一种制备吡咯烷酮类化合物的方法技术

本发明专利技术提供一种制备吡咯烷酮类化合物的方法，将4，5

【技术实现步骤摘要】
一种制备吡咯烷酮类化合物的方法


[0001]本专利技术涉及吡咯烷酮类化合物的合成领域，尤其是涉及一种基于催化4，5
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二氢
‑6‑
甲基
‑
3(2H)
‑
哒嗪酮及其衍生物还原脱氮制备5
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮或5
‑
苯基
‑2‑
吡咯烷酮的方法。

技术介绍

[0002]含氮化合物在医药、农药、聚合物和其他功能性材料合成方面具有重要作用，如排名前200的药物小分子中80％均为含氮化合物，因而通过开发构建一种绿色、高效的方法从可再生生物质原料中获取含氮化合物是目前的研究热点之一。4，5
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二氢
‑6‑
甲基
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3(2H)
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哒嗪酮是一种含氮平台化合物，在以生物质平台化合物乙酰丙酸和水合肼为原料、水为溶剂的条件下，室温下搅拌便可快速得到。4，5
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二氢
‑6‑
甲基
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3(2H)
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哒嗪酮是一种有潜力的含氮化合物平台分子，将其通过化学转化制得其他含氮药物分子，有利于缓解社会各行业对含氮化合物需求的压力。
[0003]吡咯烷酮作为一类含氮分子，是很多药物、油墨、纤维燃料、气溶胶等领域的重要合成材料，也可直接作为表面活性剂和溶剂使用。通常情况下，以生物质来源的乙酰丙酸或酮酸为原料，以H2、甲酸或氢硅烷为氢源，以氨水或甲酸铵为氨源，在均相或非均相金属催化剂催化条件下，通过还原胺化或酰胺化过程制备吡咯烷酮。其反应路径主要是乙酰丙酸的酮羰基先胺化形成亚胺，然后加氢生成γ
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氨基戊酸，最后再通过分子内酰胺化形成5
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮。在以H2为氢源的条件下，近些年国内外科研工作者发展了Pt/P
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TiO2(J.Am.Chem.Soc.，2019，141，4002
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4009)、Pt
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MoOx/TiO2(ACS Catal.2014，4，3045
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3050)、Pt/TiO2(ACS Sustainable Chem.Eng.2018，6，16637
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16644)、Ru/TiO2(ACS Catal.2015，5，5812
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5821)等催化剂，在温和条件下(120℃，P(H2)≤1MPa)实现了良好的5
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甲基
‑2‑
吡咯烷酮收率。但贵金属对乙酰丙酸与胺形成的产物亚胺具有较高的化学吸附性，导致其易于缩合形成不需要的副产物。此外，贵金属催化剂成本高限制了其进一步的工业应用。这些局限性促使科研工作者不断开发新型非均相廉价金属催化剂并探索新反应路径，以期存温和条件下获得高产率的吡咯烷酮。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种新型的制备吡咯烷酮类化合物的路径，主要通过催化4，5
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二氢
‑6‑
甲基
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3(2H)
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哒嗪酮及其衍生物还原脱氮获得，在特定催化体系下得到高产率的5
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甲基
‑2‑
吡咯烷酮或5
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苯基
‑2‑
吡咯烷酮。
[0006]为了实现上述目的，采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种制备式I所示的吡咯烷酮类化合物的方法，反应路线如下：
[0008][0009]其中，R1选自C1
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C4烷基、5
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7元芳基，优选甲基、苯基；
[0010]R2选自H、C1
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C4烷基、C1
‑
C4烷基酰基、5
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7元芳基，优选H、甲基、乙基、丙基、丁基、乙酰基、苯基；
[0011]包括以下步骤：将原料式II所示的哒嗪酮类化合物、反应溶剂和骨架催化剂混合均匀后，加入到不锈钢高压反应釜中，充入氢气，在一定氢气压力、温度等反应条件下催化哒嗪酮类化合物还原脱氮制得式I所示的吡咯烷酮类化合物，其中所述骨架催化剂选自Raney Ni、Raney Cu、Raney Co、CuZnAl中的一种或几种。
[0012]所述哒嗪酮化合物包括但不限于4，5
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二氢
‑6‑
甲基
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3(2H)
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哒嗪酮4，5
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二氢
‑6‑
苯基
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3(2H)
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哒嗪酮2
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乙酰基
‑6‑
甲基
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4，5
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二氢哒嗪
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3(2H)
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酮(2
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乙酰基
‑6‑
甲基
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4，5
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二氢
‑
3(2H)
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哒嗪酮)6
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甲基
‑2‑
苯基
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4，5
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二氢哒嗪
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3(2H)
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酮2，6
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二甲基
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4，5
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二氢哒嗪
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3(2H)
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酮2
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乙基
‑6‑
甲基
‑
4，5
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二氢哒嗪
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3(2H)
‑
酮2
‑
丙基
‑6‑
甲基
‑
4，5
‑
二氢哒嗪
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3(2H)
‑
酮2
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丁基
‑6‑
甲基
‑
4，5
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二氢哒嗪
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3(2H)
‑
酮
[0013]优选地，式II所示的哒嗪酮类化合物为4，5
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二氢
‑6‑
甲基
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3(2H)
‑
哒嗪酮，式I所示的吡咯烷酮类化合物为5
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甲基
‑2‑
吡咯烷酮。
[0014]在一些实施方式中，反应温度为130
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170℃，例如140、150、160℃。
[0015]在一些实施方式中，反应时间为1
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6h，例如1、2、3、4、5、6h。
[0016]在一些实施方式中，氢气压力为1
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30bar，例如1、5、10、20、30bar。
[0017]在一些实施方式中，反应溶剂选自甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、1，4...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备式I所示的吡咯烷酮类化合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：其中，R1选自C1
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C4烷基、5
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7元芳基，优选甲基、苯基；R2选自H、C1
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C4烷基、C1
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C4烷基酰基、5
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7元芳基，优选H、甲基、乙基、丙基、丁基、乙酰基、苯基；将原料式II所示的哒嗪酮类化合物、反应溶剂和骨架催化剂混合，充入氢气进行反应，制得式I所示的吡咯烷酮类化合物，其中所述骨架催化剂选自Raney Ni、Raney Cu、Raney Co、CuZnAl中的一种或几种。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆强，陈佳月，黄耀兵，张璇，颜夏芸，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：