CN102627594A - 无水氮丙啶类化合物的制备方法 - Google Patents

无水氮丙啶类化合物的制备方法 Download PDF

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施险峰
廖本仁
揭元萍
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Abstract

本发明公开了一种无水氮丙啶类化合物的制备方法，包括以下步骤：1)在带水剂的作用下，将浓硫酸滴加至醇胺类化合物中搅拌进行酯化反应，加热回流至无水产生时，结束实验，蒸除带水剂，控制温度至110-180℃进行固化；2)向固化物中加入10wt％-30wt％的碱液，加热使其融化，控制温度至100～120℃进行环合反应；3)反应结束后常压蒸馏，向馏出物中加入固体干燥剂使其分层，收集上层有机相，即得目标产物。经检测，纯度≥99％，收率≥85％。与现有的技术相比较，本发明方法酯化程度更加彻底，能耗小，反应时间缩短，收率高，带水剂和干燥剂都可回收利用，大大降低了生产成本，适合大规模工业化生产。

Description

无水氮丙啶类化合物的制备方法
技术领域
本发明涉及氮丙啶类化合物的制备方法，具体涉及一种高纯度无水氮丙啶类化合物的制备方法，尤其涉及一种以浓硫酸、醇胺类化合物为原料，在带水剂的作用下进行酯化，然后用碱进行环合反应，最后再用干燥剂处理，获得高纯度无水氮丙啶类化合物的制备方法。
背景技术
氮丙啶及其衍生物是一类三元氮杂环化合物。由于氮丙啶环具有高度的反应活性，所以在有机合成中一直被广泛用作活性中间体，也被用作医药和农业化学制品的原料，更是性能良好的纺织品、纸张、皮革等的加工助剂和高分子材料的键合剂。
氮丙啶类化合物的结构式如下：
Figure BDA0000144963700000011
其中，R1为H或者烷基，R2为H或者是烷基；所述烷基优选C1-C6直链或支链烷基。
现有技术中，氮丙啶类化合物的主要合成方法是通过烷醇胺气相分子内脱水生成，但是由于该方法催化剂的选择性太低或使用寿命不能令人满意，导致产品收率不高，能耗较大，产品的纯度不高。另外，醇胺类化合物和硫酸成盐后需要长时间减压除水成酯，能耗太大，反应时间太长。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种如上式所示的高纯度无水氮丙啶类化合物的制备方法，以克服现有技术中酯化不完全，能耗大，产品收率低，反应时间较长等缺陷。
本发明的技术构思是这样的：以浓硫酸和醇胺类化合物为原料，在带水剂的作用下进行酯化反应；加入浓碱溶液，进行成环反应；常压蒸馏后，馏出物用固体干燥剂使其分层，收集上层有机相，即得目标产物无水氮丙啶类化合物。
本发明所述的高纯度无水氮丙啶类化合物的制备方法，具体包括以下步骤：
1)在带水剂的作用下，将浓硫酸滴加至醇胺类化合物中搅拌进行酯化反应，加热回流至无水产生时，结束实验，蒸除带水剂，控制温度至110-180℃(优选140-180℃)进行固化；
2)向固化物中加入10wt％-30wt％的碱液，加热使其融化，控制温度至100～120℃进行环合反应；
3)反应结束后常压蒸馏，向馏出物中加入固体干燥剂使其分层，收集上层有机相，即得目标产物。
上述制备方法中，所述带水剂选自环己烷、苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯，优选均三甲苯。
所述醇胺类化合物选自乙醇胺、异丙醇胺、2-羟基环戊胺、2-羟基环己胺等。
所述碱液为10wt％-30wt％的NaOH或KOH溶液，优选30wt％的NaOH溶液。
所述的固体干燥剂选自氧化钡、氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙、碳酸钠、碳酸钾中的一种，优选固体NaOH。
上述制备方法的各物料的配料比如下：
醇胺类化合物与浓硫酸的摩尔比为1∶1.0-1.5，优选1∶1.02；浓硫酸和醇胺类化合物的总量与带水剂的质量体积比为1∶0.5-1.2，mg/ml。
目标产物的纯化：向分层获得的有机相投入固体干燥剂进行干燥，即得高纯度的无水氮丙啶类化合物。
经检测，采用本发明方法获得的氮丙啶类化合物的纯度≥99％，收率≥85％。与现有的技术相比较，本发明方法酯化程度更彻底，能耗小，反应时间缩短，收率高，带水剂和干燥剂都可回收利用，大大降低了生产成本，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但所述实施例不限制本发明的保护范围。
实施例1
低温浴槽中，向装有搅拌器的三口烧瓶中加入75.0g(1.0mol)异丙醇胺和60ml均三甲苯的混合溶液，通过恒压滴液漏斗向该体系中加入100.0g(1.02mol)浓硫酸和120ml均三甲苯的混合物，滴加完毕后继续搅拌0.5小时，加热回流使带水剂带水至无水产生时，结束实验；控制温度至140-180℃进行固化；减压回收均三甲苯后，向固化物中加入30wt％的NaOH溶液，加热使其融化，于100-120℃发生环合反应，反应结束后常压蒸馏。向馏出物中加入固体NaOH使其分层，收集上层有机相，用固体NaOH干燥，即得无水2-甲基氮丙啶，收率87.6％。经HPLC测定，纯度99.6％。
实施例2
低温浴槽中，向装有搅拌器的三口烧瓶中加入61.0g(1.0mol)乙醇胺和50ml二甲苯的混合溶液，通过恒压滴液漏斗向该体系中加入100.0g(1.02mol)浓硫酸和100ml二甲苯的混合物，滴加完毕后继续搅拌1.5小时，加热回流使带水剂带水，至无水产生时，结束实验；控制温度至140-180℃进行固化；减压回收均二甲苯后，向固化物中加入30wt％的KOH溶液，加热使其融化，于100-120℃发生环合反应，反应结束后常压蒸馏。向馏出物中加入固体氧化钡使其分层，收集上层有机相，用固体氧化钡干燥，即得无水氮丙啶，收率88.9％。经HPLC测定，纯度99.8％。
实施例3
低温浴槽中，向装有搅拌器的三口烧瓶中加入115.0g(1.0mol)2-羟基环己胺和110ml甲苯的混合溶液，通过恒压滴液漏斗向该体系中加入100.0g(1.02mol)浓硫酸和120ml甲苯的混合物，滴加完毕后继续搅拌1h，加热回流使带水剂带水，至无水产生时，结束实验；控制温度至140-180℃进行固化；减压回收甲苯溶液，向固化物中加入30wt％的NaOH溶液，加热使其融化，于100-120℃发生环合反应，反应结束后常压蒸馏。向馏出物中加入固体氧化钙使其分层，收集上层有机相，用固体氧化钙干燥，即得环己基氮丙啶，收率89.9％。经HPLC测定，纯度99.7％。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种无水氮丙啶类化合物的制备方法，包括以下步骤：
1)在带水剂的作用下，将浓硫酸滴加至醇胺类化合物中搅拌进行酯化反应，加热回流至无水产生时，结束实验，蒸除带水剂，控制温度至110-180℃进行固化；
2)向固化物中加入10wt％-30wt％的碱液，加热使其融化，控制温度至100～120℃进行环合反应；
3)反应结束后常压蒸馏，向馏出物中加入固体干燥剂使其分层，收集上层有机相，即得目标产物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的带水剂选自环己烷、苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的法，其特征在于，所述带水剂优选均三甲苯。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的醇胺类化合物选自乙醇胺、异丙醇胺、2-羟基环戊胺、2-羟基环己胺。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱液为10wt％-30wt％的NaOH或KOH溶液。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的固体干燥剂选自氧化钡、氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙、碳酸钠、碳酸钾中的一种。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的固体干燥剂优选固体氢氧化钠。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，醇胺类化合物与浓硫酸的摩尔比为1∶1.0-1.5。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，浓硫酸和醇胺类化合物的总量与带水剂的质量体积比为1∶0.5-1.2，mg/ml。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，有机相进一步经固体干燥剂干燥后，即得高纯度无水氮丙啶类化合物。
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