專利名稱：一種4－[n,n－雙(2－氰乙基)氨基]吡啶的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶作為催化劑在?；磻?yīng)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
酯類，酰胺等化合物在工業(yè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，例如多種有機(jī)合成中間體，藥物中間體，香精香料，農(nóng)藥，高分子聚合物，特種溶劑等等，而酯化或者?；磻?yīng)是其合成中必不可少的一步。最早，人們使用硫酸做催化劑催化底物和酸酯化反應(yīng)，可是存在產(chǎn)率低，速度慢的問(wèn)題。后來(lái)改用吡啶催化底物和酸酐?；?，情況有所改善，可是仍然無(wú)法克服產(chǎn)率低，速度慢的缺點(diǎn)。上世紀(jì)七十年代發(fā)明了4-N，N-二甲氨基吡啶(DMAP)做為?；磻?yīng)的催化劑，催化效果有了很大提升，可以催化大多數(shù)酰化反應(yīng)快速?gòu)氐椎倪M(jìn)行，很多時(shí)候避免了加熱，節(jié)省了能源。可是DMAP價(jià)格昂貴，而且合成和回收都非常困難，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高。因此，越來(lái)越希望發(fā)明一種新的?；磻?yīng)的催化劑，既有和DMAP相似的催化效果，同時(shí)合成方便，成本低廉，又非常容易回收和重復(fù)利用。
4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶(CEAP)是一種已知的化合物(參見(jiàn)Buckus P.；Buckiene；Zh.Obshsh.Khim，(1963)，33，3112，又見(jiàn)于黃積濤；曹愛(ài)麗；邵仕香；孫經(jīng)武；劉震華，化學(xué)世界，(1994)，4，188，其晶體結(jié)構(gòu)見(jiàn)于Jun Ni，Yi-Zhi Li，Wen-Bin Qi，Yong-Jiang Liu，Hui-Lan，Chen and Zhi-Lin Wang，Acta Cryst.(2003)，C59，o470-o472。)，它有如下結(jié)構(gòu) 未見(jiàn)有其作為?；呋瘎┑膱?bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
一種以4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶作為催化劑的醇類或胺類化合物用酸酐?；姆椒?，它由以下步驟組成步驟1.將一定質(zhì)量的醇或者胺投入反應(yīng)器中，加入一定量的非質(zhì)子有機(jī)溶劑(如二氯甲烷、三氯甲烷、乙腈或四氫呋喃，優(yōu)選的是二氯甲烷)，溶劑加入的量以能完全溶解反應(yīng)物即可，再加入催化劑4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶，加入的量為反應(yīng)物醇或胺的物質(zhì)的量的1-100％，優(yōu)選的4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶加入的量為反應(yīng)物醇或胺的物質(zhì)的量的5-20％，然后攪拌下加入?；瘎┧狒?，酸酐加入的量為反應(yīng)物醇或胺的物質(zhì)的量的100-1000％，視反應(yīng)計(jì)量比和反應(yīng)難易而定，步驟2.待反應(yīng)物全部加完后在室溫至100℃之間攪拌反應(yīng)，待原料已經(jīng)基本上完全?；蠹捶磻?yīng)完成，步驟3.反應(yīng)結(jié)束后，用原溶劑稀釋反應(yīng)液，用碳酸氫鈉溶液或碳酸鈉溶液洗滌反應(yīng)液以除去過(guò)量酸酐，步驟4.將步驟3得到的有機(jī)層加入鹽酸溶液洗滌以除去催化劑4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶，再用飽和氯化鈉溶液洗滌后，收集有機(jī)層，用干燥劑干燥后，蒸去溶劑，即可得到該醇或胺的?；a(chǎn)物。
上述的?；椒ǎ龅牟襟E1中，可以加入三乙胺作助催化劑，三乙胺加入的量為反應(yīng)物醇或胺的物質(zhì)的量的10-1000％。
用4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶(CEAP)作催化劑催化?；磻?yīng)的特點(diǎn)如下1.催化劑用量少，一般只需要原料醇或胺的物質(zhì)的量的5～30％。
2.使用該催化劑可以使很多不用催化劑或者使用其他催化劑需要加熱才能進(jìn)行或者加熱都很難進(jìn)行的酰化反應(yīng)在常溫下就能完全反應(yīng)，而且速度很快。這大大節(jié)省了能源，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。
3.使用該催化劑對(duì)反應(yīng)條件的要求并不苛刻，買來(lái)的普通無(wú)水試劑不經(jīng)過(guò)特殊除水就可以直接使用，反應(yīng)中也不需要另加除水劑，反應(yīng)工藝也很簡(jiǎn)單，使用的?；噭┍壤恍枰芨撸话?～3倍于原料的物質(zhì)的量即可。
4.與4-二甲基氨基吡啶(DMAP)相比，本催化劑(CEAP)的優(yōu)勢(shì)之一是它合成非常簡(jiǎn)便。合成DMAP需要多步反應(yīng)，盡管近多年來(lái)很多化學(xué)工作者潛心致力于DMAP合成路線改進(jìn)，并且取得了一些成果，但是依舊無(wú)法克服產(chǎn)率低，三廢多，工藝復(fù)雜等問(wèn)題。而CEAP的合成原料是4-氨基吡啶和丙稀腈，只需要一步反應(yīng)就可以完成，再使用DMF溶劑重結(jié)晶即可得到純品。
5.與DMAP相比，CEAP的優(yōu)勢(shì)之二是它的易回收和回收再利用率高。一般條件下，DMAP的回收提純是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中往往存在著回收率低和純度不高的缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響著催化劑的回收再利用；而CEAP的回收是相當(dāng)簡(jiǎn)單和高效的。本催化劑(CEAP)循環(huán)回收的一般方法是將?；磻?yīng)剩余物質(zhì)用稀鹽酸溶液洗滌，洗滌液收集后用氫氧化鈉水溶液調(diào)到弱堿性，會(huì)析出CEAP固體。過(guò)濾收集，然后用蒸餾水洗滌固體，烘干后保存，即可投入循環(huán)使用。一般情況下，CEAP回收率在85％以上，而回收后的CEAP對(duì)?；磻?yīng)催化效果保持99％以上。
6.CEAP在工業(yè)生產(chǎn)中的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是殘留很低，對(duì)于非水溶性和非酸溶性的酯類和酰胺類產(chǎn)物，只要用稀鹽酸洗滌就可以完全除去催化劑，殘留量在檢測(cè)限以下。
因此，4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶(CEAP)可以作為催化劑在催化醇類或胺類化合物酰基化反應(yīng)中應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式
為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，特提供以下各實(shí)施例。應(yīng)該理解的是，這些實(shí)施例僅為了說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用的限制。
實(shí)施例1.催化2-苯乙醇和乙酸酐?；磻?yīng)的方法將1.22g(10mmol)2-苯乙醇和0.1g(0.5mmol)催化劑4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶溶解于10ml CH2Cl2中，然后加入1.54g(15mmol)乙酸酐.室溫下攪拌1小時(shí)，薄板層析檢測(cè)不到原料2-苯乙醇后，停止反應(yīng)，加入20mlCH2Cl2，攪勻，分三次每次加入20ml濃度為7.4％(w/w)的碳酸氫鈉溶液，充分?jǐn)噭?dòng)洗滌，除去未反應(yīng)的乙酸酐，分去水層，再分三次每次加入20ml濃度為0.1mol/L的HCl溶液，充分?jǐn)噭?dòng)洗滌，除去催化劑4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶，再分兩次加入20ml飽和NaCl溶液(約26.4％(w/w))，充分?jǐn)噭?dòng)洗滌，除去過(guò)量酸，分去水層，有機(jī)層經(jīng)無(wú)水硫酸鈉干燥后，蒸餾回收二氯甲烷，得到2-苯乙醇乙酯，產(chǎn)率99％。
實(shí)施例2.催化吲哚與乙酸酐酰化反應(yīng)的方法將1.18g(10mmol)吲哚溶于10ml CH2Cl2中，然后依次加入0.6g(3mmol)催化劑4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶，1.21g(12mmol)三乙胺和1.22g(12mmol)乙酸酐，室溫下攪拌24小時(shí)，薄板層析檢測(cè)不到原料吲哚后，停止反應(yīng)，加入20mlCH2Cl2，攪勻，分三次每次加入20ml飽和碳酸氫鈉溶液，濃度約為7.4％(w/w)，充分?jǐn)噭?dòng)洗滌，除去未反應(yīng)的乙酸酐，分去水層，再分三次每次加入20ml濃度為0.1mol/L的HCl溶液，充分?jǐn)噭?dòng)洗滌，除去催化劑4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶，再分兩次每次加入20ml飽和NaCl溶液，濃度約為26.4％(w/w)，充分?jǐn)噭?dòng)洗滌，除去過(guò)量酸，分去水層，有機(jī)層經(jīng)無(wú)水硫酸鈉干燥后，蒸餾回收二氯甲烷，得到N-乙酰吲哚，產(chǎn)率93％。
實(shí)施例3.催化2，4，6-三甲基苯酚與乙酸酐?；磻?yīng)的方法將1.36g(10mmol)2，4，6-三甲基苯酚溶于10ml CH2Cl2中，然后依次加入0.1g(0.5mmol)催化劑4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶和1.53g(15mmol)乙酸酐，室溫下攪拌1小時(shí)，薄板層析檢測(cè)不到原料后，停止反應(yīng)，加入20mlCH2Cl2，攪勻，分三次每次加入20ml飽和碳酸氫鈉溶液，濃度約為7.4％(w/w)，充分?jǐn)噭?dòng)洗滌，除去未反應(yīng)的乙酸酐，分去水層，再分三次每次加入20ml濃度為0.1mol/L的HCl溶液，充分?jǐn)噭?dòng)洗滌，除去催化劑4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶，再分兩次每次加入20ml飽和NaCl溶液，濃度約為26.4％(w/w)，充分?jǐn)噭?dòng)洗滌，除去過(guò)量酸，分去水層，有機(jī)層經(jīng)無(wú)水硫酸鈉干燥后，蒸餾回收二氯甲烷，得到2，4，6-三甲基苯酚乙酯，產(chǎn)率98％。
實(shí)施例4.催化環(huán)己醇和乙酸酐酰化反應(yīng)的方法將1.0g(10mmol)環(huán)己醇和0.2g(1mmol)催化劑4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶溶解于10ml CH2Cl2中，然后加入3.06g(30mmol)乙酸酐.室溫下攪拌3小時(shí)，薄板層析檢測(cè)不到原料環(huán)己醇后，停止反應(yīng)，加入20mlCH2Cl2，攪勻，分三次每次加入20ml濃度為7.4％(w/w)的碳酸氫鈉溶液，充分?jǐn)噭?dòng)洗滌，除去未反應(yīng)的乙酸酐，分去水層，再分三次每次加入20ml濃度為0.1mol/L的HCl溶液，充分?jǐn)噭?dòng)洗滌，除去催化劑4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶，再分兩次加入20ml飽和NaCl溶液(約26.4％(w/w)，充分?jǐn)噭?dòng)洗滌，除去過(guò)量酸，分去水層，有機(jī)層經(jīng)無(wú)水硫酸鈉干燥后，蒸餾回收二氯甲烷，得到環(huán)己醇乙酯，產(chǎn)率94％。
實(shí)施例5.催化1-乙炔基環(huán)己醇和乙酸酐酰化反應(yīng)的方法將1.24g(10mmol)1-乙炔基環(huán)己醇溶于10ml CH2Cl2中，然后依次加入0.2g(1mmol)催化劑4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶，3.03g(30mmol)三乙胺和2.04g(20mmol)乙酸酐，室溫下攪拌2小時(shí)，薄板層析檢測(cè)不到原料1-乙炔基環(huán)己醇后，停止反應(yīng)，加入20mlCH2Cl2，攪勻，分三次每次加入20ml濃度為7.4％(w/w)的碳酸氫鈉溶液，充分?jǐn)噭?dòng)洗滌，除去未反應(yīng)的乙酸酐，分去水層，再分三次每次加入20ml濃度為0.1mol/L的HCl溶液，充分?jǐn)噭?dòng)洗滌，除去催化劑4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶，再分兩次加入20ml飽和NaCl溶液(約26.4％(w/w)，充分?jǐn)噭?dòng)洗滌，除去過(guò)量酸，分去水層，有機(jī)層經(jīng)無(wú)水硫酸鈉干燥后，蒸餾回收二氯甲烷，得到1-乙炔基環(huán)己醇乙酯，產(chǎn)率75％。
實(shí)施例6.催化劑4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶的合成方法將8g 4-氨基吡啶在攪拌下加入30ml的丙稀腈中，在78℃下回流2.5小時(shí)，直至液體部分基本消失。冷卻后抽濾，晾干后的乳白色粗產(chǎn)物用DMF重結(jié)晶(約1ml/g，重結(jié)晶溫度最高控制在100℃左右)，得到白色晶體14.5g，即為所要產(chǎn)物4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶(CEAP)。
實(shí)施例7.回收催化劑的一般方法將實(shí)施例1～5中稀鹽酸溶液洗滌后分出的水層，用0.1mol/L氫氧化鈉水溶液調(diào)到弱堿性(pH≈10)，水層中析出催化劑CEAP固體。過(guò)濾收集，然后用蒸餾水洗滌固體，烘干后保存，即可投入循環(huán)使用。
實(shí)施例8.催化劑4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶的耐熱性試驗(yàn)將約10g該催化劑加入10mlDMF中，開(kāi)始只有少量溶解，當(dāng)加熱至120℃同時(shí)加以攪拌，固體全部溶解，10分鐘后溶液變成棕色。再降至室溫后得到重結(jié)晶產(chǎn)物3.9g。說(shuō)明該催化劑在120℃左右發(fā)生了氧化變質(zhì)。如果僅加熱到100℃，那么固體也能溶解，只是比較慢，需要攪拌一段時(shí)間，溶液的顏色變深不明顯。這時(shí)降至室溫，可以得到重結(jié)晶產(chǎn)物8.3g。
權(quán)利要求
1.4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶作為催化劑在醇類或胺類化合物?；磻?yīng)中的應(yīng)用。
2.一種以4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶作為催化劑的醇類或胺類化合物用酸酐?；姆椒ǎ涮卣魇撬梢韵虏襟E組成步驟1.將醇或者胺投入反應(yīng)器中，加入非質(zhì)子有機(jī)溶劑，溶劑加入的量以能完全溶解反應(yīng)物即可，再加入催化劑4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶，4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶加入的量為反應(yīng)物醇或胺的物質(zhì)的量的1-100％，然后攪拌下加入?；瘎┧狒狒尤氲牧繛榉磻?yīng)物醇或胺的物質(zhì)的量的100-1000％，視反應(yīng)計(jì)量比和反應(yīng)難易而定，步驟2.待反應(yīng)物全部加完后在室溫至100℃之間攪拌反應(yīng)，待原料完全反應(yīng)后即反應(yīng)完成，步驟3.反應(yīng)結(jié)束后，用原溶劑稀釋反應(yīng)液，用碳酸氫鈉溶液或碳酸鈉溶液洗滌反應(yīng)液以除去過(guò)量酸酐，步驟4.將步驟3得到的有機(jī)層加入鹽酸溶液洗滌以除去催化劑4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶，再用飽和氯化鈉溶液洗滌后，收集有機(jī)層，用干燥劑干燥后，蒸去溶劑，即得到該醇或胺的酰化產(chǎn)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的?；椒?，其特征是步驟1中所述的非質(zhì)子有機(jī)溶劑是二氯甲烷、三氯甲烷、乙腈或四氫呋喃。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的酰化方法，其特征是步驟1中4-[N，N-雙(2-氰乙基)氨基]吡啶加入的量為反應(yīng)物醇或胺的物質(zhì)的量的1-100％。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的?；椒ǎ涮卣魇撬龅牟襟E1中，加入三乙胺作助催化劑，三乙胺加入的量為反應(yīng)物醇或胺的物質(zhì)的量的10-1000％。
全文摘要
4－[N，N－雙(2－氰乙基)氨基]吡啶作為催化劑在醇類或胺類化合物?；磻?yīng)中的應(yīng)用。用4－[N，N－雙(2－氰乙基)氨基]吡啶作催化劑比用4－N，N－二甲氨基吡啶作催化劑經(jīng)濟(jì)，而且4－[N，N－雙(2－氰乙基)氨基]吡啶容易回收、循環(huán)使用。
文檔編號(hào)C07C67/00GK101058076SQ20071002226
公開(kāi)日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月11日
發(fā)明者王志林, 趙耀, 倪軍, 卞寧生 申請(qǐng)人:南京大學(xué)