CN1119327C - N－烷基－n'－硝基胍的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制备化学式(I)的N-烷基-N′-硝基胍的新方法。其中R＝C1-C4烷基，方法是用硝酸中和烷基胺，然后同氨基氰反应，再将形成的烷基胍硝酸盐脱水。
Description
技术领域
本发明涉及制备N-烷基-N′-硝基胍的新方法。
背景技术
下面的制备N-烷基-N′-硝基胍的方法是已知的：首先，按通常方法将化学式为(A)的5-甲基异硫脲鎓硫酸盐进行硝化，然后，在第二阶段反应中，以烷基胺取代甲巯基。反应方程式如下：
[参见JACS(美国化学会志)
76，1877(1954)]
但是，这个方法确有其缺点，即需要进行两步反应。虽然两个阶段的产率都相当好，但是，烷巯基的裂解，具体是甲巯基的裂解，特别在工业规模制备时，出现技术问题。
另外，大家还知道、N-烷基-，尤其是N-甲基-N′-硝基胍的制备，可以这样进行：将硝基胍的碱溶液(氢氧化钾溶液)同烷基(尤其是甲基)胺的氢氧化物、在60℃下、按下面反应方程式进行反应：
例如
[参见JACS(美国化学会志)
69，3028(1947)和
49，2303(1927)]
在这个方法里，最终产物的产率，特别是纯度，很不能令人满意，产品要经过一个昂贵的纯化程序。生成大量副产物烷基(甲基)脲，伴随着N2O气体形成。还要产生大量废水，同时硝基胍是相当昂贵的原料。
另外还知道，N-烷基-N′-硝基胍的制备，还能够通过硝化烷基胍的硫酸盐来实现[参见JACS(美国化学会志)，
55，731(1933)]。
这个方法，也有其缺点，产率不太令人满意，并且产生大量废水。
另一个已知的制备方法，是用硫酸将烷基胍硝酸盐脱水[参见JACS(美国化学会志)55，739(1933)]。
虽然这个方法的产率相当好，但是原料，如甲基胍硝酸盐，很难得到[参见Zeitschrift für angewandte Chemie
42，380(1929)]。
为了制备这种硝酸盐，必须采用硝酸钡，产率仅为40-50％。
硝酸胺同氰氨基化钙，或者同二聚氨基氰的反应也是不能令人满意的[参见Can.J.Chem.
36，737-743(1958)]。所述的方法有许多缺点：烷基胺过剩，很难被回收，如(与二聚氨基氰反应时)需过量4倍。
发明内容
现已发现，这样来制备化学式(I)的N-烷基-N′-硝基胍，
式中R是C1-C4烷基，任选地在水溶液中，和任选地在有机溶剂存在条件下，以硝酸中和烷基胺；然后蒸发浓缩，再在有机溶剂存在下，任选在压力下和80℃-180℃温度范围内，同氨基氰反应，最后将生成的烷基胍硝酸盐脱水。
出乎意料地，这个新方法可用来方便地制备出化学式(I)的N-烷基-N′-硝基胍，尽管根据现有技术预料用等摩尔的胺(或仅过量少许)只能得到低的产率，而这个新方法却得到很好的产率，且产品纯度很高。
最后，由烷基胺盐和氨基氰在170-240℃的温度下制备低级烷基取代的胍盐是已知的(DOS 2005816)。因此，本领域技术人员不能预见，这些反应也可以在很低的温度下进行。
新反应的优点是反应能在硝酸胺不过量或只少许过量的条件下进行，并且该方法可以在较低的温度下进行，这样就降低了成本，节约能量并减少了对环境的污染。
具体实施方式
能够用这个新方法制备的化合物一般限定为化学式(I)。在这个化学式中，R优选地是具有1-4个碳原子的烷基，例如，特别是甲基和乙基。
例如，假如用甲胺为原料，这个新方法的反应过程可用下面方程式概括地表示出来：
原料物质烷基胺和氨基氰是有机化学中一般的已知化合物。
所有对于反应物呈惰性的有机稀释剂，都是合适的有机溶剂。它们包括，优选地，醇类，如甲醇、乙醇或丁醇；醚类，如乙二醇二甲醚，乙二醇二乙醚，二甘醇二甲醚，或者甲基叔戊基醚。
同氨基氰的反应，最好在一个排除了氧气的密闭容器中进行，以便能够形成1到20巴、优选5到15巴的压力。
在同氨基氰反应期间，反应温度可以在广泛范围内变化。反应一般在80-180℃间进行，优选在100-150℃之间。
原则上讲，所有除水剂都是合适的脱水剂。值得提出的优选的例子是磺酸、硫酸和三氟醋酸。
进行本发明的方法时优选地使用等摩尔量反应物进行反应。但是也可能利用过量的烷基胺(1-1.5摩尔)或者稍微过量的氨基氰(1-1.2摩尔)。
后处理工作能够按照通常的方法进行。
在烷基胺的硝酸盐与氨基氰反应前优选例如通过共沸蒸馏除去水。
用这个新方法制备的化学式(I)的N-烷基-N′-硝基胍，如，特别是，N-甲基-N′-硝基胍，能被用作制备生物活性化合物的中间体，例如制备杀虫剂的中间体。(参见EP-A0376279和EP-A0428941)。制备实施例
实施例1
用大约4.2g的75％硝酸，中和5.2g(0.05摩尔)的30％甲胺水溶液，然后，在真空下蒸掉水。
加入15m1正丁醇和2.2g氨基氰，将混合物导入50ml高压釜中。然后将混合物加热8小时，保持内部温度130℃。降压后，蒸出正丁醇，在冷却(-5℃-+5℃)和搅拌条件下，往残留物中谨慎地加入8.5ml浓硫酸。30分钟后，加入50g冰，过滤混合物，并用少量冷水洗涤。
这样得到5.5g(相当理论产值的93％)的N-甲基-N′-硝基胍，熔点160℃。
实施例2
用大约4.2g的75％硝酸，中和5.2g(0.05摩尔)的30％甲胺水溶液，然后在真空下蒸出水。
加入15ml正丁醇和2.2g氨基氰，将混合物引入50ml高压釜中。将混合物加热8小时，并保持内部温度140℃。降压后，混合物冷却到0℃-5℃，滤出。滤饼被干燥，并在冷却(-5℃-+5℃)和搅拌条件下、谨慎地加入9.5ml浓硫酸。20分钟后，加入50g水，过滤混合物，并用少量冷水洗涤。
这样制得5.3g(相当于理论值的89.6％)N-甲基-N′-硝基胍，熔点160℃。
实施例3
在0℃冷却下向82.7g(0.8摩尔)30％甲胺水溶液中滴加100.8g(0.8摩尔)50％硝酸，在0℃搅拌30分钟后，加热到室温，蒸除水。然后加入400ml正丁醇，并蒸馏直到除去剩余的水。然后加入30g(0.72摩尔)氨基氰，在高压釜中在搅拌下于130℃加热8小时。冷却，滤出沉出的固体，用少量的正丁醇洗涤，干燥。将固体物在0℃搅拌下计量加入250g98％硫酸中(在10-15分钟内)。随后在40℃加热并在该温度下搅拌5-10分钟。再冷却到0℃，与750g冰混合。滤出沉出的固体，干燥。得到77.3g(就所用的氨基氰而言，占理论量的91％)甲基硝基胍(HPLC和毛细管电泳测得含量100％)。
Claims (3)
1.制备化学式(I)的N-烷基-N′-硝基胍的方法，式中R是C1-C4烷基，
该方法的特征在于，用硝酸中和烷基胺，然后任选地除去水，在一种有机溶剂的存在下并同氨基氰反应，以及将形成的烷基胍硝酸盐脱水。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，同氨基氰的反应是在1-20巴压力和80-180℃温度下，在无水条件下和在一种惰性有机溶剂中进行。
3.按照权利要求1制备化学式(I)的N-烷基-N′-硝基胍的方法，其特征在于将形成的烷基胍硝酸盐用一种选自磺酸、硫酸和三氟醋酸脱水。
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