CN112479896A - 一种金刚烷胺干品合成制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金刚烷胺干品合成制备方法，涉及金刚烷胺制备技术领域；主要原料包括金刚烷、二氧化氮、臭氧、水合肼、乙醇、乙醚、6‑水氯化铁和活性炭，包括如下步骤：硝基化合物的合成，将金刚烷与二氯甲烷按照1g：120ml的比例加入烧瓶中，在一定的温度下搅拌，在一定的条件下通入30当量的二氧化氮，低速通入臭氧，反应三十分钟，随后加入碳酸氢钠溶液，随后将有机相洗涤至中性，干燥后旋蒸可得到产物1‑硝基金刚烷。本发明通过水合肼还原法制备金刚烷胺干品，并通过相应提纯纯化，其整个反应过程较为温和，工艺步骤简便，对设备要求简单，且转化率非常高，具有推广工业批量生产的价值。
Description
技术领域
本发明涉及金刚烷胺合成技术领域，尤其涉及一种金刚烷胺干品合成制备方法。
背景技术
金刚烷是一种高度对称的笼状烃，整个环系具有周正对称、高度稳定的结构特征，而且在一定条件下，金刚烷分子也会发生骨架重排、氧化、烷基化等类型的反应，由此，金刚烷分子的可设计性很强，因而在医药、功能高分子、润滑剂、表面活性剂、催化剂、照相材料等方面具有广泛的用途，被称为新一代精细化工原料。
在现有技术中，实验室状态制备金刚烷胺的方法众多，但是其比例污染、制作过程以及原料选用均还未达到工业生产的标准，如何能在保证反应温和、污染较低、工艺步骤较为简便的条件下且能达到较高的转化率，是本发明旨在解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种金刚烷胺干品合成制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种金刚烷胺干品合成制备方法，主要原料包括金刚烷、二氧化氮、臭氧、水合肼、乙醇、乙醚、6-水氯化铁和活性炭，包括如下步骤：
C1：硝基化合物的合成；
C11：将金刚烷与二氯甲烷按照1g：120ml的比例加入烧瓶中，在一定的温度下搅拌；
C12：在一定的条件下通入30当量的二氧化氮，
C13：低速通入臭氧，反应三十分钟；
C14：随后加入碳酸氢钠溶液，随后将有机相洗涤至中性，
C15：干燥后旋蒸可得到产物1-硝基金刚烷；
C2：催化剂的制备；
C21：将乙醇、乙醚和6-水氯化铁按照1ml：5ml：0.15g的比例加入烧瓶中；
C22：使用电磁搅拌将6-水氯化铁固体打碎后加入按比例5g活性炭继续搅拌2小时；
C23：随后旋蒸除去溶剂，进行干燥即可得到催化剂；
C3：金刚烷胺的制备；
C31：将1-硝基金刚烷、无水乙醇和催化剂按照1mmol：3ml：3ml的比例加入烧瓶中，在通入氨气的环境下加热，并缓慢滴加85％的水合肼；
C32：过滤、旋转蒸发，得到金刚烷胺粗产品；
C4：提纯，提纯后可得到纯净的金刚烷胺干品。
优选地：所述C12中，该一定条件下的温度为-70至-80摄氏度。
优选地：其主要合成原料包括金刚烷、二氧化氮、二氯甲烷、臭氧、硫代硫酸钠、乙醇-水和锌，包括如下步骤：
B1：硝基化合物的合成；
B11：将金刚烷与二氯甲烷按照1g：120ml的比例加入烧瓶中，在一定的温度下搅拌；
B12：在-70至-80摄氏度的条件下通入30当量的二氧化氮，
B13：低速通入臭氧，反应三十分钟；
B14：随后加入碳酸氢钠溶液，随后将有机相洗涤至中性，
B15：干燥后旋蒸可得到产物1-硝基金刚烷；
B2：金刚烷胺的合成；
B21：另取烧瓶，依次加入乙醇-水混合溶液、冰乙酸、锌粉和氯化铵，其比例为25ml：0.5mmol：20mmol：0.3mmol，在搅拌的过程中升至回流，并进行预蚀；
B22：加入比例5mmnol的1-硝基金刚烷，反应；
B23：加入比例30ml的无水乙醇继续反应；
B24：趁热过滤，旋转蒸发，得到金刚烷胺粗产品；
B3：纯化，提纯后可得到纯净的金刚烷胺干品。
优选地：所述乙醇-水混合溶液中，乙醇和水的体积比为3：2。
优选地：所述B21中，预蚀时间为80-90分钟，所述B22中，反应时间为4.5-5.5小时，所述B23中，反应时间为10-20分钟。
优选地：其合成原料包括金刚烷、溴、亚硫酸氢钠、尿素、氢氧化钠和盐酸，包括如下步骤：
A1：溴代金刚烷的合成；
A11：原料准备，取金刚烷：溴：亚硫酸氢钠按质量比为1：2.2：0.56；
A12：将金刚烷研磨碎加入预先干燥好的烧瓶中，在搅拌的条件下逐渐滴入液溴，缓慢加热；
A13:反应后过夜，第二天逐渐加热到45摄氏度，滴加由亚硫酸氢钠配备的7％的溶液；
A14：过滤，滤饼水洗至PH为7，自然干燥，得到溴代金刚烷；
A2：由溴代金刚烷合成金刚烷胺干品；
A21：将溴代金刚烷与尿素按比例1：0.45混合，定温加热；
A22：自然降温，随后加入过量浓盐酸，使其充分溶解后加入过量的氢氧化钠；
A23：蒸馏，将溶液移入蒸馏罐，进行水蒸气蒸馏，随后过滤干燥即可得到金刚烷胺干品。
优选地：所述A12中，缓慢加热时，控制温度在一小时内从50摄氏度升高到70摄氏度，随后控制反应为回流状态六小时，最终温度控制到110摄氏度。
优选地：所述A21中，定温加热的温度为170-190摄氏度。
优选地：所述B3与C4的提纯纯化具体步骤为：
D1：将金刚烷胺粗产品中加入比例15ml浓盐酸，在70摄氏度条件下搅拌30分钟，
D2：随后用二氯甲烷萃取后，取盐酸层用氢氧化钠溶液碱化，
D3：过滤干燥够得到纯净的金刚烷胺干品。
本发明的有益效果为：
1.本发明通过水合肼还原法制备金刚烷胺干品，并通过相应提纯纯化，其整个反应过程较为温和，工艺步骤简便，对设备要求简单，且转化率非常高，具有推广工业批量生产的价值。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
实施例1：
一种金刚烷胺干品合成制备方法，其合成原料包括金刚烷、溴、亚硫酸氢钠、尿素、氢氧化钠和盐酸，包括如下步骤：
A1：溴代金刚烷的合成；
A11：原料准备，取金刚烷：溴：亚硫酸氢钠按质量比为1：2.2：0.56；
A12：将金刚烷研磨碎加入预先干燥好的烧瓶中，在搅拌的条件下逐渐滴入液溴，缓慢加热；
A13:反应后过夜，第二天逐渐加热到45摄氏度，滴加由亚硫酸氢钠配备的7％的溶液；
A14：过滤，滤饼水洗至PH为7，自然干燥，得到溴代金刚烷；
A2：由溴代金刚烷合成金刚烷胺干品；
A21：将溴代金刚烷与尿素按比例1：0.45混合，定温加热；
A22：自然降温，随后加入过量浓盐酸，使其充分溶解后加入过量的氢氧化钠；
A23：蒸馏，将溶液移入蒸馏罐，进行水蒸气蒸馏，随后过滤干燥即可得到金刚烷胺干品。
所述A12中，缓慢加热时，控制温度在一小时内从50摄氏度升高到70摄氏度，随后控制反应为回流状态六小时，最终温度控制到110摄氏度。
所述A21中，定温加热的温度为170-190摄氏度。
实施例2：
一种金刚烷胺干品合成制备方法，其主要合成原料包括金刚烷、二氧化氮、二氯甲烷、臭氧、硫代硫酸钠、乙醇-水和锌，包括如下步骤：
B1：硝基化合物的合成；
B11：将金刚烷与二氯甲烷按照1g：120ml的比例加入烧瓶中，在一定的温度下搅拌；
B12：在-70至-80摄氏度的条件下通入30当量的二氧化氮，
B13：低速通入臭氧，反应三十分钟；
B14：随后加入碳酸氢钠溶液，随后将有机相洗涤至中性，
B15：干燥后旋蒸可得到产物1-硝基金刚烷；
B2：金刚烷胺的合成；
B21：另取烧瓶，依次加入乙醇-水混合溶液、冰乙酸、锌粉和氯化铵，其比例为25ml：0.5mmol：20mmol：0.3mmol，在搅拌的过程中升至回流，并进行预蚀；
B22：加入比例5mmnol的1-硝基金刚烷，反应；
B23：加入比例30ml的无水乙醇继续反应；
B24：趁热过滤，旋转蒸发，得到金刚烷胺粗产品；
B3：纯化，提纯后可得到纯净的金刚烷胺干品。
所述乙醇-水混合溶液中，乙醇和水的体积比为3：2。
所述B21中，预蚀时间为80-90分钟，所述B22中，反应时间为4.5-5.5小时，所述B23中，反应时间为10-20分钟。
所述B3中，纯化的方法为：
D1：将金刚烷胺粗产品中加入比例15ml浓盐酸，在70摄氏度条件下搅拌30分钟，
D2：随后用二氯甲烷萃取后，取盐酸层用氢氧化钠溶液碱化，
D3：过滤干燥够得到纯净的金刚烷胺干品。
实施例3：
一种金刚烷胺干品合成制备方法，其主要原料包括金刚烷、二氧化氮、臭氧、水合肼、乙醇、乙醚、6-水氯化铁和活性炭，其特征在于，包括如下步骤：
C1：硝基化合物的合成；
C11：将金刚烷与二氯甲烷按照1g：120ml的比例加入烧瓶中，在一定的温度下搅拌；
C12：在一定的条件下通入30当量的二氧化氮，
C13：低速通入臭氧，反应三十分钟；
C14：随后加入碳酸氢钠溶液，随后将有机相洗涤至中性，
C15：干燥后旋蒸可得到产物1-硝基金刚烷；
C2：催化剂的制备；
C21：将乙醇、乙醚和6-水氯化铁按照1ml：5ml：0.15g的比例加入烧瓶中；
C22：使用电磁搅拌将6-水氯化铁固体打碎后加入按比例5g活性炭继续搅拌2小时；
C23：随后旋蒸除去溶剂，进行干燥即可得到催化剂；
C3：金刚烷胺的制备；
C31：将1-硝基金刚烷、无水乙醇和催化剂按照1mmol：3ml：3ml的比例加入烧瓶中，在通入氨气的环境下加热，并缓慢滴加85％的水合肼；
C32：过滤、旋转蒸发，得到金刚烷胺粗产品；
C4：提纯，提纯后可得到纯净的金刚烷胺干品。
所述C12中，该一定条件下的温度为-70至-80摄氏度。
所述C4中的提纯方法为：
D1：将金刚烷胺粗产品中加入比例15ml浓盐酸，在70摄氏度条件下搅拌30分钟，
D2：随后用二氯甲烷萃取后，取盐酸层用氢氧化钠溶液碱化，
D3：过滤干燥够得到纯净的金刚烷胺干品。
下表为实施例1-3的各个步骤转化率、总转化率以及主要原材料分析表
从上表可知，无论是分步转化率还是总转化率，水合肼催化还原方法的转化率最高，而溴代金刚烷合成金刚烷胺的方法产率最低。
结合原材料及生产制备工艺分析，具体数据如下表
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 原材料成本 | 较低 | 一般 | 一般 |
| 反应速率 | 较慢 | 较快 | 一般 |
| 污染程度 | 较高 | 较高 | 极低 |
| 反应条件 | 温和 | 剧烈 | 温和 |
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种金刚烷胺干品合成制备方法，主要原料包括金刚烷、二氧化氮、臭氧、水合肼、乙醇、乙醚、6-水氯化铁和活性炭，其特征在于，包括如下步骤：
C1：硝基化合物的合成；
C11：将金刚烷与二氯甲烷按照1g：120ml的比例加入烧瓶中，在一定的温度下搅拌；
C12：在一定的条件下通入30当量的二氧化氮，
C13：低速通入臭氧，反应三十分钟；
C14：随后加入碳酸氢钠溶液，随后将有机相洗涤至中性，
C15：干燥后旋蒸可得到产物1-硝基金刚烷；
C2：催化剂的制备；
C21：将乙醇、乙醚和6-水氯化铁按照1ml：5ml：0.15g的比例加入烧瓶中；
C22：使用电磁搅拌将6-水氯化铁固体打碎后加入按比例5g活性炭继续搅拌2小时；
C23：随后旋蒸除去溶剂，进行干燥即可得到催化剂；
C3：金刚烷胺的制备；
C31：将1-硝基金刚烷、无水乙醇和催化剂按照1mmol：3ml：3ml的比例加入烧瓶中，在通入氨气的环境下加热，并缓慢滴加85％的水合肼；
C32：过滤、旋转蒸发，得到金刚烷胺粗产品；
C4：提纯，提纯后可得到纯净的金刚烷胺干品。
2.根据权利要求1所述的一种金刚烷胺干品合成制备方法，其特征在于，所述C12中，该一定条件下的温度为-70至-80摄氏度。
3.根据权利要求1所述的一种金刚烷胺干品合成制备方法，其主要合成原料包括金刚烷、二氧化氮、二氯甲烷、臭氧、硫代硫酸钠、乙醇-水和锌，其特征在于，包括如下步骤：
B1：硝基化合物的合成；
B11：将金刚烷与二氯甲烷按照1g：120ml的比例加入烧瓶中，在一定的温度下搅拌；
B12：在-70至-80摄氏度的条件下通入30当量的二氧化氮，
B13：低速通入臭氧，反应三十分钟；
B14：随后加入碳酸氢钠溶液，随后将有机相洗涤至中性，
B15：干燥后旋蒸可得到产物1-硝基金刚烷；
B2：金刚烷胺的合成；
B21：另取烧瓶，依次加入乙醇-水混合溶液、冰乙酸、锌粉和氯化铵，其比例为25ml：0.5mmol：20mmol：0.3mmol，在搅拌的过程中升至回流，并进行预蚀；
B22：加入比例5mmnol的1-硝基金刚烷，反应；
B23：加入比例30ml的无水乙醇继续反应；
B24：趁热过滤，旋转蒸发，得到金刚烷胺粗产品；
B3：纯化，提纯后可得到纯净的金刚烷胺干品。
4.根据权利要求3所述的一种金刚烷胺干品合成制备方法，其特征在于，所述乙醇-水混合溶液中，乙醇和水的体积比为3：2。
5.根据权利要求3所述的一种金刚烷胺干品合成制备方法，其特征在于，所述B21中，预蚀时间为80-90分钟，所述B22中，反应时间为4.5-5.5小时，所述B23中，反应时间为10-20分钟。
6.根据权利要求1所述的一种金刚烷胺干品合成制备方法，其合成原料包括金刚烷、溴、亚硫酸氢钠、尿素、氢氧化钠和盐酸，其特征在于，包括如下步骤：
A1：溴代金刚烷的合成；
A11：原料准备，取金刚烷：溴：亚硫酸氢钠按质量比为1：2.2：0.56；
A12：将金刚烷研磨碎加入预先干燥好的烧瓶中，在搅拌的条件下逐渐滴入液溴，缓慢加热；
A13:反应后过夜，第二天逐渐加热到45摄氏度，滴加由亚硫酸氢钠配备的7％的溶液；
A14：过滤，滤饼水洗至PH为7，自然干燥，得到溴代金刚烷；
A2：由溴代金刚烷合成金刚烷胺干品；
A21：将溴代金刚烷与尿素按比例1：0.45混合，定温加热；
A22：自然降温，随后加入过量浓盐酸，使其充分溶解后加入过量的氢氧化钠；
A23：蒸馏，将溶液移入蒸馏罐，进行水蒸气蒸馏，随后过滤干燥即可得到金刚烷胺干品。
7.根据权利要求6所述的一种金刚烷胺干品合成制备方法，其特征在于，所述A12中，缓慢加热时，控制温度在一小时内从50摄氏度升高到70摄氏度，随后控制反应为回流状态六小时，最终温度控制到110摄氏度。
8.根据权利要求6所述的一种金刚烷胺干品合成制备方法，其特征在于，所述A21中，定温加热的温度为170-190摄氏度。
9.根据权利要求3所述的一种金刚烷胺干品合成制备方法，其特征在于，所述B3与C4的提纯纯化具体步骤为：
D1：将金刚烷胺粗产品中加入比例15ml浓盐酸，在70摄氏度条件下搅拌30分钟，
D2：随后用二氯甲烷萃取后，取盐酸层用氢氧化钠溶液碱化，
D3：过滤干燥够得到纯净的金刚烷胺干品。
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
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| CN114409547A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-04-29 | 浙江普洛康裕制药有限公司 | 一种金刚烷胺的连续化生产方法及装置 |
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