CN101717348A - 一种偶氮二甲酸二异丙酯的合成方法 - Google Patents
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Abstract
一种偶氮二甲酸二异丙酯的合成方法，在-15℃～40℃温度下，依次加入联胺二甲酸二异丙酯和水，将10％～70％硫酸溶液缓慢加入，加入溴化物做催化剂，缓慢滴加双氧水，双氧水和联胺二甲酸二异丙酯的物质的量之比为1.0～2.5∶1，控制滴加速度，0.5～2小时滴完，滴加结束后保温1～10小时，用溶剂萃取反应混合物，油相水洗后干燥，蒸馏除去溶剂，得酒红色液体偶氮二甲酸二异丙酯。本发明的优点是：选用的氧化剂为温和的氧化剂双氧水，氧化剂成本低，反应后不残留杂质，产品纯度高；本发明操作简单，操作环境清洁，萃取液可以循环使用，反应温度范围广，反应稳定；本发明所得产物不需要进一步精制，能耗低，产率高。
Description
技术领域
本发明涉及偶氮二甲酸二异丙酯制备工艺，属于有机化学合成技术领域。
背景技术
偶氮二甲酸二酯，是一类Mitsunobu环化试剂，也是一类重要的中间体，可作为环化试剂进行Mitsunobu反应，合成一些重要杂环化合物，偶氮二甲酸二异丙酯(简称DIAD)，是该类环合试剂的主要成员，也可用于光敏剂、聚合催化剂、杀菌剂等产品的合成；偶氮二甲酸二异丙酯还可用作液体发泡剂，其与塑胶混溶性好，分解产物无色、无污染、无臭味，应用前景广阔。
目前公开的偶氮二甲酸二异丙酯的合成方法主要以联胺二甲酸二异丙酯为原料，采用浓硝酸或氯气氧化而得。以浓硝酸为氧化剂，在0℃下氧化反应，有黄色烟气放出，该方法腐蚀性强，能源消耗大，收率低，环境污染严重。英国专利GB1012264A，采用氯气在碱性条件下氧化联胺二甲酸二异丙酯，用有机溶液剂萃取后，再脱除溶剂得产品，最高收率92％纯度97.5％，该方法产生大量次氯酸钠，三废排放量大，环境污染严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种偶氮二羧酸二酯的新型合成方法，与已有反应相比，氧化剂缓和，终点易控制，具有副反应少，原料和能源消耗低，产品收率高，产品质量好等优点。本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种偶氮二甲酸二异丙酯的合成方法，它由以下步骤组成：
步骤1.在-15℃～40℃温度下，依次加入联胺二甲酸二异丙酯和水，在搅拌条件下，将10％～70％硫酸溶液缓慢加入，
步骤2.保持反应混合物在-15℃～40℃下，加入溴化物做催化剂，催化剂和联胺二甲酸二异丙酯的物质的量之比为0.005～0.15∶1，缓慢滴加双氧水，双氧水和联胺二甲酸二异丙酯的物质的量之比为1.0～2.5∶1，控制滴加速度，0.5～2小时滴完，滴加结束后保温1～10小时，
步骤3.用溶剂萃取步骤2所得的反应混合物，将油相水洗后干燥，蒸馏除去溶剂，得酒红色液体偶氮二甲酸二异丙酯。
上述的偶氮二甲酸二异丙酯的合成方法，在步骤1或步骤2中，所述的反应温度优选的温度为5～10℃。
上述的偶氮二甲酸二异丙酯的合成方法，在步骤2中，所述的双氧水为质量百分浓度10％～70％双氧水。
上述的偶氮二甲酸二异丙酯的合成方法，在步骤2中，所述的催化剂溴化物为溴化钠、溴化钾或氢溴酸。
上述的偶氮二甲酸二异丙酯的合成方法，在步骤3中，所述的萃取溶剂是对产品有很好溶解性的有机溶剂，如：乙酸乙酯或二氯甲烷等。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)本发明选用的氧化剂为温和的氧化剂双氧水，氧化剂成本低，反应后不残留杂质，产品纯度高。(2)本发明选用的硫酸溶液可以很好溶解联胺二甲酸二异丙酯，同时可以循环使用，经济性更好。(3)本发明操作简单，操作环境清洁，萃取液可以循环使用，反应温度范围广，反应稳定。(4)本发明所得产物不需要进一步精制，能耗低，产率高。
具体实施方式
实施例1：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加50％浓硫酸20ml，再加入40％氢溴酸0.05g，在-15℃下滴加10％双氧水13g，0.5h滴加完毕，然后搅拌1h，反应完毕后静置，分离油相，用CH2Cl2萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.4g(产率93％，纯度99.5％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例2：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加40％硫酸20ml，再加入40％氢溴酸0.05g，在0℃下滴加10％双氧水13g，0.5h滴加完毕，然后搅拌6h，反应完毕后静置，分离油相，用CH2Cl2萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.6g(产率95％，纯度99.4％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例3：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加30％硫酸20ml，再加入40％氢溴酸0.2g，在0℃下滴加10％双氧水13g，0.5h滴加完毕，然后搅拌6h，反应完毕后静置，分离油相，用CH2Cl2萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.6g(产率95％，纯度99.5％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例4：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加50％硫酸20ml，再加入40％氢溴酸0.2g，在10℃下滴加10％双氧水13g，1h滴加完毕，然后搅拌1h，反应完毕后静置，分离油相，用CH2Cl2萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.5g(产率94％，纯度99.3％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例5：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，搅拌下加50％硫酸20ml，再加入40％氢溴酸0.5g，在0℃下滴加10％双氧水13g，1h滴加完毕，然后搅拌1h，反应完毕后静置，分离油相，用乙酸乙酯萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.7g(产率96％，纯度99.5％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例6：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加30％硫酸20ml，再加入40％氢溴酸0.8g，在5℃下滴加30％双氧水13g，1h滴加完毕，然后搅拌6h，反应完毕后静置，分离油相，用乙酸乙酯萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.4g(产率93％，纯度99.1％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例7：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加50％硫酸20ml，再加入40％氢溴酸1.0g，在20℃下滴加30％双氧水14g，2h滴加完毕，然后搅拌8h，反应完毕后静置，分离油相，用乙酸乙酯萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.8g(产率97％，纯度99.6％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例8：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，搅拌下加50％硫酸20ml，再加入40％氢溴酸1.5g，在40℃下滴加30％双氧水14g，2h滴加完毕，然后搅拌10h，反应完毕后静置，分离油相，用乙酸乙酯萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.4g(产率93％，纯度99.2％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例9：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加50％浓硫酸20ml，再加入溴化钠0.03g，在-15℃下滴加30％双氧水14g，0.5h滴加完毕，然后搅拌1h，反应完毕后静置，分离油相，用CH2Cl2萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.5g(产率94％，纯度99.6％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例10：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加40％硫酸20ml，再加入溴化钠0.05g，在0℃下滴加30％双氧水14g，0.5h滴加完毕，然后搅拌4h，反应完毕后静置，分离油相，用CH2Cl2萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.4g(产率93％，纯度99.5％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例11：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加30％硫酸20ml，再加入溴化钠0.1g，在0℃下滴加30％双氧水14g，0.5h滴加完毕，然后搅拌6h，反应完毕后静置，分离油相，用CH2Cl2萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.5g(产率94％，纯度99.5％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例12：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加50％硫酸20ml，再加入溴化钠0.4g，在10℃下滴加30％双氧水14g，1h滴加完毕，然后搅拌5h，反应完毕后静置，分离油相，用乙酸乙酯萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯10.0g(产率99％，纯度99.6％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例13：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加50％硫酸20ml，再加入溴化钠0.5g，在0℃下滴加50％双氧水14g，1h滴加完毕，然后搅拌8h，反应完毕后静置，分离油相，用乙酸乙酯萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.4g(产率93％，纯度99.5％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例14：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加30％硫酸20ml，再加入溴化钠0.5g，在5℃下滴加50％双氧水14g，1h滴加完毕，然后搅拌8h，反应完毕后静置，分离油相，用乙酸乙酯萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.8g(产率97％，纯度99.3％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例15：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加50％硫酸20ml，再加入溴化钠0.7g，在20℃下滴加50％双氧水14g，2h滴加完毕，然后搅拌8h，反应完毕后静置，分离油相，用乙酸乙酯萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.8g(产率97％，纯度99.5％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例16：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加50％硫酸20ml，再加入溴化钠0.7g，在40℃下滴加50％双氧水14g，2h滴加完毕，然后搅拌10h，反应完毕后静置，分离油相，用乙酸乙酯萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.4g(产率93％，纯度99.1％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例17：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加50％浓硫酸20ml，再加入溴化钾0.03g，在-15℃下滴加70％双氧水13g，0.5h滴加完毕，然后搅拌1h，反应完毕后静置，分离油相，用CH2Cl2萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.4g(产率93％，纯度99.1％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例18：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加40％硫酸20ml，再加入溴化钾0.05g，在0℃下滴加70％双氧水13g，0.5h滴加完毕，然后搅拌4h，反应完毕后静置，分离油相，用CH2Cl2萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.8g(产率97％，纯度99.6％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例19：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加30％硫酸20ml，再加入溴化钾0.1g，在0℃下滴加70％双氧水13g，0.5h滴加完毕，然后搅拌4h，反应完毕后静置，分离油相，用CH2Cl2萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.5g(产率94％，纯度99.4％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例20：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加50％硫酸20ml，再加入溴化钾0.3g，在10℃下滴加70％双氧水13g，1h滴加完毕，然后搅拌5h，反应完毕后静置，分离油相，用乙酸乙酯萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.8g(产率97％，纯度99.4％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例21：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加50％硫酸20ml，再加入溴化钾0.5g，在0℃下滴加70％双氧水14g，1h滴加完毕，然后搅拌8h，反应完毕后静置，分离油相，用乙酸乙酯萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.9g(产率98％，纯度99.7％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例22：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加30％硫酸20ml，再加入溴化钠0.3g，在5℃下滴加70％双氧水14g，1h滴加完毕，然后搅拌6h，反应完毕后静置，分离油相，用乙酸乙酯萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.8g(产率97％，纯度99.5％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例23：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加50％硫酸20ml，再加入溴化钾0.9g，在20℃下滴加70％双氧水14g，2h滴加完毕，然后搅拌8h，反应完毕后静置，分离油相，用乙酸乙酯萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.6g(产率95％，纯度99.2％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
实施例24：
在500ml装有温度计、滴液漏斗、搅拌器的三口烧瓶中，加入联胺二羧酸二异丙酯10g，水100ml，搅拌下加50％硫酸20ml，再加入溴化钾0.9g，在40℃下滴加70％双氧水14g，2h滴加完毕，然后搅拌10h，反应完毕后静置，分离油相，用乙酸乙酯萃取水相，将油相与萃取液合并，水洗至中性，用无水MgSO4干燥，蒸馏除去溶剂后得偶氮二甲酸二异丙酯9.4g(产率93％，纯度99.1％)，其核磁共振氢谱和红外光谱与标准样品一致。
Claims (5)
1.一种偶氮二甲酸二异丙酯的合成方法，其特征是它由以下步骤组成：
步骤1.在-15℃～40℃温度下，依次加入联胺二甲酸二异丙酯和水，在搅拌条件下，将10％～70％硫酸溶液缓慢加入；
步骤2.保持反应混合物在-15℃～40℃下，加入溴化物做催化剂，催化剂和联胺二甲酸二异丙酯的物质的量之比为0.005～0.15∶1，缓慢滴加双氧水，双氧水和联胺二甲酸二异丙酯的物质的量之比为1.0～2.5∶1，控制滴加速度，0.5～2小时滴完，滴加结束后保温1～10小时；
步骤3.用溶剂萃取步骤2所得的反应混合物，将油相水洗后干燥，蒸馏除去溶剂，得酒红色液体偶氮二甲酸二异丙酯。
2.根据权利要求1所述的偶氮二甲酸二异丙酯的合成方法，其特征是：在步骤1或步骤2中，所述的反应温度为5～10℃。
3.根据权利要求1所述的偶氮二甲酸二异丙酯的合成方法，其特征是：在步骤2中，所述的双氧水为质量百分浓度10％～70％双氧水。
4.根据权利要求1所述的偶氮二甲酸二异丙酯的合成方法，其特征是：在步骤2中，所述的催化剂溴化物为溴化钠、溴化钾或氢溴酸。
5.根据权利要求1所述的偶氮二甲酸二异丙酯的合成方法，其特征是：在步骤3中，所述的萃取溶剂是乙酸乙酯或二氯甲烷。
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