CN113976072B - 一种4-甲酰基-n-cbz哌啶的制备装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种4‑甲酰基‑N‑CBZ哌啶的制备装置及方法，本发明涉及化工技术领域。该4‑甲酰基‑N‑CBZ哌啶的制备装置及方法，通过控量组件的设置，当试剂倒入后能够同时带动对应的刻度标杆以及定位卡块向下移动，直至定位卡块与分隔片顶面接触停止下滑，使得试剂的倒入与设定量相同，当试剂持续倒入时，多余的试剂能够通过排剂孔、储存腔以及出剂孔的配合流出，当试剂倒入量达到后，通过手动向下压动刻度标杆，使其带动对应的定位卡块以及内部的试剂向下移动，直至其内部的弹性密封环与对应的顶杆接触后被顶起，试剂能够从分隔片内落至分料筒内部，然后由分料筒导入反应筒内部，能够保证试剂倒入的量更加精确、保证试剂的反应效果。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体为一种4-甲酰基-N-CBZ哌啶的制备装置及方法。
背景技术
4-甲酰基-N-CBZ哌啶，又叫4-甲酰哌啶-1-羧酸苄基酯，是一种医药中间体，可由哌啶-4-羧酸与Cbz-Cl反应得到1-苄氧基羰基哌啶-4-羧酸，然后酯化得到1-CBZ-4-哌啶甲酸甲酯，最后还原得到4-甲酰基-N-CBZ哌啶。
当溶剂在设备内部反应的时，需要向设备内部加入各种试剂，用于加快或产生不同的反应效果，而试剂在加入时，由于其需要通过试管进行反复的计量或通过计量装置进行计量作业，使得控制试剂倒入的精准度时比较繁琐，影响实验进度、增加了实验的难度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种4-甲酰基-N-CBZ哌啶的制备装置及方法，解决了在对试剂量进行控制时较为繁琐的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种4-甲酰基-N-CBZ哌啶的制备装置，包括反应筒，所述反应筒的底部设置有底盘架，所述底盘架的顶面固定安装有支撑盘、且与反应筒的底部相互贴合，所述底盘架的顶面固定安装有定位杆、且通过定位杆设置有调节架，所述调节架的内部固定安装有储剂筒，所述反应筒的外侧套接有固定环、且通过固定环与定位杆的配合固定安装在底盘架的顶面，所述反应筒的侧面固定安装有分料筒，所述分料筒的内部设置有控量组件，所述反应筒的内部设置有滤除组件，所述控量组件包含有分隔片，所述分隔片固定安装在分料筒的内部、且分隔片的内部滑动安装有若干个密封滑板，若干个所述密封滑板的顶面一侧均转动安装有刻度标杆，若干个所述刻度标杆的端部均滑动安装有定位卡块，若干个所述定位卡块均与分隔片的顶面相互对应，所述分料筒的内壁四周均开设有分排剂孔、以及若干个储存腔，所述分料筒的外侧底部开设有若干个出剂孔、且若干个所述出剂孔分别与储存腔相互贯通。
优选的，若干个所述密封滑板的形状均为弧形、且低的一侧均固定安装有弹性密封环，所述分隔片的底部固定安装有若干个顶杆、且若干个所述顶杆与若干个弹性密封环之间相互对应。
优选的，所述分料筒的内部通过分隔片均分为若干份、且其外侧开设的衔接孔与储剂筒之间通过导管连接。
优选的，所述滤除组件包含有滤盘，所述滤盘的内部设置有限位架、且分别通过限位架以及反应筒内部固定安装的卡块固定安装在其内部，所述滤盘的顶面两侧均固定安装有衔接杆，两个所述衔接杆的内部均固定安装有弹簧体、且通过弹簧体固定安装有定位块。
优选的，所述滤除组件还包含有混合杆，所述混合杆通过限位架以及端部轴承的配合转动安装在反应筒的内部，所述混合杆的端部固定安装有若干个弧形片，所述反应筒的顶面固定安装的顶盖上方固定安装有电机、且电机的输出端与混合杆的端部固定连接。
优选的，所述反应筒的外侧顶部固定安装有排气管、且排气管的内部固定安装有过滤片。
一种4-甲酰基-N-CBZ哌啶的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、1-苄氧基羰基哌啶-4-羧酸：将75毫升水添加到在THF中的25克哌啶-4-羧酸内，随后添加碳酸氢钠30.8克；混合物被冷却到0℃和滴加Cbz氯化物38.9毫升；反应混合物然后在室温搅拌5h；当反应完成时，有机溶剂被蒸馏出且残余物被容纳于水，且该混合物用乙酸乙酯2x150毫升洗涤；用稀释HCl水溶液酸化含水相，和用乙酸乙酯提取。干燥Na2SO4有机相和真空浓缩；收率：48.5克-96％；
S2、1-CBZ-4-哌啶甲酸甲酯：在甲醇485毫升中，1-苄氧基羰基哌啶-4-羧酸48.5克被冷却至0℃、同时滴加亚硫酰氯13.34毫升；混合物回流20min；甲醇被蒸馏出，残余物被容纳于水乙酸乙酯；用水和饱和氯化钠溶液提取合并的有机物相且提取物被干燥Na2SO4和真空浓缩；收率：38克-67％；
S3、4-甲酰基-N-CBZ哌啶：1-CBZ-4-哌啶甲酸甲酯10克在100毫升甲苯中的溶液在氮气下被冷却至-78℃；然后在-78℃滴加DIBAL-H60.9毫升和在这一温度搅拌该混合物1小时，同时进一步的添加0.2当量的DIBAL-H和搅拌该混合物进一步的30min；慢慢地在-78℃添加甲醇40毫升，随后加入饱和氯化钠溶液40毫升至反应混合物；
S4、：混合物滤出：通过S1中所述反应筒对混合物进行溶剂的去除，去除的同时，通过储剂筒、分料筒以及控量组件的配合向反应筒内部加入试剂，进行溶剂的除去；残余物用乙酸乙酯提取且干燥提取物；获得的粗产物通过柱色谱法纯化；收率：4.3克-49％。
有益效果
本发明提供了一种4-甲酰基-N-CBZ哌啶的制备装置及方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
(1)、该4-甲酰基-N-CBZ哌啶的制备装置及方法，通过控量组件的设置，当试剂倒入后能够同时带动对应的刻度标杆以及定位卡块向下移动，直至定位卡块与分隔片顶面接触停止下滑，使得试剂的倒入与设定量相同，当试剂持续倒入时，多余的试剂能够通过排剂孔、储存腔以及出剂孔的配合流出，当试剂倒入量达到后，通过手动向下压动刻度标杆，使其带动对应的定位卡块以及内部的试剂向下移动，直至其内部的弹性密封环与对应的顶杆接触后被顶起，试剂能够从分隔片内落至分料筒内部，然后由分料筒导入反应筒内部，能够保证试剂倒入的量更加精确、保证试剂的反应效果。
(2)、该4-甲酰基-N-CBZ哌啶的制备装置及方法，通过若干个出剂孔外接收集器皿，能够使得倒入多余的试剂通过排剂孔、储存腔以及出剂孔的配合回流至器皿内部，保证试剂投放量的同时能够达到对多余的试剂进行回收处理，达到节能环保的效果。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明反应筒结构示意图；
图3为本发明A点放大结构示意图；
图4为本发明分料筒剖视结构示意图；
图5为本发明结构式示意图。
图中：1、反应筒；101、固定环；102、顶盖；103、排气管；1031、过滤片；104、卡块；2、底盘架；201、支撑盘；202、定位杆；3、调节架；301、储剂筒；4、电机；5、混合杆；6、弧形片；7、滤盘；8、衔接杆；801、定位块；802、弹簧体；9、分料筒；901、排剂孔；902、储存腔；903、出剂孔；904、衔接孔；10、分隔片；11、密封滑板；1101、弹性密封环；12、刻度标杆；1201、定位卡块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种4-甲酰基-N-CBZ哌啶的制备装置，包括反应筒1，反应筒1的底部设置有底盘架2，底盘架2的顶面固定安装有支撑盘201、且与反应筒1的底部相互贴合，底盘架2的顶面固定安装有定位杆202、且通过定位杆202设置有调节架3，调节架3的内部固定安装有储剂筒301，反应筒1的外侧套接有固定环101、且通过固定环101与定位杆202的配合固定安装在底盘架2的顶面，反应筒1的侧面固定安装有分料筒9，分料筒9的内部设置有控量组件，反应筒1的内部设置有滤除组件，控量组件包含有分隔片10，分隔片10固定安装在分料筒9的内部、且分隔片10的内部滑动安装有若干个密封滑板11，若干个密封滑板11的顶面一侧均转动安装有刻度标杆12，若干个刻度标杆12的端部均滑动安装有定位卡块1201，若干个定位卡块1201均与分隔片10的顶面相互对应，分料筒9的内壁四周均开设有分排剂孔901、以及若干个储存腔902，分料筒9的外侧底部开设有若干个出剂孔903、且若干个出剂孔903分别与储存腔902相互贯通，若干个密封滑板11的形状均为弧形、且低的一侧均固定安装有弹性密封环1101，分隔片10的底部固定安装有若干个顶杆、且若干个顶杆与若干个弹性密封环1101之间相互对应，分料筒9的内部通过分隔片10均分为若干份、且其外侧开设的衔接孔904与储剂筒301之间通过导管连接，滤除组件包含有滤盘7，滤盘7的内部设置有限位架、且分别通过限位架以及反应筒1内部固定安装的卡块104固定安装在其内部，滤盘7的顶面两侧均固定安装有衔接杆8，两个衔接杆8的内部均固定安装有弹簧体802、且通过弹簧体802固定安装有定位块801，滤除组件还包含有混合杆5，混合杆5通过限位架以及端部轴承的配合转动安装在反应筒1的内部，混合杆5的端部固定安装有若干个弧形片6，反应筒1的顶面固定安装的顶盖102上方固定安装有电机4、且电机4的输出端与混合杆5的端部固定连接，反应筒1的外侧顶部固定安装有排气管103、且排气管103的内部固定安装有过滤片1031。
使用时，S1、1-苄氧基羰基哌啶-4-羧酸：将75毫升水添加到在THF中的25克哌啶-4-羧酸内，随后添加碳酸氢钠30.8克；混合物被冷却到0℃和滴加Cbz氯化物38.9毫升；反应混合物然后在室温搅拌5h；当反应完成时，有机溶剂被蒸馏出且残余物被容纳于水，且该混合物用乙酸乙酯2x150毫升洗涤；用稀释HCl水溶液酸化含水相，和用乙酸乙酯提取。干燥Na2SO4有机相和真空浓缩；收率：48.5克-96％；S2、1-CBZ-4-哌啶甲酸甲酯：在甲醇485毫升中，1-苄氧基羰基哌啶-4-羧酸48.5克被冷却至0℃、同时滴加亚硫酰氯13.34毫升；混合物回流20min；甲醇被蒸馏出，残余物被容纳于水乙酸乙酯；用水和饱和氯化钠溶液提取合并的有机物相且提取物被干燥(Na2SO4)和真空浓缩。收率：38克-67％；S3、4-甲酰基-N-CBZ哌啶：1-CBZ-4-哌啶甲酸甲酯10克在100毫升甲苯中的溶液在氮气下被冷却至-78℃；然后在-78℃滴加DIBAL-H60.9毫升和在这一温度搅拌该混合物1小时，同时进一步的添加0.2当量的DIBAL-H和搅拌该混合物进一步的30min；慢慢地在-78℃添加甲醇40毫升，随后加入饱和氯化钠溶液40毫升至反应混合物；
S4、：混合物滤出：通过S1中反应筒1对混合物进行溶剂的去除，去除的同时，通过储剂筒301、分料筒9以及控量组件的配合向反应筒1内部加入试剂，加入的同时通过定位卡块1201以及刻度标杆12的配合，对需要投入试剂的量进行调控，调整完成后向对应的腔体内部加入试剂，实际倒入的同时，分隔片10内部滑动安装的密封滑板11会因试剂的重量向下滑动，然后同时带动对应的刻度标杆12以及定位卡块1201向下移动，直至定位卡块1201与分隔片10顶面接触停止下滑，使得试剂的倒入与设定量相同，当试剂持续倒入时，多余的试剂能够通过排剂孔901、储存腔902以及出剂孔903的配合流出，当试剂倒入量达到后，通过手动向下压动刻度标杆12，使其带动对应的定位卡块1201以及内部的试剂向下移动，直至其内部的弹性密封环1101与对应的顶杆接触后被顶起，试剂能够从分隔片10内落至分料筒9内部，然后由分料筒9导入反应筒1内部，能够保证试剂倒入的量更加精确、保证试剂的反应效果，同时能够便于对多出的试剂进行回收，避免产生浪费，进行溶剂的除去；残余物用乙酸乙酯提取且干燥提取物；获得的粗产物通过柱色谱法纯化；收率：4.3克-49％。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种4-甲酰基-N-CBZ哌啶的制备装置，包括反应筒（1），所述反应筒（1）的底部设置有底盘架（2），所述底盘架（2）的顶面固定安装有支撑盘（201）、且与反应筒（1）的底部相互贴合，所述底盘架（2）的顶面固定安装有定位杆（202）、且通过定位杆（202）设置有调节架（3），所述调节架（3）的内部固定安装有储剂筒（301），所述反应筒（1）的外侧套接有固定环（101）、且通过固定环（101）与定位杆（202）的配合固定安装在底盘架（2）的顶面，其特征在于：所述反应筒（1）的侧面固定安装有分料筒（9），所述分料筒（9）的内部设置有控量组件，所述反应筒（1）的内部设置有滤除组件；
所述控量组件包含有分隔片（10），所述分隔片（10）固定安装在分料筒（9）的内部、且分隔片（10）的内部滑动安装有若干个密封滑板（11），若干个所述密封滑板（11）的顶面一侧均转动安装有刻度标杆（12），若干个所述刻度标杆（12）的端部均滑动安装有定位卡块（1201），若干个所述定位卡块（1201）均与分隔片（10）的顶面相互对应，所述分料筒（9）的内壁四周均开设有分排剂孔（901）、以及若干个储存腔（902），所述分料筒（9）的外侧底部开设有若干个出剂孔（903）、且若干个所述出剂孔（903）分别与储存腔（902）相互贯通；
若干个所述密封滑板（11）的形状均为弧形、且低的一侧均固定安装有弹性密封环（1101），所述分隔片（10）的底部固定安装有若干个顶杆、且若干个所述顶杆与若干个弹性密封环（1101）之间相互对应。
2.根据权利要求1所述的一种4-甲酰基-N-CBZ哌啶的制备装置，其特征在于：所述分料筒（9）的内部通过分隔片（10）均分为若干份、且其外侧开设的衔接孔（904）与储剂筒（301）之间通过导管连接。
3.根据权利要求1所述的一种4-甲酰基-N-CBZ哌啶的制备装置，其特征在于：所述滤除组件包含有滤盘（7），所述滤盘（7）的内部设置有限位架、且分别通过限位架以及反应筒（1）内部固定安装的卡块（104）固定安装在其内部，所述滤盘（7）的顶面两侧均固定安装有衔接杆（8），两个所述衔接杆（8）的内部均固定安装有弹簧体（802）、且通过弹簧体（802）固定安装有定位块（801）。
4.根据权利要求3所述的一种4-甲酰基-N-CBZ哌啶的制备装置，其特征在于：所述滤除组件还包含有混合杆（5），所述混合杆（5）通过限位架以及端部轴承的配合转动安装在反应筒（1）的内部，所述混合杆（5）的端部固定安装有若干个弧形片（6），所述反应筒（1）的顶面固定安装的顶盖（102）上方固定安装有电机（4）、且电机（4）的输出端与混合杆（5）的端部固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种4-甲酰基-N-CBZ哌啶的制备装置，其特征在于：所述反应筒（1）的外侧顶部固定安装有排气管（103）、且排气管（103）的内部固定安装有过滤片（1031）。
6.一种4-甲酰基-N-CBZ哌啶的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、1-苄氧基羰基哌啶-4-羧酸：将75毫升水添加到在THF中的25克哌啶-4-羧酸内，随后添加碳酸氢钠30.8克；混合物被冷却到0℃，滴加Cbz氯化物38.9毫升；反应混合物在室温搅拌5h；反应完成时，有机溶剂被蒸馏出且残余物被容纳于水，且该混合物用乙酸乙酯2x150毫升洗涤；用稀释HCl水溶液酸化含水相，和用乙酸乙酯提取；干燥Na2SO4有机相和真空浓缩；收率：48.5克-96％；
S2、1-CBZ-4-哌啶甲酸甲酯：在485毫升甲醇中、将48.5克1-苄氧基羰基哌啶-4-羧酸被冷却至0℃、同时滴加亚硫酰氯13.34毫升；混合物回流20min；甲醇被蒸馏出，残余物被容纳于水乙酸乙酯；用水和饱和氯化钠溶液提取合并的有机物相且提取物被干燥Na2SO4和真空浓缩；收率：38克-67％；
S3、4-甲酰基-N-CBZ哌啶：1-CBZ-4-哌啶甲酸甲酯10克在100毫升甲苯中的溶液在氮气下被冷却至-78℃；然后在-78℃滴加DIBAL-H60.9毫升和在这一温度搅拌该混合物1小时，同时进一步的添加0.2当量的DIBAL-H和搅拌该混合物进一步的30min；慢慢地在-78℃添加甲醇40毫升，随后加入饱和氯化钠溶液40毫升至反应混合物；
S4、：混合物滤出：通过反应筒（1）对S3中的反应混合物进行溶剂的去除，去除的同时，通过储剂筒（301）、分料筒（9）以及控量组件的配合向反应筒（1）内部加入试剂，加入的同时通过定位卡块（1201）以及刻度标杆（12）的配合，对需要投入试剂的量进行调控，调整完成后向对应的腔体内部加入试剂，实际倒入的同时，分隔片（10）内部滑动安装的密封滑板（11）会因试剂的重量向下滑动，然后同时带动对应的刻度标杆（12）以及定位卡块（1201）向下移动，直至定位卡块（1201）与分隔片（10）顶面接触停止下滑，使得试剂的倒入与设定量相同，当试剂持续倒入时，多余的试剂能够通过排剂孔（901）、储存腔（902）以及出剂孔（903）的配合流出，当试剂倒入量达到后，通过手动向下压动刻度标杆（12），使其带动对应的定位卡块（1201）以及内部的试剂向下移动，直至其内部的弹性密封环（1101）与对应的顶杆接触后被顶起，试剂从分隔片（10）内落至分料筒（9）内部，然后由分料筒（9）导入反应筒（1）内部，进行溶剂的除去；残余物用乙酸乙酯提取；获得的粗产物通过柱色谱法纯化；收率：4.3克-49％。
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