CN101033193A - 一种2－氨基丙醇的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种2－氨基丙醇的合成方法，所述方法包括以下步骤：(1)以环氧丙烷与质量浓度15～38％的盐酸溶液为原料，在无溶剂条件下或者在有机溶剂1中，于－5～85℃下进行开环加成反应，精馏收集β－氯丙醇；(2)β－氯丙醇与过量液氨，在无溶剂条件下或者在有机溶剂2中，在碱金属氢卤酸盐的催化下，于50～200℃下进行氨解反应，制得所述的2－氨基丙醇。本发明所述2－氨基丙醇的合成方法的有益效果主要体现在：1)反应简单，操作方便；2)副产物可回收套用，原子经济性高；3)避免使用昂贵的Raney Ni、NaBH4等还原剂，大大降低了成本，减少了污染物的排放。
Description
(一)技术领域
本发明涉及氧氟沙星抗菌药物的起始原料——2-氨基丙醇的合成方法。
(二)背景技术
氧氟沙星，为第三代喹诺酮类抗菌药，其化学名为(±)-9-氟-2，3-二氢-3-甲基-10-(4-甲基-1-哌嗪基)-7-氧代-7H-吡啶并[1，2，3-de]-[1，4]苯并噁嗪-6-羧酸。其化学结构式为：
氧氟沙星抗菌谱广，尤其对需氧革兰阴性杆菌抗菌活性高，对下列细菌在体外具良好抗菌作用：肠杆菌科的大部分细菌，包括枸椽酸杆菌属、阴沟、产气肠杆菌等肠杆菌属、大肠埃希菌、克雷伯菌属、变形杆菌属、沙门菌属、志贺菌属、弧菌属、耶尔森菌等；对多重耐药菌也具有抗菌活性；对青霉素耐药的淋病奈瑟菌、产酶流感嗜血杆菌和莫拉菌属均具有高度抗菌活性；对铜绿假单胞菌等假单胞菌属的大多数菌株具抗菌作用。氧氟沙星疗效确切，毒副作用低，因此在临床上应用较广，目前国内多采用2-氨基丙醇为起始原料进行工业化生产。
现有技术中，2-氨基丙醇的合成方法主要有以下几种：
一、羟基丙酮氨解法
蒋锦等课题组采用氯丙酮为原料，以碳酸二甲酯为溶剂、KI为催化剂，经乙酸基化后，水解得到羟基丙酮，再经Raney Ni催化下还原氨化制得目标产物1，总收率44％。反应式如下：
该方法所涉及到的羟基丙酮成本较贵，催化剂制备复杂，产品收率不高，因此不适合工业化生产。
二、丙氨酸还原法
该方法是以丙氨酸或丙氨酸衍生物为起始原料，经Raney Ni、NaBH4等还原剂还原得到2-氨基丙醇。这类方法所用到的原料和还原剂价格昂贵，不宜大规模生产。
三、2-氯-1-丙醇氨解法
方法以环氧丙烷与盐酸开环生成2-氯-1-丙醇，然后以2-氯-1-丙醇为原料氨解制得2-氨基丙醇。该工艺解决了上述工艺原料成本过高得问题，而且生产工艺简单，操作条件相对温和，是一条全新的合成工艺，但是也存在不足之处，理论上环氧丙烷与盐酸开环加成主产物为2-氯-1-丙醇，即β-氯丙醇，而实验结果主产物却是α-氯丙醇，反应式如下：
Stewart C A等人的实验结果显示β-氯丙醇和α-氯丙醇的摩尔比为11∶89，国内张胜帮等也报道了上述开环反应，结果显示主要产物也是α-氯丙醇。
(三)发明内容
为解决现有工艺中反应产物的选择性等问题，本发明提供了一种成本低、工艺合理、操作简便、原子经济性高、三废排放量少的2-氨基丙醇的合成方法。
为达到发明目的本发明采用的技术方案是：
一种2-氨基丙醇(式1)的合成方法，所述方法包括以下步骤：(1)以环氧丙烷与质量浓度15～38％的盐酸溶液为原料，在无溶剂条件下或者在有机溶剂1中，于-5～85℃下进行开环加成反应，精馏收集β-氯丙醇(式2)；(2)β-氯丙醇与过量液氨，在无溶剂条件下或者在有机溶剂2中，在碱金属氢卤酸盐的催化下，于50～200℃下进行氨解反应，制得所述的2-氨基丙醇。
所述碱金属氢卤酸盐优选为下列之一：①KI；②NaI；③KBr；④NaBr。
所述步骤(1)中有机溶剂1可选用本领域中常用的适用于开环加成反应的有机溶剂，本发明中优选为下列之一：①异丙醚；②乙醚；③二氯甲烷；④氯仿；⑤四氯化碳；⑥石油醚。
所述步骤(2)中有机溶剂2可选用本领域中常用的适用于氨解反应的有机溶剂，本发明中优选为下列之一：①乙醇；②甲醇；③异丙醇；④正丁醇。
所述步骤(1)中环氧丙烷与盐酸的物质的量之比优选为1∶1～8。
所述步骤(1)中开环加成反应优选在40～68℃下进行。
所述步骤(1)中盐酸的质量浓度优选为30～38％。
所述步骤(2)中氨解反应优选在80～140℃下进行。
所述步骤(2)中β-氯丙醇与液氨的物质的量之比优选为1∶5～35，更优选为1∶15～25；。
本发明中，步骤(1)中生成的副产物α-氯丙醇可经皂化反应生成环氧丙烷，达到循环使用之目的。所述皂化反应可在常压下进行，也可在减压条件下进行。
具体的，所述方法步骤如下：
(1)以环氧丙烷与质量浓度30～38％的盐酸溶液为原料，在无溶剂条件下于40～68℃下进行开环加成反应，反应产物经精馏提取得到β-氯丙醇，α-氯丙醇馏分经皂化反应生成环氧丙烷，循环使用；所述环氧丙烷与盐酸的物质的量之为1∶1～4；
(2)物质的量之比为1∶15～25的β-氯丙醇和液氨，KI或KBr催化下，在无溶剂条件下于80～140℃下进行氨解反应，制得所述的2-氨基丙醇。
本发明所述的2-氨基丙醇的合成方法原理如下：
本发明所述2一氨基丙醇的合成方法的有益效果主要体现在：1)、反应简单，操作方便；2)、副产物可回收套用，原子经济性高；3)、避免使用昂贵的Raney Ni、NaBH4等还原剂，大大降低了成本，减少了污染物的排放。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1：β-氯丙醇的制备
370g浓盐酸加到80g水中配成质量浓度约为30％的盐酸水溶液，预热到50℃，开始滴加冷的200g环氧丙烷，直接滴加到液面下，滴加时温度维持在55～60℃，约45min滴加完毕，搅拌15min，冷却至室温，加入固体无水碳酸钠中和反应液至pH＝7，静置分层，水层待用，油层用无水硫酸钠干燥后过滤，滤液进行精馏，收集到127～130℃馏分即α-氯丙醇180.1g，132～134℃馏分即β-氯丙醇122.0g。
将85g氢氧化钙与100g水混合成石灰乳悬浊液，搅拌预热至100℃左右，另将馏分α-氯丙醇180.1g加到上述水层中，搅拌预热至90℃，然后滴加到悬浊液中，滴加时保持反应液温度在95～100℃，同时蒸汽气提出环氧丙烷，约45min后反应结束，蒸出物冷却静置分层取上层即环氧丙烷层，滴加到50℃盐酸水溶液(质量浓度30％，300g)中，滴加时温度维持在55～60℃，约35min滴加完毕，搅拌15min，冷却至室温，加固体无水碳酸钠中和反应液至pH＝7，静置分层取油层，用无水硫酸钠干燥后过滤，滤液进行精馏，收集到132～134℃馏分即β-氯丙醇65.0g。
循环反应一次，β-氯丙醇的总收率为57.4％。
实施例2：2-氨基丙醇的制备
将30gβ-氯丙醇和0.5gKI加到高压反应釜中，用氮气置换釜内空气3次，然后通入约100g液氨，使釜内氨压为0.8MPa，搅拌下逐渐加热升温，保持温度130～140℃，20h后停止反应，冷却至室温，放空氨气，反应液过滤除固体，制得黄色液体即2-氨基丙醇共18.5g，收率77.7％。
实施例3：2-氨基丙醇的制备
将94.5gβ-氯丙醇和1gKI加到带搅拌器的高压反应釜中，用氮气置换釜内空气3次，然后通入过量的液氨，搅拌下逐渐加热升温，保持温度在95℃反应30h，停止反应，冷却至室温，放空氨气，反应液过滤除固体，制得浅黄色液体即2-氨基丙醇共58.2g，收率77.6％。
实施例4：β-氯丙醇的制备
将150g盐酸溶液(质量浓度37％)放入反应瓶中，在室温及搅拌状态下逐滴滴加58g环氧丙烷，直接滴加到液面下，约45min滴完，然后于60℃水浴中搅拌反应1.5h，冷却后用氢氧化钠水溶液中和至pH＝7，分离出有机层，水层待用，有机层用无水硫酸钠干燥，减压抽滤除固体，剩余液进行精馏，收集到127～130℃馏分即α-氯丙醇57.6g；132～134℃馏分即β-氯丙醇27.2g，收率28.8％。
实施例5：β-氯丙醇的制备
将30g氢氧化钙与80g水混合成石灰乳悬浊液，搅拌预热至100℃左右，另外将实施例4中馏分α-氯丙醇57.6g加到上述待用水层中，搅拌预热至90℃，然后滴加到悬浊液中，滴加时保持反应液温度在95～100℃，同时蒸汽气提出环氧丙烷，约25min后反应结束，蒸出物冷却静置分层取上层即环氧丙烷层，滴加到50℃盐酸溶液(37％，100g)中，滴加时温度维持在55～60℃，约25min滴加完毕，搅拌15min，冷却至室温，加氢氧化钠水溶液中和反应液至pH＝7，静置分层取上层油层，用无水硫酸钠干燥后过滤，滤液进行精馏，收集到132～134℃馏分即β-氯丙醇16.2g。
实施例6：2-氨基丙醇的制备
将30gβ-氯丙醇和0.5gKBr加到带搅拌器的高压反应釜中，用氮气置换釜内空气3次，然后通入100g液氨，搅拌下逐渐加热升温，保持温度在90℃左右反应约25h，停止反应，冷却至室温，放空氨气，反应液过滤除固体，制得浅黄色液体即2-氨基丙醇共17.2g，收率72.3％。
实施例7：β-氯丙醇的制备
将300g盐酸水溶液(35％)放入反应瓶中，冰水浴冷却，在搅拌状态下逐滴滴加58g环氧丙烷与100g异丙醚的混合液，滴完后于水浴中回流反应6h，然后在冰水浴冷却下用氢氧化钠水溶液中和至pH＝7，分离出有机层，水层用无水异丙醚(40mL×3)萃取，合并有机层，旋蒸回收异丙醚，剩余液体用无水硫酸钠干燥，减压抽滤除固体，滤液进行精馏，收集到132～134℃馏分即β-氯丙醇30.0g，收率31.7％。
实施例8：2-氨基丙醇的制备
将94.5gβ-氯丙醇、150mL甲醇和1gKI加到高压反应釜中，用氮气置换釜内空气3次，然后通入过量液氨，搅拌下逐渐加热升温，保持温度在90℃反应30h，停止反应，冷却至室温，放空氨气，反应液过滤除固体，在45℃左右旋蒸回收溶剂，制得浅黄色液体即2-氨基丙醇共57.2g，收率76.3％。
Claims (10)
1.一种2-氨基丙醇的合成方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：(1)以环氧丙烷与质量浓度15～38％的盐酸溶液为原料，在无溶剂条件下或者在有机溶剂1中，于-5～85℃下进行开环加成反应，精馏收集β-氯丙醇；(2)β-氯丙醇与过量液氨，在无溶剂条件下或者在有机溶剂2中，在碱金属氢卤酸盐的催化下，于50～200℃下进行氨解反应，制得所述的2-氨基丙醇。
2.如权利要求1所述的2-氨基丙醇的合成方法，其特征在于所述碱金属氢卤酸盐为下列之一：①KI；②NaI；③KBr；④NaBr。
3.如权利要求2所述的2-氨基丙醇的合成方法，其特征在于所述步骤(1)中有机溶剂1为下列之一：①异丙醚；②乙醚；③二氯甲烷；④氯仿；⑤四氯化碳；⑥石油醚。
4.如权利要求2所述的2-氨基丙醇的合成方法，其特征在于所述步骤(2)中有机溶剂2为下列之一：①乙醇；②甲醇；③异丙醇；④正丁醇。
5.如权利要求1所述的2-氨基丙醇的合成方法，其特征在于：所述步骤(1)中环氧丙烷与盐酸的物质的量之比为1∶1～8。
6.如权利要求1所述的2-氨基丙醇的合成方法，其特征在于：所述步骤(1)中开环加成反应在40～68℃下进行。
7.如权利要求1所述的2-氨基丙醇的合成方法，其特征在于：所述步骤(2)中氨解反应在80～140℃下进行。
8.如权利要求1所述的2-氨基丙醇的合成方法，其特征在于：所述步骤(2)中β-氯丙醇与液氨的物质的量之比为1∶5～35。
9.如权利要求1～8之一所述的2-氨基丙醇的合成方法，其特征在于：步骤(1)中生成的副产物α-氯丙醇再经皂化反应生成环氧丙烷。
10.如权利要求1所述的2-氨基丙醇的合成方法，所述方法步骤如下：
(1)以环氧丙烷与质量浓度30～38％的盐酸溶液为原料，在无溶剂条件下
于40～68℃下进行开环加成反应，反应产物经精馏提取得到β-氯丙醇，α-氯丙醇馏分经皂化反应生成环氧丙烷，循环使用；所述环氧丙烷与盐酸的物质的量之比为1∶1～4；
(2)物质的量之比为1∶15～25的β-氯丙醇和液氨，KI或KBr催化下，在无溶剂条件下于80～140℃下进行氨解反应，制得所述的2-氨基丙醇。
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