脂肪族碳二亚胺衍生物的合成

脂肪族碳二亚胺衍生物的合成,指导老师：苏长会王杰专业：应用化学姓名：曹锋,目录,一、前言二、实验探索三、实验部分四、数据整理五、结论与展望六、致谢,研究背景：碳二亚胺类化合物常用做化学反应中的脱水剂，主要用于活化羧基，促使酰胺和酯的生成等，它所要求的缩合条件，既不需要酸、碱和催化剂；亦不需要高温、高压等特殊仪器设备。而是在十分温和、操作极为方便的反应条件下进行的。其他相关方法，不仅十分费力，而且产率不高。由于不断进步的的需要，它的应用一定会有广阔的发展前途。研究目标：通过脲脱水的方法来制备碳二亚胺的衍生物，选择合适的脱水剂，催化剂以及溶剂，优化反应条件。,1、碳二亚胺的性质碳二亚胺（Carbodiimide）具有累积双键（-N=C=N-）结构，这类化合物常用做化学反应中的脱水剂。脂肪族碳二亚胺，大多数是无色液体；而大多数芳香族碳二亚胺是低熔点的无色结晶固体。碳二亚胺在加热或蒸馏过程中，或者在长时间放置过程中都能产生分解或聚合，这就给产品的分离提纯以及产品的保存带来了困难。常见碳二亚胺衍生物：,前言,2、碳二亚胺的合成1）硫脲脱硫法：,前言,2）异氰酸酯法：,前言,3）脲脱水法：,前言,合成路线：,实验探索,对甲苯磺酰氯-碳酸钾法：,反应条件：脲（1mmol），TsCl(1.5eq)，K2CO3(40eq)，相转移催化剂（0.5eq），回流。,路线1：,对甲苯磺酰氯-三乙胺法：,反应条件：脲（30mmol），TsCl(1.3eq)，Et3N(2.6eq)/DMAP(0.5eq)，回流。,路线2：,脂肪族脲（水解）产品中主要杂质：对甲苯磺酰氯（蒸馏引入）柱层析（水解成脲）产品纯化：分馏（产品纯度大于98%）,杂质分析及纯化方法,结论：通过多次试验发现，脂肪族脲在使用对甲苯磺酰氯为脱水剂，以三乙胺为催化剂和缚酸剂，石油醚为溶剂，加热回流反应脱水，可以较高收率的制备碳二亚胺；且路线简单，成本低，环保。,脂肪族脲+石油醚+三乙胺,搅拌,对甲苯磺酰氯,回流,TLC监控,无水碳酸钠冰水静置,过滤,旋转蒸发,油泵减压蒸馏,实验步骤：,收集产品,实验部分,实验结果,1）对正丁基碳二亚胺,2）对异丁基碳二亚胺,实验结果,3）对仲丁基碳二亚胺,实验结果,结论与展望,通过本实验方法，共完成碳二亚胺制备：1）对正丁基碳二亚胺150g；2）对异丁基碳二亚胺120g；3）对仲丁基碳二亚胺150g；每批次最高产量为65g（1L反应瓶），产品的收率均在75%以上，最高收率85%，该合成成本低，操作简单，条件温和，制备时间短，适合放大生产。,参考文献,1E.Schmidt,W.StriewskyandF.Hitzler，Ann.Chem.560,222（1948）；2I.G.HintonandR.F.Webb，AdditionsandCorrections-ADehydroxylationReaction,J.Chem.Soc，5051（1961）；3H.G.Khorana，Chem.Rev,53,1247（1920）；4W.S.WadsworthandW.D.Emmons，PhosphoramidateAnions:ThePreparationofCarbodiimides,KeteniminesandIsothiocyanates,J.Am.Chem.Soc，84,1316（1962）；5J.D.Ray,LawrenceH.PietteandDonaldP.Hollis,StructuralIsomerDiscriminationbetweenCyanamidesandCarbodiimidesbyNitrogenNuclearMagneticResonance,J.Chem.Phys,29,1022(1958)；6A.Skitaetal.,ChemBer,53,1247（1920）；7F.Lengfeldetal,ChemBer,27,926(1894);8W.TraubeandA.Eyme,UeberAdditionsreactionenderCarbodiimide,Chem.Ber,32,3176(1899);9W.Weitch,Chem.Ber,7,10(1874);10Q.Rotter,Monatsh,47,353(1926);11E.SchmidtandM.Seefelder,Ann.571,83(1951