WO2012159390A1 - 2，3-二甲基-2，3-二硝基丁烷的制备方法 - Google Patents

2，3-二甲基-2，3-二硝基丁烷的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2012159390A1
WO2012159390A1 PCT/CN2011/079347 CN2011079347W WO2012159390A1 WO 2012159390 A1 WO2012159390 A1 WO 2012159390A1 CN 2011079347 W CN2011079347 W CN 2011079347W WO 2012159390 A1 WO2012159390 A1 WO 2012159390A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
acetone
hydrogen peroxide
catalyst
reaction
ammonia
Prior art date
Application number
PCT/CN2011/079347
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
张胜建
赵迎宪
张洪
Original Assignee
浙江大学宁波理工学院
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CN 201110146239 external-priority patent/CN102267913B/zh
Priority claimed from CN 201110146632 external-priority patent/CN102267914B/zh
Application filed by 浙江大学宁波理工学院 filed Critical 浙江大学宁波理工学院
Priority to US13/823,831 priority Critical patent/US8692036B2/en
Publication of WO2012159390A1 publication Critical patent/WO2012159390A1/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C201/00—Preparation of esters of nitric or nitrous acid or of compounds containing nitro or nitroso groups bound to a carbon skeleton
    • C07C201/06—Preparation of nitro compounds
    • C07C201/14—Preparation of nitro compounds by formation of nitro groups together with reactions not involving the formation of nitro groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C201/00—Preparation of esters of nitric or nitrous acid or of compounds containing nitro or nitroso groups bound to a carbon skeleton
    • C07C201/06—Preparation of nitro compounds

Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutanthene.
  • DMNB 2,3-Dimethyl-2,3-dinitrobutane
  • IAO International Civil Aviation Organization
  • DMNB is one of the key raw materials for the synthesis of 2-substituted-1,3-dioxo-4,4,5,5-tetramethylimidazoline species, which have specific capture properties for NO in medicine.
  • DMNB is also one of the important raw materials for the synthesis of molecular magnets. Therefore, it is of great significance to develop an efficient, low-cost, safe and green DMNB synthesis process.
  • X is Cl, Br or I
  • the 2-nitropropionate sodium salt of the reactant is firstly reacted with sodium metal and absolute ethanol, and then reacted with 2-nitropropionamidine; 2-halo-2-nitropropionamidine can be passed through 2-nitropropionamidine Obtained by adding halogen to the sodium hydroxide solution.
  • the halogens are Cl, Br and I, respectively, the conversion of the synthesis reaction is only 9%, 37% and 43%, respectively; and it is necessary to use highly toxic 2-nitropropionamidine.
  • the object of the present invention is to provide a novel process for the preparation of 2,3-dimethyl- 2,3-dinitrobutyrene in order to overcome the disadvantages of the prior art methods for synthesizing DMNB which require the use of hazardous chemicals.
  • the invention provides a preparation method of 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutane, which comprises the following steps:
  • the titanium silicon molecular sieve catalyst is contacted with acetone, hydrogen peroxide and ammonia for the purpose of reducing the catalytic activity of the titanium silicon molecular sieve catalyst in the ketone ammoximation reaction system; Moreover, the inventors of the present invention have unexpectedly found that after the catalytic activity of the titanium-silicon molecular sieve catalyst in the ketone ammoximation reaction system is reduced to a certain extent, the obtained modified titanium-silicon molecular sieve catalyst exhibits a comparison in the step (2). High catalytic activity.
  • the process of step (1) reduces the catalytic activity of the titanium silicalite catalyst in the keto amidine deuteration reaction to less than about 60%, that is, the modified titanium silicalite catalyst is used to prepare a ketone of acetone oxime, for example, from acetone.
  • the ammoximation reaction in the case where the molar ratio of acetone to hydrogen peroxide is about 1:1, the conversion of acetone is lowered to about 60% or less, preferably 40 to 50%.
  • the titanium silicalite catalyst is repeatedly subjected to multiple contact reactions with acetone, hydrogen peroxide and ammonia, or a continuous stream of acetone, hydrogen peroxide and ammonia is reacted with the titanium silicalite catalyst.
  • Long-term contact reaction to reduce titanium-silicon molecular sieve catalyst in ketone ammonia The catalytic activity in the deuteration reaction system is such that the titanium-silicon molecular sieve catalyst is catalyzed in the reaction process for preparing 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutane from the contact reaction of acetone oxime and hydrogen peroxide. active.
  • the titanium silicon molecular sieve catalyst is repeatedly subjected to a plurality of contact reactions with acetone, hydrogen peroxide and ammonia: a titanium silicon molecular sieve catalyst, acetone, ammonia and hydrogen peroxide are mixed and contacted for 0.1 to 1 hour, A solid precipitate is separated from the reaction product, and then the solid precipitate is used in place of the titanium silicalite catalyst in a mixed contact with acetone, ammonia and hydrogen peroxide, and is repeated 6 to 10 times.
  • the weight ratio of the titanium silicalite catalyst to acetone is preferably 1: 5-20, more preferably 1: 8-15; acetone, ammonia and hydrogen peroxide
  • the molar ratio is preferably 1: 1-5: 0.5-2, more preferably 1: 1.5-3.5: 0.8-1.5.
  • the titanium silicon molecular sieve after the reaction with acetone, ammonia and hydrogen peroxide is repeated.
  • the weight ratio of titanium silicalite to acetone after contact with acetone, ammonia and hydrogen peroxide may be 1: 5-20, preferably 1: 8-15.
  • the molar ratio of acetone, ammonia and hydrogen peroxide may be 1:1-3:0.5-2, preferably 1:1.5-2.5:0.8-1.5.
  • the conditions during the repeated contact reaction and the amount of the raw materials may be the same or different.
  • the titanium silicalite catalyst may be a titanium silicalite catalyst conventionally used in the art.
  • the titanium silicalite catalyst is preferably a titanium silicalite catalyst having a hollow structure.
  • the hollow portion of the hollow structure of the titanium silicon molecular sieve has a radial length of 5 to 300 nm, and the titanium silicon molecular sieve is at 25 ° C, P/P.
  • the titanium silicalite catalyst having a hollow structure is commercially available, and for example, may be a commercially available TS-1 molecular sieve catalyst. It can also be prepared according to a conventional method, and its preparation method can be referred to CN1301599A, in particular, Examples 1-11 therein.
  • the contact reaction of acetone oxime and hydrogen peroxide in the step (2-1), in the presence of the modified titanium silicon molecular sieve catalyst and water, the contact reaction of acetone oxime and hydrogen peroxide can be mainly represented by the following formula (I).
  • the conditions of the contact reaction preferably include a pH of 9 to 10, a reaction temperature of 80 to 90 ° C, and a reaction time of 0.5 to 2 hours.
  • the weight ratio of the modified titanium-silicon molecular sieve catalyst to the amount of acetone ruthenium may be 5-30:100, preferably 10-15:100; the amount of water and acetone oxime The weight ratio of the amount is preferably 1-10:1, preferably 2-4:1; the molar ratio of acetone oxime to hydrogen peroxide is preferably 1:1-3, preferably 1:2-2.5
  • the water in the step (2-1) may be introduced with the addition of hydrogen peroxide, or a part of the water may be separately added, and another portion of the water may be introduced along with the hydrogen peroxide.
  • the pH of the reaction system can be adjusted by adding an alkali solution.
  • the alkali solution may be an aqueous solution of various bases conventionally used in the art, and may be, for example, a sodium hydroxide solution, ammonia water or the like.
  • the contact reaction of acetone, ammonia and hydrogen peroxide can be mainly represented by the following formula (II).
  • the weight ratio of the modified titanium silicalite catalyst to the amount of acetone may be 5-30:100, preferably 10-15:100; the amount of water and the amount of acetone
  • the weight ratio is preferably 1-5:1, preferably 2-4:1;
  • the molar ratio of acetone to hydrogen peroxide is preferably 1:3-8, preferably 1:4-6.
  • the water in the step (2-2) may be introduced with the addition of hydrogen peroxide and ammonia, or a part of the water may be separately added, and another portion of the water may be introduced along with the hydrogen peroxide and the ammonia water.
  • the amount of ammonia added by the ammonia water is mainly used to adjust the pH of the reaction system to 8-10, preferably 9-10.
  • the ammonia in the step (1) and the step (2-2) is usually added in the form of ammonia.
  • the concentration of the aqueous ammonia may be 20 to 50% by weight.
  • the hydrogen peroxide in the step (1), the step (2-1) and the step (2-2) is usually added in the form of hydrogen peroxide.
  • the hydrogen peroxide concentration may be from 28 to 50% by weight, preferably from 28 to 30% by weight.
  • the contact reaction of the titanium silicon molecular sieve catalyst, acetone, hydrogen peroxide and ammonia belongs to a conventional ketoximinoation reaction, and the reaction mechanism can be represented by the following formula (III) .
  • the acetone oxime is separated from the product of the contact reaction, and the separated acetone oxime is used as at least a part of the acetone oxime raw material of the step (2-1).
  • the operation of separating the product of the contact reaction of the step (1) may include: performing solid-liquid separation (such as centrifugation, filtration, etc.) on the product of the contact reaction, repeating the contact reaction of the separated solid precipitate with acetone, ammonia, and hydrogen peroxide, or precipitating the separated solid.
  • solid-liquid separation such as centrifugation, filtration, etc.
  • the material is directly used as the modified titanium silicon molecular sieve catalyst in the step (2-1) and/or the step (2-2), and the separated liquid is injected into the rectification column (the number of theoretical plates can be 20-80) , preferably 30-60), by controlling the bottom temperature (preferably 80-130 ° C, more preferably 100-120 ° C) and reflux ratio (preferably not less than 2: 1, more preferably 5-10: 1), acetone oxime is collected from the bottom liquid.
  • the bottom temperature preferably 80-130 ° C, more preferably 100-120 ° C
  • reflux ratio preferably not less than 2: 1, more preferably 5-10: 1
  • the method for collecting acetone ruthenium from the bottom liquid may include: extracting the bottom liquid by 3-5 times with a halogenated hydrocarbon, collecting the extraction layer solution, and extracting the extraction layer solution at not higher than 70 ° C.
  • the temperature preferably from room temperature to 70 ° C
  • the solvent is evaporated to give acetone oxime.
  • the method for separating 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutane from the reaction product may be Including: cooling the reaction product to 0-40 ° C, followed by solid-liquid separation (such as centrifugation, filtration, etc.), washing the solid obtained by the solid-liquid separation process with acetone (mainly the modified titanium silicon) a molecular sieve catalyst), and mixing the obtained washing liquid with the liquid obtained by the solid-liquid separation process, and then evaporating (for example, spinning) the obtained mixed liquid to remove acetone, then performing cooling filtration, and filtering the cooling The resulting solid was washed with water and dried.
  • the conditions of the evaporation are not particularly limited as long as the acetone in the mixed liquid can be substantially removed.
  • step (2-1) since acetone ruthenium added as a reaction raw material in the step (2-1) has a partial residue, and in the step (2-2), in the presence of the modified titanium silicon molecular sieve catalyst, Part of the acetone undergoes ketone amination with hydrogen peroxide and ammonia to form acetone oxime. Therefore, the reaction product of step (2-1) and step (2-2) contains acetone oxime.
  • the method further comprises: separating 2,3-dimethyl-2,3- from the reaction product of step (2-1) and/or step (2-2) above.
  • acetone oxime is separated from the liquid obtained by the cooling filtration process (for example, extraction separation may be carried out with a halogenated hydrocarbon), and the separated acetone ruthenium is used as at least a partial step ( 2-1) Material.
  • Acetone conversion rate acetone consumption / acetone feed amount ⁇ ⁇ %
  • This example is intended to illustrate the preparation of the 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutanthene of the present invention.
  • the DMNB was prepared according to the method of Example 1, except that in the step (2), TS-1 (prepared according to the method of Example 1 in Patent Application CN1301599A) was used instead of the modified TS-1 catalyst Cl.
  • This example is intended to illustrate the preparation of the 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutanthene of the present invention.
  • the DMNB was prepared according to the method of Example 1, except that in the step (2), water was added in an amount of 116 g. As a result, the molar yield of DMNB was 45.3%, and the obtained DMNB product had a melting point of 210.5-212.1 °C.
  • Example 3
  • This example is intended to illustrate the preparation of the 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutanthene of the present invention.
  • the DMNB was prepared according to the method of Example 1, except that in the step (2), the amount of the modified TS-1 catalyst C1 was 4.3 g. As a result, the molar yield of DMNB was 45.6%. The resulting DMNB product has a melting point of 210.2-212.0 °C.
  • This example is intended to illustrate the preparation of the 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutanthene of the present invention.
  • the DMNB was prepared according to the method of Example 1, except that in the step (2), the temperature at which the hydrogen peroxide and the aqueous ammonia were added dropwise was 70 V, and the heat retention reaction was carried out at 75 °C. As a result, the molar yield of DMNB was 36.5%, and the melting point of the obtained DMNB product was 210.2-212.2 °C.
  • Example 5
  • This example is intended to illustrate the preparation of the 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutanthene of the present invention.
  • the DMNB was prepared according to the method of Example 1, except that in the step (2), the hydrogen peroxide was added in an amount of 339.3 g, which contained about 3 mol of 3 ⁇ 40 2 . As a result, the molar yield of DMNB was 53.4%, and the melting point of the obtained DMNB product was 210.1-212.2 °C.
  • This example is intended to illustrate the preparation of the 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutanthene of the present invention.
  • the DMNB was prepared according to the method of Example 1, except that in the step (1), the above process was repeated twice using the obtained solid precipitate instead of the above TS-1, and acetone was removed during the second iteration of the reaction.
  • the conversion was about 90%, so that the modified TS-1 catalyst C2 was obtained; and the modified TS-1 catalyst C2 was replaced with the modified TS-1 catalyst C2 in the step (2).
  • the molar yield of DMNB was 1.6%
  • the melting point of the obtained DMNB product was 210.2-212.2 °C.
  • This example is intended to illustrate the preparation of the 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutanthene of the present invention.
  • This example is intended to illustrate the preparation of the 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutanthene of the present invention.
  • Modified titanium silicalite catalyst 1 L of water, 1160 g (20 mol) of acetone and 100 g of TS-1 (prepared according to the method of Example 1 of Patent Application CN1301599A) were added to the reaction vessel, followed by dropwise addition of a concentration of 36 mol of NH 3 to the solution at 70 ° C. 30% by weight of aqueous ammonia and 30% by weight of hydrogen peroxide containing 20 mol of H 2 O 2 were added, and the reaction was incubated for 0.5 hour after completion of the dropwise addition, and then the solid precipitate was separated by centrifugation.
  • the liquid obtained after each centrifugation is mixed and added to a rectification column for rectification separation.
  • the number of theoretical plates of the rectification column is 30, the filler is a stainless steel wire mesh, the diameter of the column is 600 mm, and the height of the column is 12 m.
  • the bottom temperature is controlled to 110 ° C
  • the reflux ratio is controlled to 8: 1; then the bottom liquid is cooled to room temperature, extracted three times with tetrachloroethylene, combined with the extract liquid, and then reduced at about 65 ° C
  • its infrared spectrum and mass spectrometry data are as follows:
  • IR, Vmax / cm- 1 3200, 2920, 2896, 1681, 1498, 1371, 1268, 1072, 949, 81;
  • the solution was adjusted to a pH of 10 in the flask, and after the completion of the dropwise addition, the reaction was kept at 90 ° C for 0.5 h, then cooled to room temperature, and centrifuged at 3000 rpm to separate the solid (mainly modified).
  • TS-1 catalyst was washed twice with 6 g of acetone, and the obtained washing liquid was mixed with the liquid separated by centrifugation, and steamed at 80 ° C and 0.05 MPa to remove acetone, and the remaining liquid was removed.
  • Cool to room temperature for filtration use The solid obtained by filtration was washed with water and then dried at 70 ° C to obtain 3.9 g (about 0.022 mol) of DMNB product.
  • the molar yield of DMNB was 11.2%, and the melting point was 210.2-212.0 ° C.
  • the NMR spectrum data is as follows:
  • the DMNB was prepared according to the method of Example 9, except that in the step (2), TS-1 (prepared according to the method of Example 1 in Patent Application CN1301599A) was used instead of the modified TS-1 catalyst C5.
  • This example is intended to illustrate the preparation of the 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutanthene of the present invention.
  • the DMNB was prepared according to the method of Example 9, except that in the step (2), water was added in an amount of 146 g. As a result, the molar yield of DMNB was 12.5%, and the melting point of the obtained DMNB product was 210.5-212.1 o C o Example 11
  • This example is intended to illustrate the preparation of the 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutanthene of the present invention.
  • the DMNB was prepared according to the method of Example 9, except that in the step (2), the amount of the modified TS-1 catalyst C1 was 4.3 g. As a result, the molar yield of DMNB was 11.4%, and the melting point of the obtained DMNB product was 210.2-212.0 °C.
  • This example is intended to illustrate the preparation of the 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutanthene of the present invention.
  • the DMNB was prepared according to the method of Example 9, except that in the step (2), the pH was adjusted by using 30% by weight of aqueous ammonia instead of 30% by weight of sodium hydroxide solution. As a result, the molar yield of DMNB was 5.7%, and the obtained DMNB product had a melting point of 210.3-212.2 °C.
  • This example is intended to illustrate the preparation of the 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutanthene of the present invention.
  • the DMNB was prepared according to the method of Example 9, except that in the step (2), the temperature at which the hydrogen peroxide and the aqueous ammonia were added dropwise was 70 V, and the heat retention reaction was carried out at 75 °C. As a result, the molar yield of DMNB was 8.9%, and the melting point of the obtained DMNB product was 210.2-212.2 °C.
  • This example is intended to illustrate the preparation of the 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutanthene of the present invention.
  • the DMNB was prepared according to the method of Example 9, except that in the step (2), the hydrogen peroxide was added in an amount of 90.6 g, which was about 0.8 mol 3 ⁇ 40 2 . As a result, the molar yield of DMNB was 8.6%, and the obtained DMNB product had a melting point of 210.1 to 212.2 °C.
  • Example 15
  • This example is intended to illustrate the preparation of the 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutanthene of the present invention.
  • the DMNB was prepared according to the method of Example 9, except that in the step (1), the above-mentioned process was repeated twice using the obtained solid precipitate instead of the above TS-1, and the second repeat was repeated.
  • the conversion of acetone in the process should be about 90%, thus obtaining the modified TS-1 catalyst C6; and the modified TS-1 catalyst C6 is replaced with the modified TS-1 catalyst C6 in the step (2).
  • the molar yield of DMNB was 1.3%, and the melting point of the obtained DMNB product was 210.2-212.2 °C.
  • This example is intended to illustrate the preparation of the 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutanthene of the present invention.
  • the modified TS-1 catalyst C3 was obtained according to the method of Example 7.
  • This example is intended to illustrate the preparation of the 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutanthene of the present invention.
  • Modified titanium silicalite catalyst The modified TS-1 catalyst C4 was obtained according to the method of Example 7.
  • the pH was adjusted to 8, and after the completion of the dropwise addition, the reaction was kept at 85 ° C for 1 h, then cooled to room temperature, centrifuged at 3000 rpm, and the separated solid (mainly modified TS-1 catalyst) was washed with 6 g of acetone. Twice, and the obtained washing liquid is mixed with the liquid separated by centrifugation, and steamed at 80 ° C, 0.05 MPa to remove acetone, and then the remaining liquid is cooled to room temperature for filtration, washed with water and filtered. The obtained solid was then dried at 70 ° C to obtain 4.0 g (about 0.023 mol) of DMNB product. The molar yield of DMNB was 11.3%, and the melting point was 210.2 to 212.0 °C.
  • the DMNB can be produced according to the method of the present invention without using dangerous chemicals such as 2-nitropropene, NaH and the like.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及一种2，3-二甲基-2，3-二硝基丁烷的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）将钛硅分子筛催化剂、丙酮、过氧化氢和氨接触反应，得到改性钛硅分子筛催化剂；以及（2-1）在所述改性钛硅分子筛催化剂和水的存在下，将丙酮肟和过氧化氢接触反应，从反应产物中分离出2，3-二甲基-2，3-二硝基丁烷；或（2-2）在所述改性钛硅分子筛催化剂和水的存在下，将丙酮、氨和过氧化氢接触反应，从反应产物中分离出2，3-二甲基-2，3-二硝基丁烷。根据本发明的方法可以制得DMNB，无需使用危险的化学品，如2-硝基丙烷、NaH等。

Description

2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁烷的制备方法
技术领域
本发明涉及一种 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方法。
背景技术
2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸 （DMNB) 是重要的有机中间体， 具有用作 炸药示踪剂等特殊功能和用途。 国际民航组织 （ICAO) 于 1991 年发布文 件， 强制性要求在塑胶炸药中添加示踪剂以便于机场爆炸物的检测， 而 DMNB可代替硝基甲苯作为示踪剂。 另外， DMNB是合成 2-取代 -1,3-二氧 -4,4,5,5-四甲基咪唑啉类物质的关键原料之一， 这类物质对 NO有专一捕获 性能， 在医学上有重要的应用； DMNB也是合成分子磁铁的主要构体各种 氮氧自由基的重要原料之一。因此，研发高效、低耗、安全和绿色的 DMNB 合成工艺具有十分重要的意义。
目前， 用于合成 DMNB的方法主要有：
Seigle L. W.和 Hass H. B. (J. Org. Chem. 1940, 5: 100)报道了用 2-硝基 丙垸钠盐和 2-卤素 -2-硝基丙垸在乙醇溶剂中反应制备 DMNB的方法，其反 应式如下所示，
N02 N02 C2H50H 02N /CH3
H3C -C-CH3 + H3C-C -CH3 2 5 ' H3C -C-C-CH3
Na X H3° N°2
其中 X为 Cl、 Br或 I;
反应物 2-硝基丙垸钠盐先由金属钠与无水乙醇反应， 再与 2-硝基丙垸 反应制备； 2-卤 -2-硝基丙垸可通过在 2-硝基丙垸的氢氧化钠溶液中加卤素 而获得。 当卤素分别是 Cl、 Br和 I时， 该合成反应的转化率分别只有 9%、 37% 和 43%; 而且需要用到具有剧毒的 2-硝基丙垸。 Tsunoda R.等 （Eur. J. Pharm. 1994, 262: 55 ) 采用了改进方案， 即先将 硝基丙垸与氢氧化钠溶液混合， 然后在冰水冷却下慢慢滴加液溴， 然后再 加乙醇升温回流得到产品。 此方法比较方便， 收率较高， 可达 65〜92%， 但产品质量较差。 如文献报道所得产品熔点只有 129〜130°C， 且同样要用 到 2-硝基丙垸、 溴等剧毒物质。
Jesse B. M.等 (Org. Lett. 2010， 12： 3522 ) 报道了先用 2-硝基丙垸禾口 NaH反应生成碳负离子然后再用 CAN (硝酸铈铵） 氧化制备生成 DMNB, 收率为 52%。 但此工艺同样要用危险的 2-硝基丙垸、 NaH等原料， 且要用 价格昂贵的 CAN, 也不是合适的合成工艺。
综上所述， 目前已知的合成 DMNB方法都需要使用危险的化学品， 如
2-硝基丙垸， 使得生产过程安全性较差， 不适合工业化生产。 发明内容
本发明的目的是为了克服现有的合成 DMNB的方法需要使用危险化学 品的缺点， 提供一种新的 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方法。
本发明提供了一种 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方法，该方法包括 以下步骤：
( 1 ) 在 65-80 °C下， 将钛硅分子筛催化剂、 丙酮、 过氧化氢和氨接触 反应， 得到改性钛硅分子筛催化剂； 以及
(2-1 )在所述改性钛硅分子筛催化剂和水的存在下，在温度为 60-90°C、 pH为 8-10的条件下，将丙酮肟和过氧化氢接触反应，从反应产物中分离出 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁院； 或
(2-2)在所述改性钛硅分子筛催化剂和水的存在下，在温度为 60-90°C、 pH为 8-10的条件下， 将丙酮、氨和过氧化氢接触反应， 从反应产物中分离 出 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸。
根据本发明的所述 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方法，制备过程中 无需使用危险的化学品， 生产过程安全， 易于实现工业化生产。 而且， 本发明的所述方法工艺条件温和， 原料易得， 生产成本低廉。 具体实施方式
根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁 垸的制备方法， 该方法包括以下步骤：
( 1 ) 在 65-80 °C下， 将钛硅分子筛催化剂、 丙酮、 过氧化氢和氨接触 反应， 得到改性钛硅分子筛催化剂； 以及
(2-1 )在所述改性钛硅分子筛催化剂和水的存在下，在温度为 60-90°C、 pH为 8-10的条件下，将丙酮肟和过氧化氢接触反应，从反应产物中分离出 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁院； 或
(2-2 )在所述改性钛硅分子筛催化剂和水的存在下，在温度为 60-90°C、 pH为 8-10的条件下， 将丙酮、氨和过氧化氢接触反应， 从反应产物中分离 出 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸。
根据本发明的所述方法， 在步骤（1 )中， 将钛硅分子筛催化剂与丙酮、 过氧化氢和氨接触反应的目的为了使钛硅分子筛催化剂在酮氨肟化反应体 系中降低催化活性； 而且， 本发明的发明人意外地发现， 所述钛硅分子筛 催化剂在酮氨肟化反应体系中催化活性降低到一定程度之后， 得到的改性 钛硅分子筛催化剂在步骤（2 )中显示出较高的催化活性。优选地，步骤（1 ) 的过程使钛硅分子筛催化剂在酮氨肟化反应中的催化活性降低至约 60%以 下， 也即所述改性钛硅分子筛催化剂在例如由丙酮制备丙酮肟的酮氨肟化 反应过程中， 在丙酮与过氧化氢的摩尔比大约为 1 : 1的情况下， 使丙酮的 转化率降低至约 60%以下， 优选为 40-50%。
在优选情况下， 在步骤 （1 ) 中， 使钛硅分子筛催化剂与丙酮、 过氧化 氢和氨重复进行多次接触反应， 或者将丙酮、 过氧化氢和氨的连续物流与 钛硅分子筛催化剂进行长时间接触反应， 以降低钛硅分子筛催化剂在酮氨 肟化反应体系中的催化活性， 从而达到提高该钛硅分子筛催化剂在由丙酮 肟和过氧化氢接触反应制备 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的反应过程中催化 活性。
在一种实施方式中， 使钛硅分子筛催化剂与丙酮、 过氧化氢和氨重复 进行多次接触反应的操作方法： 将钛硅分子筛催化剂、 丙酮、 氨和过氧化 氢混合接触 0.1-1小时， 从反应产物中分离出固体沉淀物， 然后用所述固体 沉淀物代替所述钛硅分子筛催化剂与丙酮、 氨和过氧化氢混合接触， 并重 复进行 6-10次。
根据本发明的所述方法， 在步骤 （1 ) 中， 所述钛硅分子筛催化剂与丙 酮的重量比优选为 1 : 5-20， 更优选为 1 : 8-15； 丙酮、 氨和过氧化氢的摩 尔比优选为 1 : 1-5： 0.5-2， 更优选为 1 : 1.5-3.5： 0.8-1.5。
根据本发明的所述方法， 在使钛硅分子筛催化剂与丙酮、 过氧化氢和 氨重复进行多次接触反应的情况下， 经过与丙酮、 氨和过氧化氢接触反应 后的钛硅分子筛在重复与丙酮、 过氧化氢和氨接触反应的过程中， 经过与 丙酮、 氨和过氧化氢接触反应后的钛硅分子筛与丙酮的重量比可以为 1 : 5-20， 优选为 1 : 8-15； 丙酮、氨和过氧化氢的摩尔比可以为 1 : 1-3： 0.5-2， 优选为 1 : 1.5-2.5： 0.8-1.5。 而且， 每次重复进行接触反应的过程中的条件 以及原料的用量均可以相同或不同。
根据本发明的所述方法， 在步骤 （1 ) 中， 所述钛硅分子筛催化剂可以 为本领域常规使用的钛硅分子筛催化剂。 优选情况下， 为了提高最终制备 的 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的收率，所述钛硅分子筛催化剂优选为具有空 心结构的钛硅分子筛催化剂。 所述钛硅分子筛的空心结构的空腔部分的径 向长度为 5-300纳米， 且所述钛硅分子筛在 25 °C、 P/P。=0.10、吸附时间为 1 小时的条件下测得的苯吸附量为至少 70毫克 /克，该钛硅分子筛催化剂的低 温氮吸附的吸附等温线和脱附等温线之间存在滞后环。 所述具有空心结构 的钛硅分子筛催化剂可以商购得到，例如可以为市售的 TS-1分子筛催化剂， 也可以根据常规的方法制备，其制备方法可以参照 CN1301599A,特别是其 中的实施例 1-11。
根据本发明的所述方法， 在步骤 （2-1 ) 中， 在所述改性钛硅分子筛催 化剂和水的存在下， 丙酮肟和过氧化氢接触反应主要可以由下式（I)表示。
2 H3C - 4 H 20
Figure imgf000006_0001
式 （I)
在步骤 （2-1 ) 中， 所述接触反应的条件优选包括： pH 为 9-10， 反应 温度为 80-90°C， 反应时间为 0.5-2小时。
在步骤 （2-1 ) 中， 所述改性钛硅分子筛催化剂的用量与丙酮肟的用量 的重量比可以为 5-30: 100， 优选为 10-15 : 100； 水的用量与丙酮肟的用量 的重量比优选为 1-10: 1， 优选为 2-4: 1； 丙酮肟与过氧化氢的摩尔比优选 为 1： 1-3， 优选为 1： 2-2.5
步骤 （2-1 ) 中的水可以随着双氧水的加入而引入， 也可以单独加入一 部分水， 并随着双氧水引入另一部分水。
在步骤 （2-1 ) 中， 反应体系的 pH值可以通过加入碱溶液进行调节。 所述碱溶液可以为本领域常规使用的各种碱的水溶液， 例如可以为氢氧化 钠溶液、 氨水等。
在步骤（2-2) 中， 在所述改性钛硅分子筛催化剂和水的存在下， 丙酮、 氨和过氧化氢接触反应主要可以由下式 （II) 表示。
2H3C -
Figure imgf000006_0002
式 （II) 温度为 80-90°C， 反应时间为 0.5-2小时。
在步骤 （2-2) 中， 所述改性钛硅分子筛催化剂的用量与丙酮的用量的 重量比可以为 5-30: 100， 优选为 10-15: 100； 水的用量与丙酮的用量的重 量比优选为 1-5: 1， 优选为 2-4: 1； 丙酮与过氧化氢的摩尔比优选为 1: 3-8， 优选为 1： 4-6。
步骤 （2-2) 中的水可以随着双氧水和氨水的加入而引入， 也可以单独 加入一部分水， 并随着双氧水和氨水引入另一部分水。
在步骤 （2) 中， 通过氨水加入的氨的量主要用于将反应体系的 pH值 调节至 8-10， 优选为 9-10。
根据本发明提供的所述方法， 步骤（1)和步骤（2-2) 中的氨通常以氨 水的形式加入。 所述氨水的浓度可以为 20-50重量％。
根据本发明提供的所述方法， 步骤 （1)、 步骤 （2-1) 和步骤 （2-2) 中 的过氧化氢通常以双氧水的形式加入。所述双氧水的浓度可以为 28-50重量 %， 优选为 28-30重量％。
根据本发明的所述方法， 在步骤 （1) 中， 钛硅分子筛催化剂、 丙酮、 过氧化氢和氨的接触反应属于常规的酮氨肟化反应， 其反应机理可以由下 式 （III) 表示。
0 ：硅分子録催化剂 N
II + 2 H，0
H3C-C-CH3 3 广'
n 3 式 (III)
接触反应的产物中分离出丙酮肟， 并将该分离出的丙酮肟用作至少部分 v- 骤 （2-1) 的丙酮肟原料。
在本发明中， 对步骤（1) 的所述接触反应的产物进行分离的操作过程 可以包括： 将所述接触反应的产物进行固液分离 （如离心分离、 过滤等）， 将分离出的固体沉淀物与丙酮、 氨和过氧化氢重复进行接触反应， 或者将 分离出的固体沉淀物直接用作步骤 （2-1 ) 和 /或步骤 （2-2 ) 中的所述改性 钛硅分子筛催化剂， 并将分离出的液体注入精馏塔 （理论塔板数可以为 20-80， 优选为 30-60) 中， 通过控制塔底温度 （优选为 80-130°C， 更优选 为 100-120°C ) 和回流比 （优选不小于 2: 1， 更优选为 5-10: 1 )， 从塔底 液体中收集丙酮肟。
具体的， 从塔底液体中收集丙酮肟的方法可以包括： 用卤代烃对所述 塔底液体进行萃取 3-5次，收集萃取层溶液，并将萃取层溶液在不高于 70°C 的温度（优选为室温至 70°C )下常压或减压蒸馏， 蒸干溶剂以获得丙酮肟。
根据本发明的所述方法， 在步骤（2-1 )和步骤（2-2 ) 中， 从反应产物 中分离出 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的方法可以包括：将所述反应产物冷却 至 0-40°C， 接着进行固液分离 （如离心分离、 过滤等）， 用丙酮洗涤所述固 液分离过程得到的固体（主要是所述改性钛硅分子筛催化剂）， 并将得到的 洗涤液与所述固液分离过程得到的液体混合， 然后将得到的混合液体进行 蒸发 （如旋蒸） 以去除丙酮， 然后进行冷却过滤， 并将所述冷却过滤得到 的固体进行水洗和干燥。 所述蒸发的条件没有没有特别的限定， 只要能够 将所述混合液体中的丙酮基本去除即可。
根据本发明的所述方法， 由于步骤 （2-1 ) 中作为反应原料加入的丙酮 肟会有部分残余， 而步骤 （2-2 ) 中， 在所述改性钛硅分子筛催化剂的存在 下， 部分丙酮会与过氧化氢和氨发生酮氨肟化反应， 从而生成丙酮肟， 因 此， 步骤 （2-1 ) 和步骤 （2-2 ) 的反应产物中都含有丙酮肟。
在一种优选实施方式中， 所述方法还包括： 在上述从步骤 （2-1 ) 和 / 或步骤 （2-2 ) 的反应产物中分离出 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的过程中， 从所述冷却过滤过程得到的液体中分离出丙酮肟 （例如， 可以用卤代烃进 行萃取分离）， 并将该分离出的丙酮肟用作至少部分步骤（2-1 )的丙酮肟原 料。
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
在以下实施例和对比例 1中， 丙酮的转化率和 DMNB的摩尔收率由以 下计算公式计算得到。
丙酮的转化率 =丙酮的消耗量 /丙酮的投料量 χ ΐοο%
DMNB 的摩尔收率 =DMNB产品的摩尔数 x2/步骤 （2 ) 中作为反应原 料加入的丙酮或丙酮肟的摩尔数 χ ΐοο% 实施例 1
本实施例用于说明本发明的所述 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方 法。
( 1 ) 改性钛硅分子筛催化剂
在反应容器中加入 1L水、 1160g (20mol) 丙酮和 100g TS-1 (根据专 利申请 CN1301599A中实施例 1的方法制备），接着在 70°C下， 向其中滴加 含 36mol NH3的浓度为 30重量％的氨水和含 20mol H202的浓度为 30重量 %的双氧水， 滴加完成后保温反应 0.5小时， 然后离心分离出固体沉淀物。
用得到的固体沉淀物代替上述 TS-1重复进行上述过程 8次， 且在第 8 次重复反应过程中丙酮的转化率为约 45%。 如此得到改性 TS-1催化剂 Cl。
(2) DMNB的制备
在装有温度计、 恒压漏斗、 冷却回流和电动搅拌装置的 500mL的三口 烧瓶中加入 58g水、 29g (0.50mol) 丙酮和 2.9g上述改性 TS-1催化剂 C1， 在电动搅拌下混合 0.5h; 然后水浴升温到 85°C， 并在该温度下滴加 226.6g (2mol) 浓度为 30重量％的双氧水和约 85g ( 1.5mol) 浓度为 30重量％的 氨水， 以将烧瓶内的混合物料的 pH调节至 10， 滴加完成后在 90°C下保温 反应 0.5h， 然后冷却到室温， 用 3000rpm的转速离心分离， 将分离出的固 体 （主要是改性 TS-1催化剂） 用 6g丙酮洗涤两次， 并将得到的洗涤液体 与离心分离出的液体混合， 并在 80°C、 0.05MPa的条件下进行旋蒸以脱除 丙酮， 再将剩余的液体冷却至室温进行过滤， 用水洗涤过滤得到的固体， 然后在 70°C干燥， 得到 19.2g (约 O.llmol) DMNB产品， DMNB的摩尔收 率为 43.6%, 其熔点为 210.2-212.0°C， 其核磁共振波谱数据如下：
1H NMR(400Hz, DMSO-d6), δ: 1.71(s, 2Η)。
13C NMR(100 MHz, DMSO-d6), δ: 23.02, 91.47。 对比例 1
根据实施例 1的方法制备 DMNB, 所不同的是， 在步骤（2) 中， 使用 TS-1 (根据专利申请 CN1301599A中实施例 1的方法制备） 代替所述改性 TS-1催化剂 Cl。
结果， 产物中并未检测有 DMNB 存在， 也即该制备过程中并未产生 DMNB。 实施例 2
本实施例用于说明本发明的所述 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方 法。
根据实施例 1的方法制备 DMNB, 所不同的是， 在步骤（2) 中， 水的 加入量为 116g。 结果， DMNB的摩尔收率为 45.3%, 得到的 DMNB产品的 熔点为 210.5-212.1 °C。 实施例 3
本实施例用于说明本发明的所述 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方 法。
根据实施例 1的方法制备 DMNB, 所不同的是， 在步骤（2) 中， 所述 改性 TS-1催化剂 C1的用量为 4.3g。 结果， DMNB的摩尔收率为 45.6%, 得到的 DMNB产品的熔点为 210.2-212.0°C。 实施例 4
本实施例用于说明本发明的所述 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方 法。
根据实施例 1的方法制备 DMNB , 所不同的是， 在步骤（2 ) 中， 滴加 所述双氧水和所述氨水时的温度为 70V， 并在 75 °C下进行所述保温反应。 结果， DMNB 的摩尔收率为 36.5% , 得到的 DMNB 产品的熔点为 210.2-212.2 °C。 实施例 5
本实施例用于说明本发明的所述 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方 法。
根据实施例 1的方法制备 DMNB , 所不同的是， 在步骤（2 ) 中， 所述 双氧水的加入量为 339.3g， 约含 3mol ¾02。 结果， DMNB的摩尔收率为 53.4%, 得到的 DMNB产品的熔点为 210.1-212.2°C。 实施例 6
本实施例用于说明本发明的所述 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方 法。
根据实施例 1的方法制备 DMNB , 所不同的是， 在步骤（1 ) 中， 用得 到的固体沉淀物代替上述 TS-1重复进行上述过程 2次， 且在第 2次重复反 应过程中丙酮的转化率为约 90% , 如此得到改性 TS-1催化剂 C2; 并在步 骤（2 )中用所述改性 TS-1催化剂 C2代替所述改性 TS-1催化剂 Cl。结果， DMNB的摩尔收率为 1.6%, 得到的 DMNB产品的熔点为 210.2-212.2°C。 实施例 7
本实施例用于说明本发明的所述 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方 法。
( 1 ) 改性钛硅分子筛催化剂
在反应容器中加入 1L水、 500g (8.6mol) 丙酮和 100g TS-1 (根据专 利申请 CN1301599A中实施例 2的方法制备），接着在 65°C下， 向其中滴加 含 26mol NH3的浓度为 30重量％的氨水和含 8.6mol H202的浓度为 30重量 %的双氧水， 滴加完成后保温反应 1小时， 然后离心分离出固体沉淀物。
用得到的固体沉淀物代替上述 TS-1重复进行上述过程 6次， 且在第 6 次重复反应过程中丙酮的转化率为约 50%。 如此得到改性 TS-1催化剂 C3。
(2) DMNB的制备
在装有温度计、 恒压漏斗、 冷却回流和电动搅拌装置的 500mL的三口 烧瓶中加入 116g水、 29g (0.50mol)丙酮和 3.5g上述改性 TS-1催化剂 C3 , 在电动搅拌下混合 lh; 然后水浴升温到 80°C， 并在该温度下滴加 226.6g (2mol) 浓度为 30重量％的双氧水和约 85g ( 1.5mol) 浓度为 30重量％的 氨水， 以将烧瓶内的混合物料的 pH调节至 9， 滴加完成后在 80°C下保温反 应 2h，然后冷却到室温，用 3000rpm的转速离心分离，将分离出的固体（主 要是改性 TS-1催化剂） 用 6g丙酮洗涤两次， 并将得到的洗涤液体与离心 分离出的液体混合， 并在 80°C、 0.05MPa的条件下进行旋蒸以脱除丙酮， 再将剩余的液体冷却至室温进行过滤， 用水洗涤过滤得到的固体， 然后在 70 °C干燥，得到 20.9g (约 0.12mol)DMNB产品， DMNB的摩尔收率为 46.7%, 其熔点为 210.3〜212.1 °C。 实施例 8
本实施例用于说明本发明的所述 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方 法。 ( 1 ) 改性钛硅分子筛催化剂
在反应容器中加入 1L水、 2000g (34.4mol) 丙酮和 100g TS-1 (根据 专利申请 CN1301599A中实施例 3的方法制备），接着在 80 °C下， 向其中滴 加含 86mol ^¾的浓度为 30重量％的氨水和含 34.4mol ¾02的浓度为 30 重量％的双氧水， 滴加完成后保温反应 0.1小时， 然后离心分离出固体沉淀 用得到的固体沉淀物代替上述 TS-1重复进行上述过程 10次， 且在第 10次重复反应过程中丙酮的转化率为约 40%。 如此得到改性 TS-1催化剂 C4。
(2) DMNB的制备
在装有温度计、 恒压漏斗、 冷却回流和电动搅拌装置的 500mL的三口 烧瓶中加入 116g水、 29g (0.50mol)丙酮和 3.5g上述改性 TS-1催化剂 C4, 在电动搅拌下混合 lh; 然后水浴升温到 80°C， 并在该温度下滴加 226.6g (2mol) 浓度为 30重量％的双氧水和约 85g ( 1.5mol) 浓度为 30重量％的 氨水， 以将烧瓶内的混合物料的 pH调节至 8， 滴加完成后在 85°C下保温反 应 lh，然后冷却到室温，用 3000rpm的转速离心分离，将分离出的固体（主 要是改性 TS-1催化剂） 用 6g丙酮洗涤两次， 并将得到的洗涤液体与离心 分离出的液体混合， 并在 80°C、 0.05MPa的条件下进行旋蒸以脱除丙酮， 再将剩余的液体冷却至室温进行过滤， 用水洗涤过滤得到的固体， 然后在 70 V干燥，得到 21.1 g (约 0.12mol )DMNB产品， DMNB的摩尔收率为 48.3%， 其熔点为 210.2〜212.0°C。 实施例 9
本实施例用于说明本发明的所述 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方 法。
( 1 ) 改性钛硅分子筛催化剂 在反应容器中加入 1L水、 1160g (20mol) 丙酮和 100g TS-1 (根据专 利申请 CN1301599A中实施例 1的方法制备），接着在 70°C下， 向其中滴加 含 36mol NH3的浓度为 30重量％的氨水和含 20mol H202的浓度为 30重量 %的双氧水， 滴加完成后保温反应 0.5小时， 然后离心分离出固体沉淀物。
用得到的固体沉淀物代替上述 TS-1重复进行上述过程 8次， 且在第 8 次重复反应过程中丙酮的转化率为约 45%。 如此得到改性 TS-1催化剂 C5。
将每次离心分离后得到的液体混合， 并加到精馏塔中进行精馏分离， 该精馏塔的理论塔板数为 30， 填料为不锈钢丝网， 塔直径为 600mm， 塔高 为 12m， 将塔底温度控制为 110°C， 回流比控制为 8: 1； 然后将塔底液体冷 却至室温， 用四氯乙烯萃取 3次， 合并萃取层液体， 然后在约 65°C下进行减 压蒸馏， 蒸干四氯乙烯后得到丙酮肟产品， 其熔点为 58.2-60.1 °C， 其红外光 谱和质谱数据如下：
IR， Vmax / cm-1 : 3200， 2920， 2896， 1681， 1498， 1371， 1268， 1072， 949， 81；
MS m/z(%): 73(M+, 100), 58(64)， 54(21)， 42 (21 )， 41 (21 )， 31 (31 )，
28 (42 )， 15 (45 )。
(2) DMNB的制备
在装有温度计、 恒压漏斗、 冷却回流和电动搅拌装置的 500mL的三口 烧瓶中加入 73g水、 29.2g (0.40mol) 上述步骤 （1 ) 得到的丙酮肟和 2.9g 上述改性 TS-1催化剂 C5, 在电动搅拌下混合 0.5h; 然后水浴升温到 85 °C， 在该温度下滴加 113.3g ( lmol) 浓度为 30重量％的双氧水， 并向其中加入 浓度为 30重量％的氢氧化钠溶液以将烧瓶内的混合物料的 pH调节至 10， 滴加完成后在 90°C下保温反应 0.5h， 然后冷却到室温， 用 3000rpm的转速 离心分离， 将分离出的固体 （主要是改性 TS-1催化剂） 用 6g丙酮洗涤两 次， 并将得到的洗涤液体与离心分离出的液体混合， 并在 80°C、 0.05MPa 的条件下进行旋蒸以脱除丙酮， 再将剩余的液体冷却至室温进行过滤， 用 水洗涤过滤得到的固体，然后在 70°C干燥，得到 3.9g (约 0.022mol) DMNB 产品， DMNB的摩尔收率为 11.2%, 其熔点为 210.2-212.0°C， 其核磁共振 波谱数据如下：
1H NMR(400Hz, DMSO-d6), δ: 1.71(s, 2Η)。
13C NMR(100 MHz, DMSO-d6), δ: 23.02, 91.47。 对比例 2
根据实施例 9的方法制备 DMNB, 所不同的是， 在步骤（2) 中， 使用 TS-1 (根据专利申请 CN1301599A中实施例 1的方法制备） 代替所述改性 TS-1催化剂 C5。
结果， 产物中并未检测有 DMNB 存在， 也即该制备过程中并未产生 DMNB。 实施例 10
本实施例用于说明本发明的所述 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方 法。
根据实施例 9的方法制备 DMNB, 所不同的是， 在步骤（2) 中， 水的 加入量为 146g。结果， DMNB的摩尔收率为 12.5%, 得到的 DMNB产品的 熔点为 210.5-212.1 oC o 实施例 11
本实施例用于说明本发明的所述 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方 法。
根据实施例 9的方法制备 DMNB, 所不同的是， 在步骤（2) 中， 所述 改性 TS-1催化剂 C1的用量为 4.3g。 结果， DMNB的摩尔收率为 11.4%, 得到的 DMNB产品的熔点为 210.2-212.0°C。 实施例 12
本实施例用于说明本发明的所述 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方 法。
根据实施例 9的方法制备 DMNB , 所不同的是， 在步骤（2 ) 中， 用浓 度为 30重量％的氨水代替 30重量％的氢氧化钠溶液来调节 pH值。 结果， DMNB的摩尔收率为 5.7%, 得到的 DMNB产品的熔点为 210.3-212.2°C。 实施例 13
本实施例用于说明本发明的所述 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方 法。
根据实施例 9的方法制备 DMNB , 所不同的是， 在步骤（2 ) 中， 滴加 所述双氧水和所述氨水时的温度为 70V， 并在 75 °C下进行所述保温反应。 结果， DMNB 的摩尔收率为 8.9% , 得到的 DMNB 产品的熔点为 210.2-212.2 °C。
实施例 14
本实施例用于说明本发明的所述 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方 法。
根据实施例 9的方法制备 DMNB , 所不同的是， 在步骤（2 ) 中， 所述 双氧水的加入量为 90.6g， 约含 0.8mol ¾02。 结果， DMNB的摩尔收率为 8.6%, 得到的 DMNB产品的熔点为 210.1-212.2 °C。 实施例 15
本实施例用于说明本发明的所述 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方 法。
根据实施例 9的方法制备 DMNB , 所不同的是， 在步骤（1 ) 中， 用得 到的固体沉淀物代替上述 TS-1重复进行上述过程 2次， 且在第 2次重复反 应过程中丙酮的转化率为约 90%, 如此得到改性 TS-1催化剂 C6; 并在步 骤（2 )中用所述改性 TS-1催化剂 C6代替所述改性 TS-1催化剂 C5。结果， DMNB的摩尔收率为 1.3%, 得到的 DMNB产品的熔点为 210.2-212.2°C。 实施例 16
本实施例用于说明本发明的所述 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方 法。
( 1 ) 改性钛硅分子筛催化剂
根据实施例 7的方法制得所述改性 TS-1催化剂 C3。
(2) DMNB的制备
在装有温度计、 恒压漏斗、 冷却回流和电动搅拌装置的 500mL的三口 烧瓶中加入 116g水、 29.2g (0.40mol)丙酮肟和 3.5g上述改性 TS-1催化剂 C3 , 在电动搅拌下混合 lh; 然后水浴升温到 80°C， 在该温度下滴加 113.3g ( lmol)浓度为 30重量％的双氧水， 并向其中加入浓度为 30重量％的氢氧 化钠溶液以将烧瓶内的混合物料的 pH调节至 9，滴加完成后在 80°C下保温 反应 2h， 然后冷却到室温， 用 3000rpm的转速离心分离， 将分离出的固体 (主要是改性 TS-1催化剂） 用 6g丙酮洗涤两次， 并将得到的洗涤液体与 离心分离出的液体混合， 并在 80°C、 0.05MPa的条件下进行旋蒸以脱除丙 酮， 再将剩余的液体冷却至室温进行过滤， 用水洗涤过滤得到的固体， 然 后在 70°C干燥， 得到 5.0g (约 0.028mol) DMNB产品， DMNB的摩尔收率 为 14.0%, 其熔点为 210.3〜212.1 °C。 实施例 17
本实施例用于说明本发明的所述 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方 法。
( 1 ) 改性钛硅分子筛催化剂 根据实施例 7的方法制得所述改性 TS-1催化剂 C4。
(2) DMNB的制备
在装有温度计、 恒压漏斗、 冷却回流和电动搅拌装置的 500mL的三口 烧瓶中加入 116g水、 29.2g (0.40mol)丙酮肟和 3.5g上述改性 TS-1催化剂 C4, 在电动搅拌下混合 lh; 然后水浴升温到 80°C， 在该温度下滴加 113.3g ( lmol)浓度为 30重量％的双氧水， 并向其中加入浓度为 30重量％的氢氧 化钠溶液以将烧瓶内的混合物料的 pH调节至 8，滴加完成后在 85°C下保温 反应 lh， 然后冷却到室温， 用 3000rpm的转速离心分离， 将分离出的固体 (主要是改性 TS-1催化剂） 用 6g丙酮洗涤两次， 并将得到的洗涤液体与 离心分离出的液体混合， 并在 80°C、 0.05MPa的条件下进行旋蒸以脱除丙 酮， 再将剩余的液体冷却至室温进行过滤， 用水洗涤过滤得到的固体， 然 后在 70°C干燥， 得到 4.0g (约 0.023mol) DMNB产品， DMNB的摩尔收率 为 11.3%, 其熔点为 210.2〜212.0°C。
由上述实施例和对比例的数据可以看出， 根据本发明的方法可以制得 DMNB, 无需使用危险的化学品， 如 2-硝基丙垸、 NaH等。

Claims

权利要求
1、一种 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的制备方法， 该方法包括以下步骤: ( 1 ) 在 65-80 °C下， 将钛硅分子筛催化剂、 丙酮、 过氧化氢和氨接触 反应， 得到改性钛硅分子筛催化剂； 以及
(2-1 )在所述改性钛硅分子筛催化剂和水的存在下，在温度为 60-90°C、 pH为 8-10的条件下，将丙酮肟和过氧化氢接触反应，从反应产物中分离出 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁院； 或
(2-2 )在所述改性钛硅分子筛催化剂和水的存在下，在温度为 60-90°C、 pH为 8-10的条件下， 将丙酮、氨和过氧化氢接触反应， 从反应产物中分离 出 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸。
2、 根据权利要求 1 所述的方法， 其中， 在步骤 （1 ) 中， 将钛硅分子 筛催化剂、 丙酮、 过氧化氢和氨接触反应的方法包括： 将钛硅分子筛催化 剂、 丙酮、 氨和过氧化氢混合接触 0.1-1小时， 从反应产物中分离出固体沉 淀物， 然后用所述固体沉淀物代替所述钛硅分子筛催化剂与丙酮、 氨和过 氧化氢混合接触， 并重复进行 6-10次。
3、 根据权利要求 1或 2所述的方法， 其中， 在步骤 （1 ) 中， 所述钛 硅分子筛催化剂与丙酮的重量比为 1 : 5-20， 丙酮、 氨和过氧化氢的摩尔比 为 1 : 1-3： 0.5-2
4、 根据权利要求 1 所述的方法， 其中， 在步骤 （1 ) 中， 所述钛硅分 子筛催化剂为具有空心结构的钛硅分子筛催化剂。
5、 根据权利要求 1所述的方法， 其中， 在步骤（2-1 ) 中， 所述接触反 应的条件包括： pH为 9-10， 反应温度为 80-90°C， 反应时间为 0.5-2小时。
6、 根据权利要求 1或 5所述的方法， 其中， 在步骤（2-1 ) 中， 所述改 性钛硅分子筛催化剂的用量与丙酮肟的用量的重量比为 5-30: 100， 水的用 量与丙酮肟的用量的重量比为 1-10: 1， 丙酮肟与过氧化氢的摩尔比为 1 : 1-3。
7、 根据权利要求 6所述的方法， 其中， 在步骤（2-1 ) 中， 所述改性钛 硅分子筛催化剂的用量与丙酮肟的用量的重量比为 10-15 : 100， 水的用量 与丙酮肟的用量的重量比为 2-4: 1，丙酮肟与过氧化氢的摩尔比为 1 : 2-2.5
8、 根据权利要求 1所述的方法， 其中， 在步骤（2-2 ) 中， 所述接触反 应的条件包括： pH为 9-10， 反应温度为 80-90°C， 反应时间为 0.5-2小时。
9、 根据权利要求 1或 8所述的方法， 其中， 在步骤（2-2 ) 中， 所述改 性钛硅分子筛催化剂的用量与丙酮的用量的重量比为 5-30: 100， 水的用量 与丙酮的用量的重量比为 1-5 : 1， 丙酮与过氧化氢的摩尔比为 1 : 3-8。
10、 根据权利要求 9所述的方法， 其中， 在步骤 （2-2 ) 中， 所述改性 钛硅分子筛催化剂的用量与丙酮的用量的重量比为 10-15 : 100， 水的用量 与丙酮的用量的重量比为 2-4: 1， 丙酮与过氧化氢的摩尔比为 1 : 4-6。
11、 根据权利要求 1所述的方法， 其中， 所述方法还包括： 从步骤（1 ) 的所述接触反应的产物中分离出丙酮肟， 并将该分离出的丙酮肟用作至少 部分步骤 （2-1 ) 的丙酮肟原料。
12、根据权利要求 1或 11所述的方法，其中，步骤（2-1 )和步骤（2-2 ) 中从反应产物中分离出 2,3-二甲基 -2,3-二硝基丁垸的方法包括：将所述反应 产物冷却至 0-40°C， 接着进行固液分离， 用丙酮洗涤所述固液分离过程得 到的固体， 并将得到的洗涤液与所述固液分离过程得到的液体混合， 然后 将得到的混合液体进行蒸发和冷却过滤， 并将所述冷却过滤得到的固体进 行水洗和干燥。
13、 根据权利要求 12所述的方法， 其中， 所述方法还包括： 从所述冷 却过滤过程得到的液体中分离出丙酮肟， 并将该分离出的丙酮肟用作至少 部分步骤 （2-1 ) 的丙酮肟原料。
PCT/CN2011/079347 2011-05-20 2011-09-05 2，3-二甲基-2，3-二硝基丁烷的制备方法 WO2012159390A1 (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/823,831 US8692036B2 (en) 2011-05-20 2011-09-05 Method for preparing 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutane

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110146632.5 2011-05-20
CN201110146239.6 2011-05-20
CN 201110146239 CN102267913B (zh) 2011-05-20 2011-05-20 2,3-二甲基-2,3二硝基丁烷的合成方法
CN 201110146632 CN102267914B (zh) 2011-05-20 2011-05-20 2,3-二甲基-2,3-二硝基丁烷的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012159390A1 true WO2012159390A1 (zh) 2012-11-29

Family

ID=47216597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2011/079347 WO2012159390A1 (zh) 2011-05-20 2011-09-05 2，3-二甲基-2，3-二硝基丁烷的制备方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8692036B2 (zh)
WO (1) WO2012159390A1 (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6911328B2 (en) * 2002-09-04 2005-06-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method for producing 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutane and product thereby
CN1743314A (zh) * 2004-09-03 2006-03-08 首都医科大学 2－取代－4,4,5,5－四甲基－1－氧咪唑啉、及其合成和应用
RU2323206C1 (ru) * 2006-10-03 2008-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт "Кристалл" Способ получения 2,3-диметил-2,3-динитробутана

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6911328B2 (en) * 2002-09-04 2005-06-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method for producing 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutane and product thereby
CN1743314A (zh) * 2004-09-03 2006-03-08 首都医科大学 2－取代－4,4,5,5－四甲基－1－氧咪唑啉、及其合成和应用
RU2323206C1 (ru) * 2006-10-03 2008-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт "Кристалл" Способ получения 2,3-диметил-2,3-динитробутана

Also Published As

Publication number Publication date
US8692036B2 (en) 2014-04-08
US20130184504A1 (en) 2013-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110372578A (zh) 一种新的马来酸氯苯那敏合成方法
JP2009515945A (ja) 塩酸ドネペジルの調製に有用な中間体およびその新規な多形の改善された合成および調製
CN108137503B (zh) 制备1-(4-甲磺酰基-2-三氟甲基-苄基)-2-甲基-1h-吡咯并[2,3-b]吡啶-3-基-乙酸的工艺
JP2001512454A (ja) ε−カプロラクタムおよびε−カプロラクタム前駆体の水性混合物の連続的製造法
WO2012159390A1 (zh) 2，3-二甲基-2，3-二硝基丁烷的制备方法
CN107935866B (zh) 盐酸达泊西汀杂质的制备方法
CN114195712B (zh) 一种能够用来制备盐酸丙卡特罗的中间体及其制备方法
CN114920764A (zh) 一种三仲丁基硼氢化锂的制备及其在制备抗菌剂中的应用
CN111620788B (zh) 一种制备(2s,3s)-3-氨基-二环[2.2.2]辛烷-2-甲酸酯的方法
EP3596047A1 (en) Process for the preparation of glycopyrrolate tosylate
CN114105872A (zh) 一种用于制备盐酸丙卡特罗的中间体及其制备方法
CN109134351B (zh) S-3-(4-氨基苯基)哌啶的合成方法
CN1293031C (zh) 制备茚满－1,3－二甲酸的方法
CN103804294B (zh) 7或9-氯-4,5-二氢-1氢-苯并[b]氮杂卓-2(3氢)-酮的合成方法
US20040254385A1 (en) Process for the preparation of citalopram hydrobromide
CN114213323B (zh) 一种盐酸丙卡特罗的合成新工艺
CN111100062A (zh) 一种盐酸多奈哌齐的合成方法
CN106316915A (zh) 一种邻乙基苯胺脱氢环化制吲哚的方法
CN113321609B (zh) 一种合成4-羟基吲哚的方法
CN112745256B (zh) 一种4-(2-溴乙基)-1,3-二氢-2h-吲哚-2-酮的制备方法
CN1184194C (zh) 生产n－丁酰－4－氨基－3－甲基－苯甲酸甲酯的方法和新化合物n－(4－溴基－2－甲基苯基)丁酰胺
JP4564135B2 (ja) 高純度フェノチアジン化合物とその製造方法、およびその中間体の製造方法、並びにその中間体の原料の水和物と新規結晶
CN117886709A (zh) 一种罗贝考昔的合成方法
JP2737295B2 (ja) メチルイソブチルケトンの製造方法
JP4172183B2 (ja) ４，８−ドデカジエンジニトリルの水素還元方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11865989

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13823831

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11865989

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11865989

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1