三光气两相法合成2-氧-5-甲基-3-氢-1,3,4-噁二唑的工艺研究.pdf

第 3 6 卷 第 4期 2 0 1 0年 8月 安 徽 化 工 ANHUI CHEMI CAL I NDUSTRY Vo 1 3 6 No 4 Aug 2 01 0 三光气两相法合成 2 一氧 一 5 一甲基 一 3 一氢 一 1 3 4 一嗯二唑的工艺研究 王丛文 姚 日生 邓胜松 余三喜 合肥工业大学化工学院 安徽 合肥 2 3 0 0 0 9 摘要 以三光气为原料 借助油水两相反应体系合成 2 一氧 一 5 一甲基 一 3 一氢 一 1 3 4 一嗯二唑 利用 盯一 I R HN MR和 H P L C对产物进行 表征 并对合成工艺进行了优化 在碳酸氢钠为缚酸剂 反应温度为 2 0 C n 碳 氢 钠 n 酰 肼 为 2 2 1 n n 肼 为 O 4 0 1 滴加三光气的条 件下 2 一氧 一 5 一甲基 一 3 一氢 一 1 3 4 一嗯二唑产率达到 8 5 5 关键词 三光气 两相法 2 一氧 一 5 一甲基 一 3 一氢 一 1 3 4 一嗯二唑 中图分类号 0 6 2 6 2 4 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 5 5 3 X 2 0 1 0 0 4 0 0 2 5 0 4 嗯二唑酮 化学名为 2 一氧 一 5 一甲基 一 3 一氢 一 1 3 4 一嗯二唑 是一种重要 的医药 中间体 嗯二唑酮的合 成方法主要有三氟乙酸乙酯光气法 乙酸乙酯光气法 和 O lI NH l l N H 乙酸乙酯三光气法 由于乙酸乙酯光气法和三光气法 具有原料成本低 产率较高和反应步骤简单等优点 因 而成为嗯二唑酮合成的主要方法 其反应方程式如下 0 l C1 CC1城 l 3 CI 3 co c occ N l l 0 由于光气具有强杀生性 使其生产和使用受到很 大限制 三光气是光气 良好 的替代品 具有实验室和T 业 金矿 美誉 之称 广泛应用于农 药与医药 中间体 的 合成 传统 的i 光气法合成嗯二唑酮l 6 l 因乙酰肼在 二氯 甲烷 中的溶解度很低 所需溶剂量大 反应过程 中 采用热排除法排 除氯化 氢 溶 剂损耗严重 同时 反应 过程 中析 出大量 乙酰肼 盐酸盐 原料转化率低 造成产 品产率和纯度偏低 本研究利用三光气为原料 采用油水两相体系高产 率地合成了嗯二唑酮 并利用 F T I R H N MR和 H P L C 对产物进行 了表征 同时 对反应 中所加缚酸剂及其添 加量 反应温度 反应物投料 比和投加方式进行 了考查 1 实验部分 1 1 仪器 及试 剂 J B Z 一 1 2 H磁力搅拌器 S HB I I I S循环水式多用真空 泵 D Z F 一 6 0 5 0真 空干 燥箱 3 0 0 MHz H核磁 共 振波 谱 仪 N ic o le t 一 5 7 0 0傅立叶红外光谱仪 X T 5显微熔点测定 仪 B S 2 0 0 S电子天平 R E 一 5 2 A A旋蒸蒸发仪 Wa t e r s 系 O N H 2 HCl 列高效液相色谱仪 美 国 Wa t e r s 公司 包括 1 5 1 5型高 压输液泵 平动进样器 2 4 8 7紫外双波长检测器 B r e e z e 色谱工作站 超声波清洗器 乙酸乙酯 8 0 水合肼 碳 酸钠 碳酸氢钠 三乙胺 等试剂为市售 AR级 二次蒸馏水 色谱 甲醇 三光气 由 安徽丰乐农化有 限责任公司提供 乙酰肼为 自 l J 9 1 1 2 实验步骤 在加有乙酰肼 二氯 甲烷 缚酸剂和一定 量蒸馏水 的 2 5 0 mL三 口烧瓶 中 边搅拌边滴加三光气 的二氯 甲 烷溶液 滴完后保温反应 3 h 反应结束后用缚酸剂将反 应液调至 p H为 中性 静置分层 水层用二氯 甲烷溶液 萃取三次后 减压蒸 除水份 得到的固体用二氯 甲烷重 结晶 过滤 收集油层 蒸干溶剂 得到 白色的嗯二唑酮 1 3 分析与表征 熔点 1 1 0 1 1 2 c 文献 值 1 1 2 c I F T I R检测 溴化 钾压片 以溴化钾空 白作为矫正 背 景 2 0 恒 温 检 测 F Y r I R K B r c m 3 3 1 4 1 7 7 5 1 6 45 93 5 收稿 日期 2 0 1 0 0 5 0 4 作者简介 王丛文 1 9 8 5 一 男 硕士研究 生 研究方 向 生化反应 工程技术 与应 用 1 5 8 5 6 9 4 3 5 0 4 w w x x 0 0 4 3 1 6 3 c o i n 通讯联 系人 姚 E t 生 1 9 6 2 一 男 教 授 研究方 向 精细化工与 医药 中间体 0 5 5 1 2 9 0 1 7 7 1 y a o r s 1 6 3 c o i n 2 6 总第 1 6 6期 2 0 1 0年第 4 期 第 3 6 卷 安徽化 工 H N MR检测 以 C D C 1 为核磁溶剂 用 3 0 0 MH z H 核磁共振波谱仪检测 H N M R C D C 1 8 1 1 9 8 S 1 H 2 1 9 s 3 H H P L C检测 色谱柱 S y m m e t r y C 1 8 柱 5 m 4 6 ra mi d X 1 5 0 mm 过滤器 滤膜孔径 0 4 5 m 微量进样器 5 0 L 流动相 甲醇 水 1 0 9 0 V V 流动相经有机滤膜过滤 并在超 声波浴槽中真空脱气 检测波长 2 1 4 n m 流速 0 8 m L min 柱温 3 0 C 嗯二唑酮的保留时间 R 4 8 7 1 ra in 2 结果与讨论 2 1 结果表征 反应结束后 产物经处理 干燥 熔点 l1 0 1 1 2 C 与文献 s 值 一致 其 F T I R 1 HN MR和 H P L C结果如图 1 图 2 图 3 0 提 臼 图 1产 品的 F T I R图谱 图 1中 3 3 1 4 e m 为嗯二唑酮环内酰胺氢键 的伸缩 振动特征吸收峰 1 7 7 5 c m 为嗯二唑酮环内酰胺键 中羰 基 的伸缩振动特征吸收峰 1 6 4 5 e m 和 9 3 5 e m 为嗯二 唑酮环内酰胺氢键的弯曲振动吸收峰 图 2中化学位移 1 1 9 8 p p m的峰为嗯二唑酮环内酰 i 一一 图 2产 品的 H N MR图 胺氢的峰 化学位移 2 1 9 p p m的峰为环上取代甲基的峰 从产品的熔点 红外和核磁检测可以确认得到的产 物为嗯二唑酮 一 一 一ld 习 l 7 图 3 产品的 H P L C图 从产品的 H P L C图谱 图 3 可以看 出 此方法所得 产物中嗯二唑酮的纯度达到 9 6 2 9 纯度较高 2 2缚酸剂的选择 氯化氢可以竞争性地与乙酰肼反应 反应 中加入一 定的缚酸剂可消除氯化氢的竞争性反应 使原料更有效 地参与反应 提高产品产率 本文考查了五种不同的缚 酸剂对合成嗯二唑酮的影响 结果如表 1 所示 表 1 缚酸剂对两相法合成嗯二唑酮的影响 注 n n 为 0 3 3 1 乙酰肼与缚酸荆 当量 比为 1 I 温度 l5 滴加三光气 反应 3 h 从表 1 可以看出 缚酸剂的加入能明显提高嗯二唑 酮的产率 说明缚酸剂能优先与氯化氢反应而避免了氯 化氢与乙酰肼反应成盐 使乙酰肼反应更加充分 产率 增大 三乙胺是三光气分解 良好的催化剂 而强碱性的 氢氧化钠在水溶液中可直接与三光气反应 造成反应过 程 中三光气大量损耗 引起产率下降 不适合作为本反 应 的缚酸剂 以碳酸钠 碳酸氢钠和碳酸钾为缚酸剂时 碱性均较弱 与三光气几乎不反应 产品产率较高 是本 反应较理想的缚酸剂 其 中以碳酸氢钠为最佳 添加不 同量 的碳酸氢钠作 为缚酸剂 时 所得反应 产 物 的 产 率 如 图 4所示 从 图 4可 以看 出 随 着 n碳 酸 氢 钠 n乙 酰 肼 增大 嗯二唑酮的产率逐步升高 当 王丛文 等 三光气两相法合成 2 一 氧一 5 一 甲基一 3 一 氢一 1 3 4 啄二唑的工艺研究 2 7 n碳 酸 氢 钠 n乙 酰 肼 大 于 2 2 1后 产物产率趋 向平稳 这 是 因为当反应体系 中存在过 量的碳酸氢钠 时 反应生 成 的氯 化氢能很 快被 反应 去除 有利 于 主反应 的进 行 但加 入过多 的碳 酸氢钠对 反应无 明显 影 响 碳酸 氢钠的加入量以 n碳 酸 氢 钠 n乙 酰 肼 为 2 2 1 较优 n n 为 0 3 3 1 温度 1 5 酒加 三 光 气 反 应 3 h 图 4 碳酸氢钠加入量对反应的影响 2 3反应温度的影响 该反应产物是先 由三光气与乙酰肼反应生成 中间 体 后经环化而成 温度过高时 该 中间体易与另一分子 乙酰肼反应形成副产物 降低产率 本文考查了不同温 度对反应收率的影响 结果如 图 5所示 州 蟠 8 7 越 0 6 55 50 n三 光 气 n 酰 肼为 0 3 3 1 n破醢 氢 钠 n乙 酰 肼 为 2 2 1 滴 加 三 光 气 反 厘 3 h 图 5 反应温度对反应的影响 当温度低于 2 0 时 反应不完全 升高温度 可以加 快反应速度 产率增大 但 温度高于 3 0 时 反应 中形 成的副产物增加 产率减小 由图 5可以看出 反应温度 2 O c C时为最佳 2 4 反应物配比的影响 图 6是不 同乙酰肼与三光气配 比的条件下所得产 物的收率 由图 6可 以看 出 当反应中乙酰肼 的量为一 定值时 增加 三光气 的量 可使产物产率 略有升高 当 n三 光 气 n乙 酰 肼 大于 0 4 0 1 后 产率趋 向平稳 可知三光 气的添加量 以 n三 光 气 n乙 酰 肼 为 0 4 0 1为宜 2 5 原料投加顺序的影响 以 n三 光 气 n乙 酰 肼 为 0 4 0 1 n碳 酸 氢 钠 n乙 酰 肼 为 2 2 1 反应温度 2 0 考查原料投加顺序对反应产率的影响 1l L 一 il l 1 1 碳 酸 n 酰 为 2 2 l 滴加三光 气 温度 2 0 反应 3 h 图 6 反应原 料配比对 反应 的影 响 结果如表 2 表 2原 料投 加顺序对反应产率 的影响 由表 2可以看 出 当滴加三光气反应时 产物收率 和纯度均高于滴加 乙酰肼 并未生成可能的副产物脲 这是因为该反应是通过油水两相界面进行 的 该反应方 式大大降低 了副产物的产生 而选择滴加 乙酰肼时 三 光气与碳酸氢钠长时间共存 使得部分三光气与碳 酸氢 钠直接发生反应 造成产率降低 可见 该 反应选择滴加 三光气 的方式较为合适 3 结论 1 采用油水两相法合成嗯二唑酮 通过界面反应 的方式 可以减少反应溶剂 的用量 产物产率 和纯度均 较高 后处理简单 2 该 反 应 最 优 反 应 条 件 为 n三 光 气 n乙 酰肼为 0 4 0 1 以碳酸氢钠为缚酸剂 且用量 n缚 酸 剂 n乙 酰 肼 为 2 2 1 反应温度 2 0 产物纯度 9 6 产率可达 8 5 5 以乙酰肼计 参 考 文 献 1 徐进 万 三华 袁莉萍 等 1 3 4 一嗯二唑 一 2 一酮类化合物的 合成及生物活性f J 1 浙江化工 2 0 0 4 3 5 9 2 段湘生 曾文平 聂萍 高效杀虫剂吡蚜酮的合成 J J 湖南化工 2 0 0 0 3 0 5 2 5 2 6 3 Kr i s t t i n s s o n H P e s t i c i d e s P US 4 9 3 1 4 3 9 1 9 9 0 0 6 0 5 4 王胜得 曾文平 段湘生 等 高效杀虫剂吡蚜酮的合成研究 及应用 J 1 农药研究与应用 2 0 0 7 1 1 6 2 3 2 4 5 M u l le r K H K o n i g K H e it k a mp e r P P r e p a r a t i o n o f 4 a mi n o 一 1 2 4 一 t r ia z o l一 5 一 o n e s P U S 4 9 5 2 7 0 1 1 9 9 0 0 8 2 8 6 徐强 张华 李亚 明 等 固体光气法 合成 2 一氧 一 5 一甲基 一 3 一 氢 一 1 3 4 一嗯二唑f J 1 化学试剂 2 0 0 5 2 7 4 2 3 1 2 3 3 7 姚 日生 邓 胜松 尤亚华 等 磺 酰脲 类除草剂噻磺隆的非光气 法合成 J 1 应用 化学 2 0 0 2 1 9 7 6 8 7 6 8 9 第 3 6卷 第 4期 2 0 1 0年 8月 安 徽 化 工 ANHUI CHEMI CAL I NDUS TRY V o 1 3 6 No 4 Au g 2 0 1 0 光引发合成聚丙烯酰胺中的助剂影响及条件优化 申秀梅 聂容春 张东杰 安徽理丁大学化学工程学院 安徽 淮南 2 3 2 0 0 1 摘要 采用光引发聚合技术合成聚丙烯酰胺 P A M 探讨了助剂对聚合反应的影响 在添加助剂实验中 分别选用尿素 十二烷基苯磺酸钠 十二烷基硫酸钠 T w e e n 8 0 作为助剂 研究了其用量 相对于A M单体质量 对 P A M分子量及溶解性能的影响 从而确定了最佳合成助剂是 尿素 同时通过四因素三水平正交实验研究了单体质量分数 w 尿素用量 引发时间及引发剂用量对产物性能的影响规律 通过对合成产 物固含量 特性粘数等性能的测试 确定了最佳合成条件 w A M 为 2 0 尿素用量为6 引发剂用量为 2 O L 引发时间为 9 0 m i n 关键词 水溶性 高分子 聚丙烯酰胺 光引发 助剂 中图分 类号 0 6 3 3 2 2 T Q 3 1 6 3 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 5 5 3 X 2 0 1 0 0 4 0 0 2 8 0 4 聚丙烯酰胺 P A M 是丙烯酰胺 均聚物或与其他单 体共聚得到聚合物的统称 是一种线性的水溶性高分子 聚合物 I I 由于聚丙烯酰胺结构单元中含有酰胺基 易形 成氢键 使其具有良好 的水溶性和很高 的化学活性 易 通过接枝或交联得到支链或网状结构 的多种改性物 具 有增稠 絮凝 助沉和稳定胶体等功能 被广泛应用于采 油 纺织 选矿 污水处理 造纸和生物医学等方面 有 百业助剂 之称闭 其在精细化工领域 的开发应用 日渐 活跃 具有广阔的发展前景 采用光聚合技术 3 1 进行 P A M的合成是一种效率高 用途广 的高新技术 具有操 作简便 易控制 产品纯度高 分子量高 溶解速度快 投 资少 环保节能等优点 且易于实现T业化生产 目前国 内这方面的应用研究还很少 因而这一研究领域具有广 阔的发展空间 4 1 本课题采用光引发合成聚丙烯酰胺 研 究了助剂的种类及用量对 P A M分子量和溶解性能的影 响 从 而确定最佳合成助剂 通过四因素三水平正交实 验研究 了 A M质量分数 尿素用量 引发时间及引发剂 用量对产物性能的影响 分析产物性质与组成 以期使 合成 的 P A M的各项性能指标达到最优 1 实验部分 1 1主要原料与仪器 丙烯酰胺 分析纯 含量 9 8 天津市博迪化工有 限公 司 氯化钠 分析纯 含量 9 9 8 无锡市三 晶化 工有限公司 二苯甲酮类光引发剂 实验室 自制 氮气 二 业级 淮化集团 自 然光 去离子水 实验室自制 助剂 业级 收稿 日期 2 0 1 0 0 4 1 4 作者简介 申秀梅 1 9 8 4 一 女 硕士研究生 研究方 向 精细化学品的合成及应用 1 5 1 5 5 4 1 0 3 9 3 x ms h e n a u s t e d u C l l 8 赵邦斌 姚日生 何普泉 等 1二光气法合成磺酰脲类除草剂的 研究 J J 农药 2 0 0 3 4 2 7 9 1 0 9 朱领地 赵继令 殷学智 乙酰肼合成新工艺研究 J 河北工业 大学学报 1 9 9 7 2 6 1 6 5 6 8 口 Re s e a r c h o f t h e Te c hn o lo g y o f Sy n t he s is e 2 o x y g e n 5 me t h y l 一 3 一hy d r O g e n l 3 4 o x a d ia z o le b y Two ph a s e Sy s t e m wit h Tr is p ho s g e ne WA NG C o n g w e n Y A 0 Ri s h e n g DENG S h e n g s o n g YU S a n x S c h o o l o f C h e mi c a l T e c h n o lo g y H e f e i U n iv e r s it y o f T e c h n o l o g y H e r e j 2 3 0 0 0 9 C h in a Ab s t r a c t S y n t h e s iz e d 2 o x y