CN105884668B - 一种基于石墨烯提高2‑甲基氨基硫脲收率的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于石墨烯提高2‑甲基氨基硫脲收率的合成方法，通过在反应之前向甲基肼溶液中加入1.6‑5％重量的石墨烯，再加入硫氰酸铵充分溶解，升温至一定温度使硫氰酸铵和甲基肼混合溶液填满石墨烯的孔径，反应合成收率可由原始工艺的84％提高至91％，石墨烯材料经过低温烘干后能够重复利用。本方法操作简单，石墨烯能重复利用，生产成本低，适合大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种石墨烯用于提高产品收率的合成方法，更具体的说是涉及一种基于石墨烯提高2-甲基氨基硫脲收率的合成方法。
背景技术
2-甲基氨基硫脲是合成三嗪环的原料，目前主要的工艺路线主要是硫氰酸铵和甲基肼高温重排反应而得，三嗪环(TTZ)是合成头孢曲松钠的关键中间体，和7-ACA合成7-ACT后，再与DAMA即可合成头孢曲松钠。头孢曲松钠，又名头孢三嗪，是由瑞士罗氏公司研制的具有里程碑意义的第三代头孢类抗生素，于1982年在瑞士首次上市，是第一个半合成广谱长效头孢菌素，主要用于敏感菌所致的感染病症，如呼吸系统感染(尤其是肺炎)、耳鼻喉感染、泌尿系统感染、脓毒症、脑膜炎、预防手术感染、骨和关节感染、皮肤和软组织感染、生殖系统感染(包括淋病)，一般疗效满意，还可用于创伤感染、腹部感染等。于1992年首次在中国上市。经过二十几年的发展，凭借其抗菌谱广，疗效确切，以及巨大的市场空间等优点，头孢曲松钠已经成为抗生素市场上举足轻重的主导产品。在最近几年的销售业绩中，一直位居前列。头孢曲松钠等药品已被列入《国家城镇职工基本医疗保险药物》，在全国各大医院抗生素使用总量中占有很大的份额，在国民健康产业中的地位十分重要。
目前2-甲基氨基硫脲在工业生产中主要存在的问题是收率过低，平均在84％左右，主要原因是原始工艺中甲基肼和硫氰酸铵混合溶解后，在前期真空蒸水过程中部分甲基肼未参与反应而随水一起蒸出，若单纯增加甲基肼投料量又会造成成本增加，得不偿失，所以传统工艺存在收率偏低，成本较高的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于石墨烯提高2-甲基氨基硫脲收率的合成方法，利用石墨烯自堆叠结构形成的孔径，使甲基肼和硫氰酸铵通过孔径扩散反应，强化内部传质过程，提高反应效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于石墨烯提高2-甲基氨基硫脲收率的合成方法，包括以下步骤：向1000ml的四口烧瓶中加入300g40％质量浓度的甲基肼水溶液，然后边搅拌边加入占甲基肼溶液质量1.6-5％的石墨烯，再向混合溶液中加入220g硫氰酸铵(硫氰酸铵溶于甲基肼溶液为吸热过程，此时溶液温度降至-10℃左右)，加毕后缓慢升温至0-80℃，保温0-60min，负压0.02-0.08MPa下升温蒸水，每分钟升温5℃，温度升至100-110℃析晶，析晶后常压缓慢加入自来水500ml，升温至90℃后热抽滤，过滤后得到的石墨烯，20℃-50℃在烘箱中烘干并套用至下一批重复使用，滤液降至30℃后抽滤，湿品硫脲于烘箱中80-100℃烘干得到干品2-甲基氨基硫脲。
具体地，所述石墨烯按照改进后的Hummers方法合成，控制石墨烯的片层厚度为0.5nm～2nm，石墨烯微观结构为三维自堆叠形态，孔径尺寸为200nm～240nm。
具体地，所述石墨烯加入量为甲基肼溶液质量的3.6％。
具体地，加入220g硫氰酸铵后缓慢升温至40℃，保温30min，负压0.07MPa下升温蒸水。
本发明具有以下有益效果：基于石墨烯超高比表面积(2630m2/g)、结构稳定(全碳结构)、超大的孔径(200nm～240nm)、高吸附容量、能循环使用等特性，硫氰酸铵和甲基肼在石墨烯的孔径内完美结合反应，避免了原工艺在前期蒸馏水的过程中甲基肼的流失，即使没有反应的硫氰酸铵和甲基肼也能包裹在石墨烯的孔径内，使两者反应更加彻底，反应收率大幅，可提高至91％，大大降低了生产成本，而且加入的石墨烯能够循环使用次数不低于50次。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
实施例1：
向1000ml的四口烧瓶中加入300g40％浓度的甲基肼溶液，再向溶液中加入220g硫氰酸铵，负压0.07MPa下开始缓慢升温，温度每分钟升5℃，温度升至110℃析晶，然后常压缓慢加入500ml自来水，升温至90℃后降温至30℃后抽滤，湿品硫脲烘箱中100℃烘干得到干品硫脲。
| 实验 | 硫氰酸铵(g) | 甲基肼(g) | 硫脲(g) | 收率(％) |
| 实验一 | 220 | 300 | 238.8 | 84.08％ |
实施例2：
向1000ml的四口烧瓶中加入300g40％浓度的甲基肼溶液，分别加入5g、7g、10.8g、12g、15g石墨烯，再向溶液中加入220g硫氰酸铵，负压0.02-0.08MPa下开始缓慢升温，温度每分钟升5℃，温度升至110℃析晶，然后常压缓慢加入自来水500ml，升温至90℃后热抽滤，过滤后得到的石墨烯，20℃-50℃在烘箱中烘干并套用至下一批重复使用。滤液降至30℃后抽滤，湿品硫脲烘箱中100℃烘干得到干品硫脲。
实验结果如下：
| 实验 | 硫氰酸铵(g) | 甲基肼(g) | 石墨烯(g) | 硫脲(g) | 收率(％) |
| 实验二 | 220 | 300 | 4.8 | 239.6 | 85.27％ |
| 实验三 | 220 | 300 | 7 | 239.8 | 85.34％ |
| 实验四 | 220 | 300 | 10.8 | 241.0 | 85.76％ |
| 实验五 | 220 | 300 | 12 | 240.8 | 85.69％ |
| 实验六 | 220 | 300 | 15 | 241.0 | 85.76％ |
实施例3：
向1000ml的四口烧瓶中加入300g40％浓度的甲基肼溶液，然后边搅拌边加入10.8g石墨烯，加毕后缓慢升温分别控制温度为0℃、20℃、40℃、60℃、80℃，保温30min，再向混合溶液中加入220g硫氰酸铵，负压0.07MPa下开始缓慢升温，温度每分钟升5℃，温度升至110℃析晶，然后常压缓慢加入自来水500ml，升温至90℃后热抽滤，过滤后得到的石墨烯，20℃-50℃在烘箱中烘干并套用至下一批重复使用。滤液降至30℃后抽滤，湿品硫脲烘箱中100℃烘干得到干品硫脲。
实验结果如下：
| 实验 | 硫氰酸铵(g) | 甲基肼(g) | 保温温度(℃) | 硫脲(g) | 收率(％) |
| 实验七 | 220 | 300 | 0 | 241 | 85.76％ |
| 实验八 | 220 | 300 | 20 | 249.5 | 88.79％ |
| 实验九 | 220 | 300 | 40 | 255.98 | 91.09％ |
| 实验十 | 220 | 300 | 60 | 254.88 | 90.70％ |
| 实验十一 | 220 | 300 | 80 | 253.90 | 90.35％ |
实施例4：
向1000ml的四口烧瓶中加入300g40％浓度的甲基肼溶液，然后边搅拌边加入10.8g石墨烯，再向混合溶液中加入220g硫氰酸铵，加毕后缓慢升温至40℃开始保温，保温时间分别控制0min、15min、30min、45min、60min，保毕后负压0.07MPa下开始缓慢升温，温度每分钟升5℃，温度升至110℃析晶，然后常压缓慢加入自来水500ml，升温至90℃后热抽滤，过滤后得到的石墨烯，20℃-50℃在烘箱中烘干并套用至下一批重复使用。滤液降至30℃后抽滤，湿品硫脲烘箱中80℃烘干得到干品硫脲。
实验结果如下：
通过上述实施例可知，加入石墨烯后2-甲基氨基硫脲的收率明显提高。
Claims (3)
1.一种基于石墨烯提高2-甲基氨基硫脲收率的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：向1000ml的四口烧瓶中加入300g40％质量浓度的甲基肼水溶液，然后边搅拌边加入占甲基肼溶液质量1.6-5％的石墨烯，再向混合溶液中加入220g硫氰酸铵，加毕后缓慢升温至0-80℃，保温0-60min，负压0.02-0.08MPa下升温蒸水，每分钟升温5℃，温度升至100-110℃析晶，析晶后常压缓慢加入自来水500ml，升温至90℃后热抽滤，过滤后得到的石墨烯，20℃-50℃在烘箱中烘干并套用至下一批重复使用，滤液降至30℃后抽滤，湿品硫脲于烘箱中80-100℃烘干得到干品2-甲基氨基硫脲；
所述石墨烯按照改进后的Hummers方法合成，控制石墨烯的片层厚度为0.5nm～2nm，石墨烯微观结构为三维自堆叠形态，孔径尺寸为200nm～240nm。
2.如权利要求1所述的基于石墨烯提高2-甲基氨基硫脲收率的合成方法，其特征在于，所述石墨烯加入量为甲基肼溶液质量的3.6％。
3.如权利要求1所述的基于石墨烯提高2-甲基氨基硫脲收率的合成方法，其特征在于，加入220g硫氰酸铵后缓慢升温至40℃，保温30min，负压0.07MPa下升温蒸水。
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Denomination of invention: A synthetic method for improving the yield of 2-methylthiosemicarbazone based on graphene Effective date of registration: 20211130 Granted publication date: 20180116 Pledgee: Dongying Hekou District sub branch of China Post Savings Bank Co.,Ltd. Pledgor: SHANDONG HUIHAI PHARMACEUTICAL& CHEMICAL Co.,Ltd. Registration number: Y2021980013568 |
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