CN102408355A

CN102408355A - 一种二环己基碳二亚胺化合物的合成方法

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Publication number: CN102408355A
Application number: CN2011103793406A
Authority: CN
Inventors: 苏为科; 李坚军; 蒲通; 翁意意; 王乃星; 戴佳佳
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT; Zhejiang Charioteer Pharmaceutical CO Ltd
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT; Zhejiang Charioteer Pharmaceutical CO Ltd
Priority date: 2011-11-24
Filing date: 2011-11-24
Publication date: 2012-04-11

Abstract

本发明公开了一种二环己基碳二亚胺化合物的合成方法，所述方法以二环己基脲和双(三氯甲基)碳酸酯为原料，于有机溶剂A中20～110℃反应完全，反应结束后，降至室温，加入三乙胺中和至pH为7～8，反应液后处理制得所述的二环己基碳二亚胺化合物；所述有机溶剂A为C1～C5的卤代烷烃、C3～C8的脂肪酯、酮类、醚类、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、硝基苯、环己烷或硝基甲烷；本发明方法从根本上消除了传统工艺安全隐患大、三废污染严重等问题，本发明具有安全可靠、工艺简单、三废少，能耗小，总收率高，成本低、产物质量优等特点，适合工业化生产，具有较好的经济效益。

Description

一种二环己基碳二亚胺化合物的合成方法

(一)技术领域

本发明涉及一种二环己基碳二亚胺化合物的合成方法。

(二)背景技术

二环己基碳二亚胺(DCC)是工业和实验室常用的合成醛、酮、胺基酸、酸酐、酯等化合物的低温脱水剂，广泛应用于医药、农药等精细化工行业。自1955年Sheeham首先将DCC用于多肽合成以后，DCC已成为人所共知的多肽缩合剂，并成为羧酸和胺(或醇)进行酰化反应最为重要的试剂之一。DCC参与反应具有条件温和、操作简便和收率高的特点，在有机合成中有极为广泛的应用。

在本发明给出之前，现有技术中二环己基碳二亚胺的化学合成方法比较实用和成熟的方法有硫脲法，脲法和光气法。硫脲法有两条合成途径：第一种方法是1873年Weith首先提出的，目前仍然是制备DCC及其它碳二亚胺较好的方法之一，收率可达86％。(Khorana H G.chemistry ofcarbodiimides[J].Chemical Reviews，1953，53：145～166)

但是，汞的化合物使用污染环境，因此仅仅适宜实验室少量制备。

第二种方法是改用次氯酸钠氧化脱硫化氢，原料易得，生产成本低，收率可达90％，是我国工业生产DCC的方法。(German Patent，1001869.1957)。

但是，硫脲法反应都要产生H2S副产物，存在严重的安全问题，同时污染环境。

脲法是以环己胺为原料，先和光气反应制得二环己基脲，再经过P₂O₅脱水或和苯磺酰氯反应制得终产品DCC。(Stevens C L，Singhal G A，Ash A B，Carbodiimides dehydration of ureas[J].The Journal of Organicchemistry.1967，32；2895)

这类反应成本较高，产率较低，且所用溶剂环境不友好。

第三种方法光气法：以二环己基脲(DCU)作为原料，先和光气反应，再与氨气反应从而得到目标产物。该反应产率良好，而且产品纯度高。

但是，本反应对设备要求高，操作不便，光气剧毒，安全隐患大。(US5648537，Patricia Hussenet，Athis Mons et al.)

(三)发明内容

本发明目的是提供一种工艺简单、生产安全稳定可靠、反应收率高、成本低的二环己基碳二亚胺化合物合成方法。

本发明采用的技术方案是：

一种式(I)所示的二环己基碳二亚胺化合物的合成方法，所述方法以式(II)所示的二环己基脲和双(三氯甲基)碳酸酯为原料，于有机溶剂A中20～110℃反应完全，反应结束后，降至室温，加入三乙胺中和至pH为7～8，反应液后处理制得所述的二环己基碳二亚胺化合物；所述的二环己基脲与双(三氯甲基)碳酸酯投料物质的量之比为1∶0.33～2，所述有机溶剂A为C1～C5的卤代烷烃、C3～C8的脂肪酯、酮类、醚类、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、硝基苯、环己烷或硝基甲烷；

所述的有机溶剂A优选为下列一种或两种以上任意比例的混合：二氯甲烷、氯仿、1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烷、1，1，1-三氯乙烷、1，1，2-三氯乙烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、甲基叔丁基醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、硝基苯、环己烷或硝基甲烷，更优选为下列之一：氯仿、二氯甲烷、甲苯、甲基叔丁基醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲苯或氯苯。

所述有机溶剂A的体积用量以二环己基脲质量计为2～8mL/g。

所述的二环己基脲与双(三氯甲基)碳酸酯投料物质的量之比优选为1∶0.33～1.5。

所述反应在20～110℃下反应5～24h。

所述的二环己基碳二亚胺化合物的合成方法中所述反应液后处理方法为：反应结束后，反应液过滤，滤饼用有机溶剂B洗涤，过滤，合并所有滤液并减压蒸馏，干燥，获得所述的二环己基碳二亚胺化合物；所述有机溶剂B为C1～C5的卤代烷烃、C3～C8的脂肪酯、酮类、醚类、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、硝基苯、环己烷或硝基甲烷。

进一步，所述的二环己基碳二亚胺化合物的合成方法推荐按照以下步骤进行：将双(三氯甲基)碳酸酯溶于有机溶剂A中，室温下，缓慢滴加入溶于有机溶剂A的二环己基脲溶液中，滴加完毕，50～110℃回流反应5～24h，反应结束后，冷却至室温，滴加三乙胺调节pH值至7～8，反应液过滤，滤饼用有机溶剂B洗涤，过滤，合并所有滤液并减压蒸馏，干燥，获得所述的二环己基碳二亚胺化合物；所述有机溶剂A为下列之一：氯仿、二氯甲烷、甲苯、甲基叔丁基醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲苯或氯苯；所述有机溶剂B与有机溶剂A为相同有机溶剂；所述二环己基脲与双(三氯甲基)碳酸酯投料物质的量之比为1∶0.33～1.5，所述有机溶剂A的体积用量以二环己基脲质量计为2～8mL/g。

本发明所述有机溶剂B的用量对本发明没有影响，能够洗涤滤饼即可。

本发明所述的有机溶剂A和有机溶剂B均为有机溶剂，为便于区分不同步骤所用有机溶剂而命名为有机溶剂A和有机溶剂B，本发明所述有机溶剂A和有机溶剂B可以相同也可以不相同，优选为同一种有机溶剂。

本发明所述的二环己基碳二亚胺化合物合成反应方程式为：

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：本发明方法从根本上消除了传统工艺安全隐患大、三废污染严重等问题，本发明具有安全可靠、工艺简单、三废少，能耗小，总收率高，成本低、产物质量优等特点，适合工业化生产，具有较好的经济效益。

(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：

所述有机溶剂A先用于溶解双(三氯甲基)碳酸酯，剩下的有机溶剂A用于溶解二环己基脲，两者构成有机溶剂A总的用量。

实施例1

按照二环己基脲：双(三氯甲基)碳酸酯投料物质的量比为1∶1投料，二环己基脲112g(0.5mol)，有机溶剂为甲基叔丁基醚750mL，双(三氯甲基)碳酸酯149g(0.5mol)。

将双(三氯甲基)碳酸酯溶于500mL甲基叔丁基醚中，室温(20℃)下，缓慢滴加到溶于250mL甲基叔丁基醚的二环己基脲溶液中，滴加完毕后升温至回流温度，保温反应5小时后反应完毕，降至室温，滴加100mL三乙胺调节反应液pH值为8，半小时左右滴加完毕，抽滤，滤饼用50mL甲基叔丁基醚洗涤3次，过滤，合并所有滤液(包括抽滤得到的滤液和洗涤后过滤得到的滤液)并减压蒸馏，干燥，得到二环己基碳二亚胺90.6克，收率88％，气相色谱分析纯度98.5％。

实施例2

按照二环己基脲：双(三氯甲基)碳酸酯投料物质的量比为1∶0.5投料，二环己基脲112g，双(三氯甲基)碳酸酯74.5g，有机溶剂为甲苯750mL。

反应温度110℃，其它操作同实施例1，得二环己基碳二亚胺95克，收率92％，纯度98％。

实施例3

按照二环己基脲：双(三氯甲基)碳酸酯投料物质的量比为1∶0.33投料，二环己基脲112g，有机溶剂二氯甲烷500mL；

反应温度为回流温度，其它操作同实施例1，得二环己基碳二亚胺83.4克，收率81％，纯度94％。

实施例4

按照二环己基脲：双(三氯甲基)碳酸酯投料物质的量比为1∶0.5投料，二环己基脲112g，有机溶剂甲苯600mL；

反应时间为24小时，反应温度为20℃，其它操作同实施例1，得二环己基碳二亚胺72克，收率70％，纯度98.4％。

实施例5

按照二环己基脲：双(三氯甲基)碳酸酯投料物质的量比为1∶0.33投料，二环己基脲112g，有机溶剂2-甲基四氢呋喃600mL；

反应温度为2-甲基四氢呋喃回流温度，其它操作同实施例1，得二环己基碳二亚胺70克，收率68％，纯度89％。

实施例6

按照二环己基脲：双(三氯甲基)碳酸酯投料物质的量比为1∶2投料，二环己基脲112g，有机溶剂甲苯600mL；

反应温度为甲苯回流温度，反应时间为12小时，其他操作同实施例1，得到二环己基碳二亚胺83.4克，收率81％，气相色谱分析纯度98％。

实施例7

按照二环己基脲：双(三氯甲基)碳酸酯投料物质的量比为1∶0.33投料，二环己基脲112g，有机溶剂乙酸乙酯300mL；

其它操作同实施例1，得到二环己基碳二亚胺58克，收率56％，气相色谱分析纯度78％。

实施例8

按照二环己基脲：双(三氯甲基)碳酸酯投料物质的量比为1∶0.33投料，二环己基脲112g，有机溶剂氯苯600mL；

其它操作同实施例1，得二环己基碳二亚胺65克，收率63％，纯度77％。

实施例9

按照二环己基脲：双(三氯甲基)碳酸酯投料物质的量比为1∶0.33投料，二环己基脲112g，有机溶剂二甲苯600mL；

其它操作同实施例1，得二环己基碳二亚胺79克，收率77％，纯度82％。

实施例10

按照二环己基脲：双(三氯甲基)碳酸酯投料物质的量比为1∶1投料，二环己基脲112g，有机溶剂甲苯600mL，双(三氯甲基)碳酸酯150g；

其它操作同实施例1，得二环己基碳二亚胺87.6克，收率85％，纯度98％。

实施例11

按照二环己基脲：双(三氯甲基)碳酸酯投料物质的量比为1∶0.7投料，二环己基脲112g，有机溶剂甲苯600mL，双(三氯甲基)碳酸酯209g；

其它操作同实施例1，得二环己基碳二亚胺90克，收率87％，纯度98％。

实施例12

按照二环己基脲：双(三氯甲基)碳酸酯投料物质的量比为1∶1.5投料，二环己基脲112g，有机溶剂甲苯600mL；

其它操作同实施例1，得二环己基碳二亚胺88.6克，收率86％，纯度98.5％。

Claims

1.一种式(I)所示的二环己基碳二亚胺化合物的合成方法，其特征在于：所述方法以式(II)所示的二环己基脲和双(三氯甲基)碳酸酯为原料，于有机溶剂A中20～110℃反应完全，反应结束后，降至室温，加入三乙胺中和至pH为7～8，反应液后处理制得所述的二环己基碳二亚胺化合物；所述的二环己基脲与双(三氯甲基)碳酸酯投料物质的量之比为1∶0.33～2，所述有机溶剂A为C1～C5的卤代烷烃、C3～C8的脂肪酯、酮类、醚类、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、硝基苯、环己烷或硝基甲烷；

2.如权利要求1所述的二环己基碳二亚胺化合物的合成方法，其特征在于：所述的有机溶剂A为下列一种或两种以上任意比例的混合：二氯甲烷、氯仿、1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烷、1，1，1-三氯乙烷、1，1，2-三氯乙烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、甲基叔丁基醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、硝基苯、环己烷或硝基甲烷。

3.如权利要求1所述的二环己基碳二亚胺化合物的合成方法，其特征在于：所述有机溶剂A的体积用量以二环己基脲质量计为2～8mL/g。

4.如权利要求1所述的二环己基碳二亚胺化合物的合成方法，其特征在于：所述的二环己基脲与双(三氯甲基)碳酸酯投料物质的量之比为1∶0.33～1.5。

5.如权利要求1所述的二环己基碳二亚胺化合物的合成方法，其特征在于：所述反应在20～110℃下反应5～24h。

6.如权利要求1所述的二环己基碳二亚胺化合物的合成方法，其特征在于：所述反应液后处理方法为：反应结束后，反应液过滤，滤饼用有机溶剂B洗涤，过滤，合并所有滤液并减压蒸馏，干燥，获得所述的二环己基碳二亚胺化合物，所述有机溶剂B与有机溶剂A为相同有机溶剂。

7.如权利要求1所述的二环己基碳二亚胺化合物的合成方法，其特征在于：所述的方法按照以下步骤进行：将双(三氯甲基)碳酸酯溶于有机溶剂A中，室温下，缓慢滴加入溶于有机溶剂A的二环己基脲溶液中，滴加完毕，50～110℃回流反应5～24h，反应结束后，冷却至室温，滴加三乙胺调节反应液pH值至7～8，反应液过滤，滤饼用有机溶剂B洗涤，过滤，合并所有滤液并减压蒸馏，干燥，获得所述的二环己基碳二亚胺化合物；所述有机溶剂A为下列之一：氯仿、二氯甲烷、甲苯、甲基叔丁基醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲苯或氯苯；所述有机溶剂B与有机溶剂A为相同有机溶剂；所述二环己基脲与双(三氯甲基)碳酸酯投料物质的量之比为1∶0.33～1.5，所述有机溶剂A的体积用量以二环己基脲质量计为2～8mL/g。