CN101638399B - 一种制备3-氨甲基-3-甲基氧杂环丁烷的方法 - Google Patents

一种制备3-氨甲基-3-甲基氧杂环丁烷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制备3-氨甲基-3-甲基氧杂环丁烷的方法，以3-氯甲基-3-甲基氧杂环丁烷(CMMO)和液氨为原料，包括氨化反应和后处理过程。将CMMO加入高压反应釜中，以高纯N2置换体系空气，使用高纯氮将液氨压入反应釜中，搅拌下于75℃～90℃，压力3.2～4.0MPa下反应8～12h；氨化反应结束后，将物料冷却，导出过量液氨，向反应釜中加入有机溶剂搅拌，将物料降温至0～5℃，将出现的晶体过滤除去，收集滤液，常压下蒸发脱除大部分溶剂，再次将物料降温至0～5℃，过滤除去其中的结晶物，将滤液进行减压蒸馏，收集42～46℃下的馏分。该方法得到的产品是合成医药、农药的有机中间体。

Description

一种制备3-氨甲基-3-甲基氧杂环丁烷的方法
技术领域
本发明涉及3-氨甲基-3-甲基氧杂环丁烷的制备。
背景技术
3-氨甲基-3-甲基氧杂环丁烷(AmMMO)是合成医药、农药的有机中间体，也是合成二氟氨基氧杂环丁烷含能材料的主要原料。JP 2007070270报道了一种制备AmMMO的方法，采用吡啶和甲苯为溶剂，使对甲基苯磺酰氯和3-羟甲基-3-甲基氧杂环丁烷在低温下反应4～5h，经一系列提纯操作先制得3-对甲基苯磺酸亚甲酯-3-甲基氧杂环丁烷中间体，然后以其为原料，在高压反应釜中与氨水于100～110℃反应12h，提纯制得目标产物。该制备方法反应步骤多，工艺冗长、繁琐，需使用吡啶等有毒有机溶剂，三废较多。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种制备3-氨甲基-3-甲基氧杂环丁烷的方法。
本发明方法以3-氯甲基-3-甲基氧杂环丁烷(CMMO)和液氨为原料，主要包括氨化反应和后处理过程。
氨化反应如式(1)所示：
Figure G2009101730176D00011
反应生成的HCl从理论上可与过量的NH3发生如下生成氯化铵的反应：
NH3+HCl→NH4Cl    (2)
也可与生成的3-氨甲基-3-甲基氧杂环丁烷反应生成3-氨甲基-3-甲基氧杂环丁烷盐酸盐：
由于NH3的碱性大于AmMMO的碱性，且体系中液氨过量，当反应体系中同时含有AmMMO和液氨时，AmMMO不会与反应生成的HCl结合生成AmMMO·HCl盐，氨化反应生成的HCl更易与液氨结合生成氯化铵，即不会发生式(3)所示的反应，而只发生式(2)的反应，总反应如式(4)所示：
Figure G2009101730176D00021
实验结果也印证了上述反应机理。当氨化反应结束后，反应体系含有液态的AmMMO、固体氯化铵、少量未反应的CMMO和过量的液氨，由于不会生成固体的AmMMO·HCl盐，使得产物的分离提纯较为容易，即可以通过蒸馏等操作将目标产物AmMMO分离出来。
本发明方法含有以下操作步骤：
氨化反应：将3-氯甲基-3-甲基氧杂环丁烷加入高压反应釜中，以高纯N2置换体系空气，将液氨压入反应釜中，搅拌下于75℃～90℃，压力3.2～4.0MPa下反应8～12h。液氨与CMMO的摩尔比控制在18～26∶1较好，20～24∶1最好。反应温度优选80～85℃，反应压力优选3.3～3.5MPa。
后处理：氨化反应结束后，将物料冷却至室温，将未反应的过量液氨导出。然后，向高压反应釜中加入有机溶剂搅拌，出料，将物料降温至0～5℃，溶液中出现大量白色氯化铵结晶，过滤，收集滤液，常压下蒸发脱除大部分溶剂，停止加热，再次将物料降温至0～5℃，过滤除去其中的结晶物，将滤液进行减压蒸馏，收集42～46℃下的馏分即为AmMMO。
过量液氨可导入硫酸吸收瓶中，经吸收后，放空。有机溶剂可用乙醇、甲醇或乙醚等溶剂，优选甲醇或乙醚。
该方法制备的AmMMO的理化性能为：外观为无色透明液体，质量分数≥98％(气相色谱测)，折光系数n20 D＝1.4520-1.4550，沸程42-46℃(20mmHg)，IR光谱图见说明书附图1，HNMR谱图见说明书附图2。
附图说明
图1是AmMMO IR光谱图。
图2是AmMMO HNMR谱图。
具体实施方式
实施例1：
室温下，向1.5L高压氨化反应釜中加入121gCMMO(1mol)，高纯N2充分置换后，使用0.6～0.70MPa的高纯氮将375g液氨(22mol)压入反应釜中。加热，搅拌，将釜内温度升温至80℃～85℃，压力随之由0.6MPa升至3.3～3.5MPa，在此温度与压力下反应9h后，将釜内物料冷却至室温。将未反应的过量液氨导入装有足量25％硫酸溶液的吸收瓶中，经吸收后，放空。然后，向釜中加入400ml乙醇，搅拌，出料，将此物料降温至0～5℃，溶液中出现大量氯化铵白色结晶，过滤，收集滤液，常压下蒸发脱除乙醇，至溶液温度升至95℃左右时，停止加热，再次将物料降温至0～5℃，过滤除去生成的氯化铵结晶物，将滤液在20mmHg下进行减压蒸馏，收集42～46℃下的馏分63g，收率62.4％。气相色谱分析AmMMO的质量分数98.5％。
实施例2：
室温下，向1.5L高压氨化反应釜中加入121gCMMO(1mol)，高纯N2充分置换后，使用0.6～0.70Mpa的高纯氮将410g液氨(24mol)压入反应釜中。加热，搅拌，将釜内温度升温至80℃～85℃，压力随之由0.6MPa升至3.3～3.5MPa，在此温度与压力下反应10h后，将釜内物料冷却至室温，将未反应的过量液氨导入装有足量25％硫酸溶液的吸收瓶中，经吸收后放空。然后，向釜中加入400ml甲醇，搅拌，出料，将此物料降温至0～5℃，溶液中出现大量氯化铵白色结晶，过滤，收集滤液，常压下蒸发脱除甲醇，至溶液温度升至85℃左右时，停止加热，再次将物料降温至0～5℃，过滤除去析出的氯化铵结晶物，将滤液在20mmHg下进行减压蒸馏，收集42～46℃下的馏分68g，收率67.3％。气相色谱分析AmMMO的质量分数99.1％。
实施例3：
室温下，向1.5L高压氨化反应釜中加入121gCMMO(1mol)，高纯N2充分置换后，使用0.6～0.70MPa的高纯氮将410g液氨(24mol)压入反应釜中。加热，搅拌，将釜内温度升温至80℃～85℃，压力随之由0.6MPa升至3.3～3.5MPa，在此温度与压力下反应10h后，将釜内物料冷却至室温，将未反应的过量液氨导入装有足量25％硫酸溶液的吸收瓶中，经吸收后，放空。然后，加入400ml乙醚搅拌，出料，将此物料降温至0～5℃，溶液中出现大量氯化铵白色结晶，过滤，收集滤液，常压下蒸发脱除乙醚，至溶液温度升至60℃左右时，停止加热，在20mmHg下进行减压蒸馏，收集42～46℃下的馏分71g，收率70.3％。气相色谱分析AmMMO的质量分数99.4％。

Claims (3)

1.一种制备3-氨甲基-3-甲基氧杂环丁烷的方法，以3-氯甲基-3-甲基氧杂环丁烷和液氨为原料，包括氨化反应和后处理过程，含有以下操作步骤：
氨化反应：将3-氯甲基-3-甲基氧杂环丁烷加入高压反应釜中，以高纯N2置换体系空气，将液氨压入反应釜中，搅拌下于75℃～90℃，压力3.2～4.0MPa下反应8～12h；
后处理：氨化反应结束后，将物料冷却至室温，将未反应的过量液氨导出，然后，向反应釜中加入有机溶剂，搅拌，出料，将物料降温至0～5℃，将出现的晶体过滤除去，收集滤液，常压下蒸发脱除大部分溶剂，再次将物料降温至0～5℃，过滤除去其中的结晶物，将滤液进行减压蒸馏，收集42～46℃下的馏分。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征是液氨与3-氯甲基-3-甲基氧杂环丁烷的摩尔比是18～26∶1，反应温度是80～85℃，反应压力是3.3～3.5MPa。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征是有机溶剂是指乙醇、甲醇或乙醚。
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