CN103724208A - 2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯及其合成方法 - Google Patents

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周新利
王娟
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Abstract

本发明公开了一种2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯及其合成方法。以2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇为原料，与丙酸在有机溶剂中加入催化剂进行回流分水反应，合成了2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯。采用1HNMR和IR对目标产物的结构进行了表征。分别采用苯、吡啶和甲苯三种溶剂进行酯化反应，比较了对甲苯磺酸、硫酸氢钠和硫酸三种催化剂发现，当2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇与丙酸的摩尔比为1:10～14，苯为反应溶剂，对甲苯磺酸为催化剂时，反应的收率较高。

Description

2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯及其合成方法
技术领域
本发明涉及一种2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯及其合成方法，属于有机化学领域。
背景技术
酯类化合物不仅与很多聚合物有很好的相容性，而且化学性质稳定。可作为非离子表面活性剂、润滑剂、增塑剂应用到各个领域中。
“新(neo)”戊基多元醇酯包括三羟甲基丙烷酯、三羟乙基丙烷酯、季戊四醇酯和季戊四醇聚合物的酯。由于“新”多元醇酯分子中季碳原子的特殊结构，使得β-位上没有氢原子可与羟基氧形成六原子的共振结构环，只有在高能量条件下才可破坏其酯结构，这使其具有良好的的稳定性。同时由于其空间结构上的多元羟基结构，与不同结构类型的直链或支链脂肪酸组合，使该酯具有宽广的性能调整范围，所合成的多元醇酯具有其他酯类无可比拟的优越性，成为目前高端合成酯润滑油的最佳选择。随着合成酯类油应用技术的进步，要求酯类具有更高的适应性能，如引擎用酯要求长寿命和热氧化稳定性；油脂用酯要求耐久性和耐高温蒸发性；冷冻机油要求电绝缘性、耐热性、低羟基值、高温水解稳定性和热稳定性等。这对长碳链多元受阻醇的酯化合成技术提出了更高的要求。作为多元受阻醇，支化程度相当高，这使得其在酯化过程中存在严重的位阻效应，很难得到低羟基值的酯。
发明内容
本发明的目的在于提供一种2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯及其合成方法。
实现本发明目的的技术方案是：一种2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯，其化学结构式如下：
Figure BDA0000437256480000011
上述结构的一种2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯的合成路线如下：
Figure BDA0000437256480000021
一种2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯的合成方法，步骤为：将2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇与丙酸置于有机溶剂中，其摩尔比为1:10～14，加入催化剂升温回流反应。
所述的酯化反应的有机溶剂采用苯、吡啶或甲苯。
所述的催化剂采用对甲苯磺酸、硫酸氢钠或硫酸。
所述的催化剂与2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇的摩尔比为0.3～0.4:1。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯尚未见文献报道。
2.2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯的分子中均含有两个硝基，且结构对称，分子安定性好，可成为含能增塑剂应用于含能材料领域中。
3.粗产品由重结晶精制，有利于工业化生产。
附图说明
图1为实施例52,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯的1H NMR。
图2为实施例52,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯的IR。
具体实施方式
实施例1
2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯的制备
2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇（0.01mol，2.4g），丙酸（0.1mol，7.4g），对甲苯磺酸0.6g，苯33mL，升温至回流，分水器分水，直至不再有水生成，减压除去苯，用二氯甲烷萃取，水洗至中性后，减压蒸去二氯甲烷，用无水乙醇重结晶。收率为48.62％。
从附图说明中的图1和图2可以看出，1H NMR(500MHz,CDCl3)δ4.8557,4.8757,4.8809,4.8998(dd,J=10Hz,J=10Hz,8H),2.3567,2.2416,2.3263,2.3114(q,J=22.65Hz,8H),1.1412,1.1262,1.1111(t,J=15.05Hz,12H).IR2914(s,CH3),2849(s,CH2),1739(s,C＝O),1564(s,NO2),1461(s,CH3),1392(s,CH3),1166(s,C–O),720(s).
实施例2
2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇（0.01mol，2.4g），丙酸（0.12mol，8.88g），对甲苯磺酸0.6g，苯33mL，升温至回流，分水器分水，直至不再有水生成，减压除去苯，用二氯甲烷萃取，水洗至中性后，减压蒸去二氯甲烷，用无水乙醇重结晶。收率为50.28％。
实施例3
2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇（0.01mol，2.4g），丙酸（0.14mol，10.36g），对甲苯磺酸0.6g，苯33mL，升温至回流，分水器分水，直至不再有水生成，减压除去苯，用二氯甲烷萃取，水洗至中性后，减压蒸去二氯甲烷，用无水乙醇重结晶。收率为50.28％。
实施例4
2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇（0.01mol，2.4g），丙酸（0.12mol，8.88g），对甲苯磺酸0.6g，吡啶33mL，室温搅拌24h，倒入冰水中，用二氯甲烷萃取，水洗至中性后，减压蒸去二氯甲烷，用无水乙醇重结晶。收率为2.98％。
实施例5
2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇（0.01mol，2.4g），丙酸（0.12mol，8.88g），对甲苯磺酸0.6g，甲苯33mL，升温至回流，分水器分水，直至不再有水生成，减压除去苯，用二氯甲烷萃取，水洗至中性后，减压蒸去二氯甲烷，用无水乙醇重结晶。收率为44.83％。
实施例6
2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇（0.01mol，2.4g），丙酸（0.12mol，8.88g），硫酸氢钠0.42g，苯33mL，升温至回流，分水器分水，直至不再有水生成，减压除去苯，用二氯甲烷萃取，水洗至中性后，减压蒸去二氯甲烷，用无水乙醇重结晶。收率为13.28％。
实施例7
2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇（0.01mol，2.4g），丙酸（0.12mol，8.88g），硫酸0.35g，苯33mL，升温至回流，分水器分水，直至不再有水生成，减压除去苯，用二氯甲烷萃取，水洗至中性后，减压蒸去二氯甲烷，用无水乙醇重结晶。收率为51.19％。

Claims (9)

1.一种2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯，其特征在于所述化合物的化学结构式如下：
Figure FDA0000437256470000011
2.根据权利要求1所述的2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯，其特征在于所述化合物通过将2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇与丙酸置于有机溶剂中，其摩尔比为1:10～14，加入催化剂升温回流下反应生成。
3.根据权利要求2所述的2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯，其特征在于所述的有机溶剂采用苯、吡啶或甲苯。
4.根据权利要求2所述的2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯，其特征在于所述的催化剂采用对甲苯磺酸、硫酸氢钠或硫酸。
5.根据权利要求2所述的2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯，其特征在于所述的催化剂与2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇的摩尔比为0.3～0.4:1。
6.一种2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯的合成方法，其特征在于步骤为：将2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇与丙酸置于有机溶剂中，其摩尔比为1:10～14，加入催化剂升温回流下反应。
7.根据权利要求6所述的2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯的合成方法，其特征在于所述的酯化反应的有机溶剂采用苯、吡啶或甲苯。
8.根据权利要求6所述的2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯的合成方法，其特征在于所述的催化剂采用对甲苯磺酸、硫酸氢钠或硫酸。
9.根据权利要求6所述的2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四丙酸酯的合成方法，其特征在于所述的催化剂与2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇的摩尔比为0.3～0.4:1。
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