CN102993042A - 二酰胺荚醚萃取剂的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的二酰胺荚醚萃取剂的合成方法是在叔胺的作用下,由氯甲酸酯与二苷酸酐先生成混合酸酐, 再和胺反应生成二酰胺荚醚萃取剂。本发明方法不仅反应条件温和,可在低温下进行,反应速度快,耗时短,产物纯化简单容易,所得的二酰胺荚醚萃取剂能够满足萃取纯度要求,有利于酰胺荚醚处理乏燃料后处理厂高放废液流程的建立,且所使用的氯甲酸酯试剂的制备容易,价格便宜,因而对于萃取剂的大量制备来说,可以大幅度节约成本,加之收率高,因而非常适用于工业化生产及应用。
Description
技术领域
本发明属于有机化学中二苷酰胺类化合物的制备技术领域,特别涉及一种在乏燃料后处理中应用的二酰胺荚醚萃取剂的合成方法。
背景技术
酰胺荚醚是近年来发展起来的一类新型中性络合萃取剂,其化学结构式如下:
式中,当取代基R为甲基、乙基、丙基时,相应的酰胺荚醚为水溶性化合物,可用作乏燃料水法后处理溶剂萃取工艺中被萃取金属离子的反萃剂(张平,陈靖,田国兴,等.用水溶性氧杂酰胺从有机相反萃分离放射性元素的方法.中国03146394.0[P].2004.02.25;Sasaki Y,Sugo Y,Kitatsuji Y,et al.Complexation and back extraction of various metals by water-solublediglycolamide.Anal Sci,2007,23(6):727-731.);当取代基R的碳原子数≥4时,相应的酰胺荚醚在水中的溶解度极小,对III价锕系和III价镧系元素有很好的配位能力,可用作乏燃料湿法后处理溶剂萃取工艺中分离锕系和镧系元素的萃取剂。特别是N,N,N’,N’-四辛基-3-氧戊二酰胺(N,N,N’,N’-tetraoctyl-3-oxapentanediamide,TODGA),可直接用烷烃如煤油作稀释剂,在硝酸介质中对III、IV、VI价锕系元素有足够的萃取分配比,对裂片元素(除Zr(IV)和III价镧系外)萃取分配比较小,可从裂片产物中分离锕系元素、Zr(IV)和III价镧系元素(Ansari SA,Pathak PN,Manchanda VK,et al.N,N,N’,N’-tetraoctyl diglycolamide(TODGA):a promising extractant for actinide-partitioning from high-level waste(HLW).SolvExtr Ion Exch,2005,23(4):463-479;Gujar RB,Ansari SA,Prabhu DR,et al.Actinidepartitioning with a modified TODGA solvent:counter-current extraction studies with simulatedhigh level waste.Solv Extr Ion Exch,2012,30(2):156-170.)。此外,这类萃取剂的化学稳定性和耐辐照稳定性优异。同时,酰胺荚醚分子结构中因仅含C、H、O、N四种元素,不含P,燃烧后分解的最终产物都是气体,属“可完全燃烧萃取剂”。由于可通过燃烧的方式处理溶剂萃取流程产生的有机相废物,包括其中所含的萃取剂,因而这样就可大大减少“二次废物”量,使二酰胺荚醚萃取剂在乏燃料后处理方面具有极好的应用前景。
随着酰胺荚醚在乏燃料后处理中应用的深入研究,该萃取剂的需求量愈来愈大。而目前以下三种主要合成二酰胺荚醚萃取剂的方法仍存在一定问题:
1.一步法。即在二环己基碳化二亚胺(N,N'-dicyclohexylcarbodiimide,DCC)催化下,二苷酸与胺直接反应合成酰胺荚醚(Sasaki Y,Choppin GR.Solvent extraction of Eu,Th,U,Np and Am with N,N'-dimethyl-N,N'-dihexyl-3-oxapentanediamide and its analogouscompounds.Anal Sci,1996,12(2):225-230.),其合成路线如下:
上述反应虽可在室温下进行,且合成条件温和,方法简便,但该法不仅反应时间特别长,通常需反应1周以上,才能得到目标产物,且残留在反应溶剂中的少量二环己基脲(1,3-dicyclohexylurea,DCU)副产物有时会混在连接产物中而很难被除尽,从而影响产品的纯度。此外,产率也比较低,如N,N’-二环己基-3-氧-戊二酰胺的收率仅为20%。
2.两步法。即二苷酸经二氯亚枫酰化生成二苷酰氯,再与胺反应生成酰胺荚醚(PretschVE,Ammann D,Osswald HF,et al.Ionophore vom Typ der 3-Oxapentandiamide.Helv Chim Acta,1980,63(1):191-196),其合成线路如下:
反应中二苷酸与SOCl2反应以及二苷酰氯与胺反应的活性均很高,荚醚产率亦较高,但在制备酰氯时,不仅需使用过量的会产生氯化氢气体的SOCl2,造成反应设备腐蚀十分严重,而且在随后对酰氯进行减压蒸馏纯化时,酰氯易发生热分解(尤其是在粗品投料较多时,热分解十分显著,最终碳化为固体物),致使酰氯收率常常不足50%,不仅使得二酰胺荚醚产率降低,还要增加成本。
3.三步法。即二苷酸脱水生成酸酐,经过胺解反应生成单氧杂酰胺羧酸,再经二氯亚枫酰化、胺解最终生成酰胺荚醚(Zhang P,Chen J,Li C,Synthesis ofN,N,N',N'-tetra-butyl-3-oxa-pentane-diamide and its analogous compounds.Chemical journal on Internet,2003,5(7):52),其合成线路如下:
该方法虽然避免了先要合成二苷酰氯的过程,但反应步骤仍较多,合成路线繁琐,产物纯化难度较大,产率不高,特别是在对N原子上取代基碳链较长的荚醚合成时,收率较低,如N,N,N’,N’-四正丁基-3-氧戊二酰胺的收率约为40%。
上述三种方法在实验室合成少量荚醚时,其缺点表现可能并不那么明显,但在扩大一次合成公斤级以上时,不足之处却十分显著,因而不利于二酰胺荚醚萃取剂的工业化生产。因此十分有必要建立一种适合工业化生产的二酰胺荚醚萃取剂的合成方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有二酰胺荚醚萃取剂合成方法存在的问题,提供一种合成条件温和、方法简便、产率高,且适合工业化生产的二酰胺荚醚萃取剂的合成方法。
本发明提供的二酰胺荚醚萃取剂的合成方法是分为两步进行:1)由二苷酸酐与胺反应生成氧杂单取代酰胺;2)由氧杂单取代酰胺与胺用混合酸酐法合成二酰胺荚醚萃取剂,其合成线路如下:
其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下:
1)将二苷酸酐加入与二苷酸酐摩尔比为1:9~15的溶剂I中,并置于3-7℃的冰水浴中边搅拌边滴加摩尔比为1:1.1~1.3的胺和吡啶的混合液,滴加完毕后反应0.5~4h,撤去冰水浴,再室温反应3~6h,然后旋转蒸发除去溶剂后向其中滴加体积比为1:1的盐酸与水的混合液,白色晶体析出,抽滤,重结晶纯化得白色片状晶体或固体的氧杂单取代酰胺,二苷酸酐与胺和吡啶的混合液中胺的摩尔比为1:1~1.1;
2)先将氧杂单取代酰胺、叔胺和溶剂II搅拌混合并冷却至-10~-15℃,滴加氯甲酸酯后搅拌反应2~15min,然后滴加胺,继续于-15℃~-2℃的冰盐浴中反应1.5~3h,移去冰盐浴,室温反应1.5~3h,再升温至回流反应2~6h,旋蒸除去溶剂,向粗产物中加入乙酸乙酯使粗产物溶解,再依次用水、碱液、酸液洗涤,最后用水洗至中性,收集有机相,用无水硫酸钠干燥,除去溶剂即可,其中参加反应的氧杂单取代酰胺、叔胺、氯甲酸酯、胺的物质的量浓度分别控制为0.1~0.4M,且氧杂单酰胺:叔胺∶氯甲酸酯∶胺的摩尔比为1:1~2:1~1.05:1。
以上方法中所述的胺为二乙胺、二正丙胺、二异丁胺、二正丁胺、二正己胺、二正辛胺或二(2-乙基己基)胺中的任一种。
以上方法中所述的叔胺为三乙胺、N,N-甲基乙胺、N,N-二甲基丙胺、N,N-二异丙基甲胺、N,N-二甲基苯甲胺、N-甲基哌啶、吡啶或N-甲基吗啉中的任一种,优选N-甲基吗啉。
以上方法中所述的氯甲酸酯为氯甲酸甲酯、氯甲酸乙酯、氯甲酸异丙酯、氯甲酸异丁酯或氯甲酸环戊酯中的任一种,优选氯甲酸异丁酯。
以上方法中所述的溶剂I为1,4-二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、苯或甲苯中的任一种,优选1,4-二氧六环和四氢呋喃;溶剂II为四氢呋喃、乙酸乙酯、乙腈、三氯甲烷、二氯甲烷或六甲基磷酰三胺中的任一种,优选四氢呋喃和乙酸乙酯。
以上方法步骤1)中的重结晶可用体积比≤1的水-甲醇体系或乙醚进行重结晶;步骤2)中使用的碱液为1~5%NaOH、饱和Na2CO3或饱和碳酸氢钠,酸液优选0.1~1MHCl或0.05~0.1MHNO3。
本发明与现有技术相比,具有以下积极效果:
1、由于本发明选择的工艺路线是在叔胺作用下,用氯甲酸酯与二苷酸酐反应先生成混合酸酐,然后再与胺反应生成二酰胺荚醚萃取剂,因而该方法不仅反应条件温和,可在低温下进行,且反应速度快,耗时短,产物纯化简单容易,所得的二酰胺荚醚萃取剂能够满足萃取纯度要求。
2、由于本发明采用的合成路线既未使用在反应过程会产生腐蚀性气体的原料,对设备也就没有苛刻要求,又不会有副产物残留于产品中,影响产品纯度,因而不仅可以大幅度节约成本,且所获产品的纯度高,能够满足萃取要求。
3、由于本发明方法中使用的氯甲酸酯试剂的制备容易,价格便宜,因而对于萃取剂的大量制备来说,可以大幅度节约成本,加之收率高,非常适用于工业化生产及应用。
4、本发明方法简单成熟,操作容易,便于推广使用。
具体实施方式
下面给出实施例以对本发明作进一步说明。有必要在此指出的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制,如果该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整,仍属于本发明保护范围。
实施例1
1)将11.6g(0.1mol)二苷酸酐加入77mL(0.9mol)1,4-二氧六环中,并置于7℃的冰水浴中边搅拌边滴加10.2mL(0.1mol)二乙胺和8.2mL(0.102mol)吡啶的混合液,滴加完毕后反应0.5h,撤去冰水浴,再室温反应3h,然后旋转蒸发除去1,4-二氧六环溶剂后向其中滴加体积比为1:1的盐酸与水的混合液,即有大量的白色晶体析出,再抽滤,用乙醚重结晶,真空干燥得N,N-二乙基-3-氧戊酰胺酸白色片状晶体16.9g,产率71%。
2)先将5.67g(0.03mol)N,N-二乙基-3-氧戊酰胺酸、3.3mL(0.03mol)N-甲基吗啉和280mL四氢呋喃搅拌混合并冷却至-10℃,滴加3.9mL(0.03mol)氯甲酸异丁酯和5mL四氢呋喃的混合液,搅拌反应2min,再滴加3.1mL(0.03mol)二乙胺和5mL四氢呋喃的混合液,继续于-7℃的冰盐浴中反应时间1.5h,移去冰盐浴,室温反应2h,再升温至回流反应3h,旋蒸除去四氢呋喃溶剂,向粗产物中加入乙酸乙酯使粗产物溶解,再依次用去离子水、5%氢氧化钠溶液、0.5M盐酸溶液洗涤,最后用去离子水洗至中性,收集有机相,用无水硫酸钠干燥,旋蒸除去乙酸乙酯,得N,N,N,N-四乙基-3-氧戊酰胺淡黄色粘稠液体5.94g,产率81%。该产物的氢核磁结果为1HNMR(CClD3,400MHz)δ=4.30(s,4H;OCH2),3.41-3.30(2m,8H;CH2),1.21-1.09(m,12H;CH3)。符合目标产物结构。
实施例2
1)将11.6g(0.1mol)二苷酸酐加入96mL(15mol)二氯甲烷中,并置于3℃的冰水浴中边搅拌边滴加10.7mL(0.105mol)二乙胺和10.4mL(0.13mol)吡啶的混合液,滴加完毕后反应1h,撤去冰水浴,再室温反应5h,然后旋转蒸发除去二氯甲烷溶剂后向其中滴加体积比为1:1的盐酸与水的混合液,即有大量的白色晶体析出,再抽滤,用乙醚重结晶,真空干燥得N,N-二乙基-3-氧戊酰胺酸的白色片状晶体12.8g,产率54%。
2)先将1.89g(0.01mol)N,N-二乙基-3-氧戊酰胺酸、2.8mL(0.02mol)三乙胺和60mL二氯甲烷搅拌混合并冷却至-15℃,然后滴加1mL(0.0103mol)氯甲酸乙酯和1mL二氯甲烷的混合液,滴加完后搅拌反应4min,再滴加1.0mL(0.01mol)二乙胺和1.0mL二氯甲烷的混合液,继续于-5℃的冰盐浴中反应时间3h,移去冰盐浴,室温反应1.5h,再升温至回流反应2h,旋蒸除去二氯甲烷溶剂,向粗产物中加入乙酸乙酯使之溶解,再依次用去离子水、饱和碳酸氢钠溶液、0.05M硝酸溶液洗涤,最后用去离子水洗至中性,收集有机相,用无水硫酸钠干燥,旋蒸除去二氯甲烷,得N,N,N’,N’-四乙基-3-氧戊二酰胺淡黄色粘稠液体4.47g,产率61%。该产物的氢核磁结果为1HNMR(CClD3,400MHz)δ=4.30(s,4H;OCH2),3.41-3.30(2m,8H;CH2),1.21-1.09(m,12H;CH3)。符合目标产物结构。
实施例3
1)将11.6g(0.1mol)二苷酸酐加入105mL(13mol)四氢呋喃中,并置于4℃的冰水浴中边搅拌边滴加10.5mL(0.103mol)二乙胺和9.3mL(0.115mol)吡啶的混合液,滴加完毕后反应0.5h,撤去冰水浴,再室温反应3.5h,然后旋转蒸发除去四氢呋喃溶剂后向其中滴加体积比为1:1的盐酸与水的混合液,即有大量的白色晶体析出,再抽滤,用乙醚重结晶,真空干燥得N,N-二乙基-3-氧戊酰胺酸白色片状晶体16.2g,产率68%。
2)先将2.835g(0.015mol)N,N-二乙基-3-氧戊酰胺酸、2.3mL(0.0165mol)N,N-二甲基乙胺和70mL二甲基甲酰胺搅拌混合并冷却至-11℃,然后滴加1.7mL(0.0153mol)氯甲酸异丙酯和1.7mL二甲基甲酰胺的混合液,滴加完后搅拌反应6min,再滴加1.6mL(0.015mol)二乙胺和1.6mL二甲基甲酰胺的混合液,继续于-15℃的冰盐浴中反应时间1.5h,移去冰盐浴,室温反应2h,再升温至回流反应2.5h,旋蒸除去二甲基甲酰胺溶剂,向粗产物中加入乙酸乙酯使粗产物溶解,再依次用去离子水、3%氢氧化钠溶液、0.5M盐酸溶液洗涤,最后用去离子水洗至中性,收集有机相,用无水硫酸镁干燥,旋蒸除去乙酸乙酯,得N,N,N’,N’-四乙基-3-氧戊二酰胺淡黄色粘稠液体5.05g,产率69%。该产物的氢核磁结果为1HNMR(CClD3,400MHz)δ=4.30(s,4H;OCH2),3.41-3.30(2m,8H;CH2),1.21-1.09(m,12H;CH3)。符合目标产物结构。
实施例4
1)将11.6g(0.1mol)二苷酸酐加入88mL(11mol)三氯甲烷中,并置于3℃的冰水浴中边搅拌边滴加13.8mL(0.107mol)二正丙胺和9.8mL(0.12mol)吡啶的混合液,滴加完毕后反应1.5h,撤去冰水浴,再室温反应4.5h,然后旋转蒸发除去三氯甲烷溶剂后向其中滴加体积比为1:1的盐酸与水的混合液,即有大量的白色晶体析出,再抽滤,用乙醚重结晶,真空干燥得N,N-二正丙基-3-氧戊酰胺酸白色片状晶体16.7g,产率77%。
2)先将4.34g(0.02mol)N,N-二正丙基-3-氧戊酰胺酸、3.9mL(0.032mol)N,N-二甲基丙胺和65mL三氯甲烷搅拌混合并冷却至-13℃,然后滴加2.4mL(0.0208mol)氯甲酸异丙酯和2.4mL三氯甲烷的混合液,滴加完后搅拌反应10min,再滴加2.7mL(0.02mol)二正丙胺和2.7mL三氯甲烷的混合液,继续于-3℃的冰盐浴中反应时间2h,移去冰盐浴,室温反应2h,再升温至回流反应2h,旋蒸除去三氯甲烷溶剂,向粗产物中加入乙酸乙酯使粗产物溶解,再依次用去离子水、饱和碳酸钠溶液、0.5M盐酸溶液洗涤,最后用去离子水洗至中性,收集有机相,用无水硫酸镁干燥,旋蒸除去乙酸乙酯,得N,N-N’,N’-四正丙基-3-氧戊二酰胺淡黄色粘稠液体7.12g,产率79%。该产物的氢核磁结果为1HNMR(CClD3,400MHz)δ=4.31(s,4H;OCH2),3.29-3.13(2m,8H;CH2),1.59-1.52(m,8H;CH2),0.92-0.86(m,12H;CH3)。符合目标产物结构。
实施例5
1)将11.6g(0.1mol)二苷酸酐加入97mL(1.2mol)四氢呋喃中,并置于4℃的冰水浴中边搅拌边滴加16.9mL(0.1mol)二正丁胺和9.3mL(0.113mol)吡啶的混合液,滴加完毕后反应1h,撤去冰水浴,再室温反应4h,然后旋转蒸发除去四氢呋喃溶剂后向其中滴加体积比为1:1的盐酸与水的混合液,即有大量的白色晶体析出,再抽滤,用水和甲醇体积比为1:1的溶液重结晶,真空干燥得N,N-二正丁基-3-氧戊酰胺酸白色片状晶体20.1g,产率82%。
2)先将2.94g(0.012mol)N,N-二正丁基-3-氧戊酰胺酸、1.3mL(0.0156mol)吡啶和80mL乙腈搅拌混合并冷却至-14℃,然后滴加1.6mL(0.0126mol)氯甲酸异丁酯和1.6mL乙腈的混合液,滴加完后搅拌反应8min,再滴加2.0mL(0.012mol)二正丁胺和2.0mL乙腈的混合液,继续于-10℃的冰盐浴中反应时间2.5h,移去冰盐浴,室温反应3h,再升温至回流反应4h,旋蒸除去乙腈溶剂,向粗产物中加入乙酸乙酯使粗产物溶解,再依次用去离子水、2%氢氧化钠溶液、0.5M盐酸溶液洗涤,最后用去离子水洗至中性,收集有机相,用无水硫酸镁干燥,旋蒸除去乙酸乙酯溶剂,得N,N-N’,N’-四正丁基-3-氧戊二酰胺淡黄色粘稠液体7.9g,产率74%。该产物的氢核磁结果为1HNMR(CClD3,400MHz)δ=4.31(s,4H;OCH2),3.32-3.17(2t,8H;CH2),1.55-1.25(2m,16H;CH2),0.94-0.90(m,12H;CH3)。符合目标产物结构。
实施例6
1)将11.6g(0.1mol)二苷酸酐加入77mL(0.9mol)1,4-二氧六环中,并置于6℃的冰水浴中边搅拌边滴加17.5mL(0.101mol)二异丁胺和9.6mL(0.117mol)吡啶的混合液,滴加完毕后反应1.5h,撤去冰水浴,再室温反应3h,然后旋转蒸发除去1,4-二氧六环溶剂后向其中滴加体积比为1:1的盐酸与水的混合液,即有大量的白色晶体析出,再抽滤,用水和甲醇体积比为1:1的溶液重结晶,真空干燥得N,N-二异丁基-3-氧戊酰胺酸白色片状晶体18.1g,产率73.8%。
2)先将7.35g(0.03mol)N,N-二异丁基-3-氧戊酰胺酸、5.2mL(0.0342mol)N,N-二甲基苯甲胺和75mL乙酸乙酯搅拌混合并冷却至-12℃,然后滴加4.2mL(0.0306mol)氯甲酸苄酯和4.2mL乙酸乙酯的混合液,滴加完后搅拌反应12min,再滴加5.2mL(0.03mol)二异丁胺和5.2mL乙酸乙酯的混合液,继续于-14℃的冰盐浴中反应时间3h,移去冰盐浴,室温反应2h,再升温至回流反应2h,旋蒸除去乙酸乙酯溶剂,向粗产物中加入乙酸乙酯使粗产物溶解,再依次用去离子水、饱和碳酸钠溶液、0.1M硝酸溶液洗涤,最后用去离子水洗至中性,收集有机相,用无水硫酸镁干燥,旋蒸除去乙酸乙酯溶剂,得N,N,N’,N’-四异丁基-3-氧戊二酰胺淡黄色粘稠液体8.54g,产率80%。该产物的氢核磁结果为1HNMR(CClD3,400MHz)δ=4.35(s,4H;OCH2),3.20-3.02(2d,8H;NCH2),2.03-1.86(2m,4H;CH),0.89-0.85(t,24H;CH3)。符合目标产物结构。
实施例7
1)将11.6g(0.1mol)二苷酸酐加入96mL(1.2mol)三氯甲烷中,并置于4℃的冰水浴中边搅拌边滴加18mL(0.104mol)二异丁胺和10.1mL(0.123mol)吡啶的混合液,滴加完毕后反应2h,撤去冰水浴,再室温反应5h,然后旋转蒸发除去三氯甲烷溶剂后向其中滴加体积比为1:1的盐酸与水的混合液,即有大量的白色晶体析出,再抽滤,用水和甲醇体积比为1:1的溶液重结晶,真空干燥得N,N-二异丁基-3-氧戊酰胺酸白色片状晶体15.9g,产率65%。
2)先将6.13g(0.025mol)N,N-二异丁基-3-氧戊酰胺酸、4.7mL(0.0425mol)N-甲基吗啉和110mL四氢呋喃搅拌混合并冷却至-15℃,然后滴加2.9mL(0.026mol)氯甲酸异丙酯和2.9mL四氢呋喃的混合液,滴加完后搅拌反应15min,再滴加4.4mL(0.025mol)二异丁胺和4.4mL四氢呋喃的混合液,继续于-13℃的冰盐浴中反应时间1.5h,移去冰盐浴,室温反应2.5h,再升温至回流反应2h,旋蒸除去四氢呋喃溶剂,向粗产物中加入乙酸乙酯使粗产物溶解,再依次用去离子水、饱和碳酸氢钠溶液、0.5M盐酸溶液洗涤,最后用去离子水洗至中性,收集有机相,用无水硫酸镁干燥,旋蒸除去乙酸乙酯溶剂,得N,N,N’,N’-四异丁基-3-氧戊二酰胺淡黄色粘稠液体7.27g,产率68%。该产物的氢核磁结果为1HNMR(CClD3,400MHz)δ=4.35(s,4H;OCH2),3.20-3.02(2d,8H;NCH2),2.03-1.86(2m,4H;CH),0.89-0.85(t,24H;CH3)。符合目标产物结构。
实施例8
1)将11.6g(0.1mol)二苷酸酐加入148mL(14mol)甲苯中,并置于3℃的冰水浴中边搅拌边滴加19.0mL(0.1mol)二异丁胺和10.7mL(0.13mol)吡啶的混合液,滴加完毕后反应3h,撤去冰水浴,再室温反应6h,然后旋转蒸发除去甲苯溶剂后向其中滴加体积比为1:1的盐酸与水的混合液,即有大量的白色晶体析出,再抽滤,用水和甲醇体积比为1:1的溶液重结晶,真空干燥得N,N-二异丁基-3-氧戊酰胺酸白色片状晶体18.6g,产率76%。
2)先将5.39g(0.022mol)N,N-二异丁基-3-氧戊酰胺酸、3.6mL(0.033mol)N,N-二甲基乙胺和100mL三氯甲烷搅拌混合并冷却至-10℃,然后滴加2.9mL(0.022mol)氯甲酸异丁酯和2.9mL三氯甲烷的混合液,滴加完后搅拌反应7min,再滴加3.8mL(0.022mol)二异丁胺和3.8mL三氯甲烷的混合液,继续于-8℃的冰盐浴中反应时间3h,移去冰盐浴,室温反应1.5h,再升温至回流反应3.5h,旋蒸除去三氯甲烷溶剂,向粗产物中加入乙酸乙酯使粗产物溶解,再依次用去离子水、饱和碳酸氢钠溶液、0.5M盐酸溶液洗涤,最后用去离子水洗至中性,收集有机相,用无水硫酸镁干燥,旋蒸除去乙酸乙酯溶剂,得N,N,N’,N’-四异丁基-3-氧戊二酰胺淡黄色粘稠液体8.13g,产率76%。该产物的氢核磁结果为1HNMR(CClD3,400MHz)δ=4.35(s,4H;OCH2),3.20-3.02(2d,8H;NCH2),2.03-1.86(2m,4H;CH),0.89-0.85(t,24H;CH3)。符合目标产物结构。
实施例9
1)将11.6g(0.1mol)二苷酸酐加入96mL(15mol)二氯甲烷中,并置于6℃的冰水浴中边搅拌边滴加25.4mL(0.108mol)二正己胺和10.3mL(0.125mol)吡啶的混合液,滴加完毕后反应4h,撤去冰水浴,再室温反应5h,然后旋转蒸发除去1,4-二氧六环溶剂后向其中滴加体积比为1:1的盐酸与水的混合液,即有大量的白色晶体析出,再抽滤,用乙醚重结晶,真空干燥得N,N-二正己基-3-氧戊酰胺酸白色片状晶体18.9g,产率63%。
2)先将12.04g(0.04mol)N,N-二正己基-3-氧戊酰胺酸、4.5mL(0.056mol)吡啶和87mL乙酸乙酯搅拌混合并冷却至-12℃,然后滴加3.9mL(0.0404mol)氯甲酸乙酯和3.9mL乙酸乙酯的混合液,滴加完后搅拌反应11min,再滴加9.4mL(0.04mol)二正己胺和9.4mL乙酸乙酯的混合液,继续于-4℃的冰盐浴中反应时间2.5h,移去冰盐浴,室温反应2h,再升温至回流反应5h,旋蒸除去四氢呋喃溶剂,向粗产物中加入乙酸乙酯使粗产物溶解,再依次用去离子水、4%氢氧化钠溶液、0.5M盐酸溶液洗涤,最后用去离子水洗至中性,收集有机相,用无水硫酸镁干燥,旋蒸除去乙酸乙酯溶剂,得N,N,N’,N’-四正己基-3-氧戊二酰胺淡黄色粘稠液体10.2g,产率72%。该产物的氢核磁结果为1HNMR(CClD3,400MHz)δ=4.33(s,4H;OCH2),3.30-3.14(2d,8H;NCH2),1.47(2m,8H;CH2),1.26(br,24H;CH2),0.91-0.86(m,12H;CH3)。符合目标产物结构。
实施例10
1)将11.6g(0.1mol)二苷酸酐加入85.6mL(1.0mol)1,4-二氧六环中,并置于5℃的冰水浴中边搅拌边滴加32.1mL(0.105mol)二正辛胺和9.8mL(0.12mol)吡啶的混合液,滴加完毕后反应2h,撤去冰水浴,再室温反应4h,然后旋转蒸发除去1,4-二氧六环溶剂后向其中滴加体积比为1:1的盐酸与水的混合液,即有大量的白色晶体析出,再抽滤,用乙醚重结晶,真空干燥得N,N-二正辛基-3-氧戊酰胺酸白色片状晶体22.3g,产率62.5%。
2)先将6.42g(0.018mol)N,N-二正辛基-3-氧戊酰胺酸、2.3mL(0.0216mol)三乙胺和45mL二氯甲烷搅拌混合并冷却至-14℃,然后滴加2.4mL(0.018mol)氯甲酸乙酯和2.4mL二氯甲烷的混合液,滴加完后搅拌反应9min,再滴加5.5mL(0.018mol)二正辛胺和5.5mL二氯甲烷的混合液,继续于-12℃的冰盐浴中反应时间2h,移去冰盐浴,室温反应2h,再升温至回流反应6h,旋蒸除去二氯甲烷溶剂,向粗产物中加入乙酸乙酯使粗产物溶解,再依次用去离子水、饱和碳酸钠溶液、0.5M盐酸溶液洗涤,最后用去离子水洗至中性,收集有机相,用无水硫酸镁干燥,旋蒸除去乙酸乙酯溶剂,得N,N,N’,N’-四正辛基-3-氧戊二酰胺淡黄色粘稠液体9.9g,产率57%。该产物的氢核磁结果为1HNMR(CClD3,400MHz)δ=4.34(s,4H;OCH2),3.33-3.17(2t,8H;NCH2),1.53(2m,8H;CH2),1.28(br,40H;CH2),0.90-0.87(m,12H;CH3)。符合目标产物结构。
实施例11
1)将11.6g(0.1mol)二苷酸酐加入113mL (14mol)四氢呋喃中,并置于7℃的冰水浴中边搅拌边滴加33.7mL(0.11mol)二正辛胺和10.3mL(0.125mol)吡啶的混合液,滴加完毕后反应4h,撤去冰水浴,再室温反应6h,然后旋转蒸发除去四氢呋喃溶剂后向其中滴加体积比为1:1的盐酸与水的混合液,即有大量的白色晶体析出,再抽滤,用乙醚重结晶,真空干燥得N,N-二正辛基-3-氧戊酰胺酸白色片状晶体24.9g,产率70%。
2)先将9.3g(0.026mol)N,N-二正辛基-3-氧戊酰胺酸、6.4mL(0.0416mol)N,N-二异丙基甲胺和100mL二甲基甲酰胺搅拌混合并冷却至-11℃,然后滴加3.4mL(0.0265mol)氯甲酸异丁酯和3.4mL二甲基甲酰胺的混合液,滴加完后搅拌反应12min,再滴加8.1mL(0.026mol)二正辛胺和8.1mL二甲基甲酰胺的混合液,继续于-6℃的冰盐浴中反应时间3h,移去冰盐浴,室温反应2.5h,再升温至回流反应4.5h,旋蒸除去二甲基甲酰胺溶剂,向粗产物中加入乙酸乙酯使粗产物溶解,再依次用去离子水、饱和碳酸钠溶液、0.5M盐酸溶液洗涤,最后用去离子水洗至中性,收集有机相,用无水硫酸镁干燥,旋蒸除去乙酸乙酯溶剂,得N,N,N’,N’-四正辛基-3-氧戊二酰胺淡黄色粘稠液体10.24g,产率59%。该产物的氢核磁结果为1HNMR(CClD3,400MHz)δ=4.34(s,4H;OCH2),3.33-3.17(2t,8H;NCH2),1.53(2m,8H;CH2),1.28(br,40H;CH2),0.90-0.87(m,12H;CH3)。符合目标产物结构。
实施例12
1)将11.6g(0.1mol)二苷酸酐加入127mL(12mol)甲苯中,并置于4℃的冰水浴中边搅拌边滴加33.7mL(0.11mol)二正辛胺和9.5mL(0.116mol)吡啶的混合液,滴加完毕后反应3h,撤去冰水浴,再室温反应6h,然后旋转蒸发除去甲苯溶剂后向其中滴加体积比为1:1的盐酸与水的混合液,即有大量的白色晶体析出,再抽滤,用乙醚重结晶,真空干燥得N,N-二正辛基-3-氧戊酰胺酸白色片状晶体20.7g,产率58%。
2)先将10.7g(0.03mol)N,N-二正辛基-3-氧戊酰胺酸、3.4mL(0.0309mol)N-甲基吗啉和140mL乙腈搅拌混合并冷却至-10℃,然后滴加4.0mL(0.0309mol)氯甲酸异丁酯和4.0mL乙腈的混合液,滴加完后搅拌反应5min,再滴加9.2mL(0.03mol)二正辛胺和9.2mL乙腈的混合液,继续于-2℃的冰盐浴中反应时间3h,移去冰盐浴,室温反应1.5h,再升温至回流反应5h,旋蒸除去乙腈溶剂,向粗产物中加入乙酸乙酯使粗产物溶解,再依次用去离子水、5%氢氧化钠溶液、0.08M硝酸溶液洗涤,最后用去离子水洗至中性,收集有机相,用无水硫酸镁干燥,旋蒸除去乙酸乙酯溶剂,得N,N,N’,N’-四正辛基-3-氧戊二酰胺淡黄色粘稠液体10.06g,产率58%。该产物的氢核磁结果为1HNMR(CClD3,400MHz)δ=4.34(s,4H;OCH2),3.33-3.17(2t,8H;NCH2),1.53(2m,8H;CH2),1.28(br,40H;CH2),0.90-0.87(m,12H;CH3)。符合目标产物结构。
实施例13
1)将11.6g(0.1mol)二苷酸酐加入105mL(13mol)四氢呋喃中,并置于3℃的冰水浴中边搅拌边滴加32.7mL(0.109mol)二(2-乙基己基)胺和10.7mL(0.13mol)吡啶的混合液,滴加完毕后反应3h,撤去冰水浴,再室温反应6h,然后旋转蒸发除去四氢呋喃溶剂后向其中滴加体积比为1:1的盐酸与水的混合液,即有大量的白色晶体析出,再抽滤,用乙醚重结晶,真空干燥得N,N-二-2-乙基己基-3-氧戊酰胺酸白色片状晶体21.1g,产率66%。
2)先将12.5g(0.035mol)N,N-二-2-乙基己基-3-氧戊酰胺酸、3.6mL(0.035mol)三乙胺和54mL四氢呋喃搅拌混合并冷却至-13℃,然后滴加4.6mL(0.035mol)氯甲酸异丁酯和4.6mL四氢呋喃的混合液,滴加完后搅拌反应3min,再滴加10.5mL(0.035mol)二(2-乙基己基)胺和10.5mL四氢呋喃的混合液,继续于-11℃的冰盐浴中反应时间3h,移去冰盐浴,室温反应3h,再升温至回流反应6h,旋蒸除去四氢呋喃溶剂,向粗产物中加入乙酸乙酯使粗产物溶解,再依次用去离子水、5%氢氧化钠溶液、0.5M盐酸溶液洗涤,最后用去离子水洗至中性,收集有机相,用无水硫酸镁干燥,旋蒸除去乙酸乙酯溶剂,得N,N,N’,N’-四-2-乙基己基-3-氧戊二酰胺黄色粘稠液体8.54g,产率49%。该产物的氢核磁结果为1HNMR(CClD3,400MHz)δ=4.36(s,4H),3.39-3.03(2m,8H),1.71-1.50(m,6H),1.26(br,30H),0.94-0.88(m,24H)。符合目标产物结构。
Claims (8)
1.一种二酰胺荚醚萃取剂的合成方法,其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下:
1)将二苷酸酐加入与二苷酸酐摩尔比为1:9~15的溶剂Ⅰ中,并置于3-7℃的冰水浴中边搅拌边滴加摩尔比为1:1.1~1.3的胺和吡啶的混合液,滴加完毕后反应0.5~4 h,撤去冰水浴,再室温反应3~6h,然后旋转蒸发除去溶剂后向其中滴加体积比为1:1的盐酸与水的混合液,白色晶体析出,抽滤,重结晶纯化得白色片状晶体或固体的氧杂单取代酰胺,二苷酸酐与胺和吡啶的混合液中胺的摩尔比为1:1~1.1;
2)先将氧杂单取代酰胺、叔胺和溶剂Ⅱ搅拌混合并冷却至-10~-15℃,滴加氯甲酸酯后搅拌反应2~15min,然后滴加胺,继续于-15℃~-2℃的冰盐浴中反应1.5~3h,移去冰盐浴,再室温反应1.5~3h,再升温至回流反应2~6h,旋蒸除去溶剂,向粗产物中加入乙酸乙酯使粗产物溶解,再依次用水、碱液、酸液洗涤,最后用水洗至中性,收集有机相,用无水硫酸钠干燥,除去溶剂即可,其中参加反应的氧杂单取代酰胺、叔胺、氯甲酸酯、胺的物质的量浓度分别控制为0.1~0.4M,且氧杂单酰胺:叔胺:氯甲酸酯:胺的摩尔比为1:1~2:1~1.05:1。
2.如权利要求1所述的二酰胺荚醚萃取剂的合成方法,其特征在于该方法中所述的胺为二乙胺、二正丙胺、二异丁胺、二正丁胺、二正己胺、二正辛胺或二(2-乙基己基)胺中的任一种。
3.如权利要求1或2所述的二酰胺荚醚萃取剂的合成方法,其特征在于该方法中所述的叔胺为三乙胺、N,N-二甲基乙胺、N,N-二甲基丙胺、N,N-二异丙基甲胺、N,N-二甲基苯甲胺、N-甲基哌啶、吡啶或N-甲基吗啉中的任一种。
4.如权利要求1或2所述的二酰胺荚醚萃取剂的合成方法,其特征在于该方法中所述的氯甲酸酯为氯甲酸甲酯、氯甲酸乙酯、氯甲酸异丙酯、氯甲酸异丁酯或氯甲酸环戊酯中的任一种。
5.如权利要求3所述的二酰胺荚醚萃取剂的合成方法,其特征在于该方法中所述的氯甲酸酯为氯甲酸甲酯、氯甲酸乙酯、氯甲酸异丙酯、氯甲酸异丁酯或氯甲酸环戊酯中的任一种。
6.如权利要求1或2所述的二酰胺荚醚萃取剂的合成方法,其特征在于该方法中所述的溶剂Ⅰ为1,4-二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、苯或甲苯中的任一种;溶剂Ⅱ为四氢呋喃、乙酸乙酯、乙腈、三氯甲烷、二氯甲烷或六甲基磷酰三胺中的任一种。
7.如权利要求3所述的二酰胺荚醚萃取剂的合成方法,其特征在于该方法中所述的溶剂Ⅰ为1,4-二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、苯或甲苯中的任一种;溶剂Ⅱ为四氢呋喃、乙酸乙酯、乙腈、三氯甲烷、二氯甲烷或六甲基磷酰三胺中的任一种。
8.如权利要求5所述的二酰胺荚醚萃取剂的合成方法,其特征在于该方法中所述的溶剂Ⅰ为1,4-二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、苯或甲苯中的任一种;溶剂Ⅱ为四氢呋喃、乙酸乙酯、乙腈、三氯甲烷、二氯甲烷或六甲基磷酰三胺中的任一种。
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