能较好，降低了成本。该催化剂催化CO2与邻氨基苯甲腈的羧环化反应中催化活性高、反应条件温和、无金属，操作安全性高，有非常好的工业应用前景。
附图说明
[0023]图1是实施例1中制备的[BzTMA
+
][Suc
‑
]催化剂的核磁共振氢谱；
[0024]图2是实施例1中制备的[BzTMA
+
][Suc
‑
]催化剂的核磁共振碳谱；
[0025][BzTMA
+
][Suc
‑
]核磁共振氢谱和碳谱的数据如下：[BzTMA
+
][Suc
‑
]：1H NMR(400MHz,D2O)δ7.62
‑
7.21(m,5H,
‑
Ph),4.32(s,2H,
‑
CH2‑
),2.95(s,9H,
‑
CH3),2.39
‑
2.11(m,4H,
‑
CH2‑
CH2‑
).
13...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.丁二酰亚胺基离子液体，其特征在于，具有如下所示的任一结构式：。2.权利要求1所述丁二酰亚胺基离子液体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将Lewis碱的甲醇溶液和丁二酰亚胺在常温条件下反应10~24 h，反应结束后经后处理即得；所述Lewis碱和丁二酰亚胺的摩尔比为1∶1~1.2；所述Lewis碱为苄基三甲基氢氧化铵、氢氧化胆碱、1,1,3,3
‑
四甲基胍、1,8
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二氮杂双环[5.4.0]十一碳
‑7‑
烯或1
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甲基咪唑。3.利用权利要求1所述丁二酰亚胺基离子液体催化合成喹唑啉
‑
2,4(1H,3H)
‑
二酮的方法，其特征在于，包括如下步骤：将丁二酰亚胺基离子液体与邻氨基苯甲腈类似物按照摩尔比1~4∶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李园园，王丽，张敬来，任铁钢，王腾飞，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：