CN112209901B - 一种4-(2-(n,n-二甲基氨基)乙基)吗啉的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了有机合成化工技术领域内的一种4‑(2‑(N,N‑二甲基氨基)乙基)吗啉的制备方法，其以2,2'‑二甘醇磺酸酯、N,N‑二甲基乙二胺为起始原料，溶于溶剂中，在缚酸剂参与下，经环化反应制备4‑(2‑(N,N‑二甲基氨基)乙基)吗啉；缚酸剂为三乙胺、氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾之一；剂为二甲基亚砜、N,N‑二甲基甲酰胺、N,N‑二甲基乙酰胺、四氢呋喃之一；反应所选的温度为60℃‑80℃，反应时间6‑9小时。本发明的反应条件温和，操作简单，具有良好的推广应用价值；所获目标产物在化学制药、农药和有机合成等方面具有巨大应用价值。

Description

一种4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉的制备方法
技术领域
本发明属于有机合成化工技术领域，具体涉及一种4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉的合成方法。
背景技术
4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉(DMMA)是一种重要的有机中间体，其结构式如式Ⅰ所示：
Figure BDA0002767311180000011
DMMA广泛应用于合成农药、医药以及有机染料等方面。因其结构中具有N,N-二甲基氨基基团使得分子间的位阻效应增大，可作为一种强发泡催化剂，应用于氰酸酯体系(如甲苯-2,4-二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等)和水的催化反应之中。提供一种成本低廉，操作简单的合成方法具有重要意义。
目前，文献报道的4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉制备方法有以下几种：
(1)专利CN 101333199以N,N-二甲氨基乙醇胺为原料，与氯化亚砜经氯代反应，生成二甲基氯乙胺盐酸盐，再在缚酸剂的作用下，与吗啉发生取代反应生成产率优秀的4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉。该方法使用氯化亚砜作为氯代试剂，反应过程中会产生刺激性的二氧化硫和氯化氢气体，对实验设备和环境影响较大。2019年专利CN 110183399中，利用对甲苯磺酸与N,N-二甲氨基乙醇胺进行酯化反应，减少了强刺激性气体的产生，并且原料对甲苯磺酸可以重复回收使用，降低成本。反应路线如下：
Figure BDA0002767311180000021
(2)Alexis Lator等，在10amt氢气体系中，利用氢氧化铯和Fe配体催化氨乙基吗啉与甲醇发生取代反应，生成产率优秀的4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉化合物。该方法反应收率高，但是反应条件苛刻，需要在氢气保护下，使用不易合成的金属配体催化反应，使得反应成本增加，难以工业化生产。其反应路线如下：
Figure BDA0002767311180000022
(3)Delfort等以羟乙基吗啉为原料，经氯化亚砜进行氯代反应生成氯乙基吗啉，然后再与二甲胺进行取代反应，生成目标化合物。该方法也会产生刺激性气体以及设备腐蚀等问题；而且二甲胺为气体，需在密闭的体系中进行，对设备要求较高。其反应路线如下：
Figure BDA0002767311180000023
为克服上述技术的缺点，本发明报道了以2,2'-二甘醇磺酸酯为原料，简洁、高效的合成4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉的方法。该方法合成步骤简短，后处理简单，反应收率80％以上。
发明内容
本发明旨在提供一种4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉的制备方法，使其以2,2'-二甘醇磺酸酯为原料，可以更简洁、高效地合成4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉。
为此，本发明采取的技术方案如下：
一种4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉的制备方法，其以2,2'-二甘醇磺酸酯、N,N-二甲基乙二胺为起始原料，溶于溶剂中，在缚酸剂参与下，经环化反应制备4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉，其反应式如下：
Figure BDA0002767311180000031
所述缚酸剂为三乙胺、氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾之一，优选碳酸钠。
所述溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃(THF)之一，优选四氢呋喃(THF)。
反应所选的温度为60℃-80℃，反应时间6-9小时。
作为本发明的进一步改进，环化反应以碳酸钠作为缚酸剂，四氢呋喃为溶剂；2,2'-二甘醇磺酸酯、N,N-二甲基乙二胺、碳酸钠的用量摩尔比为：1:(1-1.2):(1-1.2)；优选为1:1.2:1.2；四氢呋喃用量为2,2'-二甘醇磺酸酯重量的30-80倍；反应所选的温度为70℃，反应时间8小时，得目标产物。其反应方程式如下：
Figure BDA0002767311180000032
目标产物收率为81％。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明提供了一条4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉合成的新路线，以2,2'-二甘醇磺酸酯为原料，碳酸钠(Na2CO3)为缚酸剂，四氢呋喃为溶剂，经环化反应制备4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉；
(2)本发明提供路线，反应条件温和，操作简单，具有良好的推广应用价值；
(3)本发明的目标产物在化学制药、农药和有机合成等方面具有巨大应用价值。
附图说明
图1为目标化合物的核磁氢谱；
图2为目标化合物的核磁碳谱。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉的制备
在室温下，向100ml的圆底烧瓶中依次加入N,N-二甲基乙二胺(0.528g，6.0mmol)、四氢呋喃(30mL)溶液、碳酸钠(0.636g，6.0mmol)，一边搅拌一边滴加2,2'-二甘醇磺酸酯(0.760g，5.0mmol)的四氢呋喃(20mL)溶液，其中，2,2'-二甘醇磺酸酯、N,N-二甲基乙二胺、碳酸钠的用量摩尔比为：1:1.2:1.2；滴加完毕后，缓慢升温至70℃，反应8h(TLC跟踪反应进程)；反应结束后，蒸干溶剂，加入纯净水(50ml)并用二氯甲烷(20ml*3)萃取，分层，有机相用无水硫酸钠干燥、浓缩得粗品，经柱层析纯化，得纯品0.640g，收率81.0％。
反应式如下：
Figure BDA0002767311180000051
经核磁检测，获得如下核磁数据：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ3.74-3.71(m,4H),2.49-2.44(m,8H),2.26(s,6H).13CNMR(100MHz,CDCl3)δ66.88,57.16,56.59,54.13,45.92.
实施例2
反应溶剂的筛选
本实施例的实验条件、投料量与实施例1相同，选择不同类型的溶剂进行实验，具体如表1所示：
表1
反应溶剂 收率
1 二甲基亚砜 68％
2 N,N-二甲基甲酰胺 43％
3 N,N-二甲基乙酰胺 46％
4 四氢呋喃 80.5％
由表1可见，当反应溶剂为N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺时，反应收率较低，分别为43％和46％；当反应溶剂为四氢呋喃时，反应收率最高，为80.5％；综上，本发明优选四氢呋喃为反应溶剂。
实施例3
缚酸剂的筛选
本实施例的实验条件、投料量与实施例1相同，选择不同的缚酸剂进行实验，具体如表2所示：
表2
缚酸剂 收率
1 三乙胺 38％
2 氢氧化钠 43％
3 碳酸氢钠 16％
4 碳酸钠 80.5％
5 碳酸钾 78.8％
由表2可见，当缚酸剂为碳酸氢钠时，反应收率仅为16％，当缚酸剂为碳酸钾和碳酸钠时，反应收率分别为78.8％和80.5％；综上，本发明优选碳酸钠和碳酸钾为缚酸剂。
实施例4
反应温度的筛选
本实施例的实验条件、投料量与实施例1相同，选择不同的反应温度进行实验，具体如表3所示：
表3
反应温度 收率
1 25℃ trace
2 45℃ 32％
3 60℃ 73％
4 70℃ 81％
5 80℃ 81.1％
6 90℃ 81.3％
由表3可见，当反应温度为25℃时，不反应；随着反应温度的升高，反应收率明显增加，60℃时具有较高收率，当反应温度为70℃时，反应收率最高，为81％；继续升温，反应收率无明显提高；综上，本发明优选70℃反应。
本发明并不局限于上述实施例，缚酸剂可以采用三乙胺、氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾之一；溶剂可以采用二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃之一。2,2'-二甘醇磺酸酯、N,N-二甲基乙二胺、碳酸钠的用量摩尔比为：1:(1-1.5):(1-1.5)；四氢呋喃用量为2,2'-二甘醇磺酸酯重量的30-80倍。反应所选的温度为60℃-80℃，反应时间6-9小时。
在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉的制备方法，其特征在于：以2,2'-二甘醇磺酸酯、N,N-二甲基乙二胺为起始原料，溶于溶剂中，在缚酸剂参与下，经环化反应制备4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉，其反应式如下：
Figure FDA0002767311170000011
。
2.根据权利要求1所述的一种4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉的制备方法，其特征在于，所述缚酸剂为三乙胺、氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾之一。
3.根据权利要求2所述的一种4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉的制备方法，其特征在于，所述溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃之一。
4.根据权利要求3所述的一种4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉的制备方法，其特征在于，反应所选的温度为60℃-80℃，反应时间6-9小时。
5.根据权利要求4所述的一种4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉的制备方法，其特征在于，以碳酸钠作为缚酸剂，四氢呋喃为溶剂；2,2'-二甘醇磺酸酯、N,N-二甲基乙二胺、碳酸钠的用量摩尔比为：1:(1-1.5):(1-1.5)；四氢呋喃用量为2,2'-二甘醇磺酸酯重量的30-80倍。
6.根据权利要求5所述的一种4-(2-(N,N-二甲基氨基)乙基)吗啉的制备方法，其特征在于，所述2,2'-二甘醇磺酸酯、N,N-二甲基乙二胺、碳酸钠的用量摩尔比为：1:1.2:1.2；反应所选的温度为70℃，反应时间8小时。
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