專利名稱:1,2,3,4-四氮唑類化合物的化學(xué)合成方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種1,2,3,4-四氮唑類化合物的化學(xué)合成方法。
背景技術(shù):
1,2,3,4-四氮唑類化合物廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、醫(yī)藥和染料的合成,具有很高的實(shí)用價(jià)值。
現(xiàn)有技術(shù)中,1,2,3,4-四氮唑類化合物的化學(xué)合成是以胺或胺鹽催化劑在有機(jī)溶劑中制備。如US 4,097,479提出的用1mol腈和1mol疊氮化鈉在1mol胺鹽的催化作用下反應(yīng)制得。該方法需要等摩爾的胺鹽作為催化劑,反應(yīng)溫度較高,而且收率普遍較低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn),提供一種工藝合理、反應(yīng)收率高、催化劑用量少又可方便回收套用、生產(chǎn)成本低、環(huán)保的1,2,3,4-四氮唑類化合物的化學(xué)合成方法。
本發(fā)明所述的1,2,3,4-四氮唑類化合物為式(I)所示的互變異構(gòu)化合物, 其中R1為C1~C18的飽和烷基或如通式(II)~(VII)所示的取代基,
其中R2為下列之一氫、甲基、乙基、丙基、丁基、氯、溴、碘、胺基、羥基;本發(fā)明所述的化學(xué)合成方法包括以下順序步驟(1)提供三氟甲磺酸鋅溶于水的溶液A,將如式(VIII)所示的腈與式(IX)所示的疊氮化鈉在上述的溶液A中于50~100℃下反應(yīng)得反應(yīng)液;(2)將步驟(1)所得反應(yīng)液加酸中和,過濾得濾餅為產(chǎn)物,濾液為溶液B;(VIII)R1-CN(IX)NaN3式(VIII)R1定義同上所述反應(yīng)的反應(yīng)式如下 所述的腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1.0~4.0∶0.02~1.0,優(yōu)選為1∶1.0~2.0∶0.1~1.0;所述的水與腈的重量比為2~50∶1,優(yōu)選為10~30∶1。
上述合成方法中反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為1-24小時(shí),更優(yōu)選為4~24小時(shí)。
當(dāng)所述的反應(yīng)物腈為固體時(shí),則在加酸中和過濾時(shí),未反應(yīng)完全的腈會(huì)殘留在濾餅即產(chǎn)物當(dāng)中,影響產(chǎn)物的純度。作為本發(fā)明的優(yōu)選,在步驟(1)中還將所述反應(yīng)液濾過以除去未反應(yīng)完全的反應(yīng)物。
上述的1,2,3,4-四氮唑類化合物的化學(xué)合成方法,優(yōu)選按如下步驟進(jìn)行投料摩爾比為1∶1.0~2.0∶0.1~1.0的腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅加入到腈質(zhì)量10~30倍的水中,升溫到50~100℃反應(yīng)4~24小時(shí),過濾,濾液用鹽酸中和至pH=5~6,過濾得濾餅為產(chǎn)物。
本發(fā)明所用的催化劑可回收套用,回收利用方法為將步驟(2)中所述的溶液B直接用作步驟(1)中所述的溶液A。
本發(fā)明所述的化學(xué)合成方法與現(xiàn)有技術(shù)相比,有益效果體現(xiàn)在1.反應(yīng)收率高(一般在80%以上)、生產(chǎn)成本低;2.工藝路線先進(jìn)、反應(yīng)條件溫和;3.催化劑用量少、且可回收套用、基本無三廢。
4.水作為溶劑可以最大限度的避免有機(jī)溶劑的使用和污染。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
實(shí)施例1腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.1,腈為芐腈,水用量為腈質(zhì)量的10倍。
在裝有溫度計(jì)、回流冷凝管和機(jī)械攪拌的150ml四口燒瓶內(nèi),加入水100g,芐腈10.3g(0.1mol),疊氮化鈉6.5g(0.1mol),三氟甲磺酸鋅3.63g(10mmol),加熱至回流(100℃),回流4小時(shí)。反應(yīng)完畢,冷卻至室溫,用濃鹽酸中和至pH=5。過濾,收集所析出的白色固體,得5-苯基-1H-四氮唑13.4g,收率90%,純度98.2%,熔點(diǎn)215℃。
實(shí)施例2腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶1,腈為芐腈,水用量為腈質(zhì)量的10倍。芐腈10.3g(0.1mol),疊氮化鈉6.5g(0.1mol),三氟甲磺酸鋅36.3g(0.1mol),反應(yīng)溫度為90℃。
其它同實(shí)施例1,得5-苯基-1H-四氮唑14.1g,收率95%,純度98.3%,熔點(diǎn)215℃。
實(shí)施例3腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.5,腈為芐腈,水用量為腈質(zhì)量的30倍。芐腈10.3g(0.1mol),疊氮化鈉6.5g(0.1mol),三氟甲磺酸鋅18.2g(50mmol),反應(yīng)時(shí)間為6小時(shí)。
其它同實(shí)施例1,得5-苯基-1H-四氮唑13.8g,收率93%,純度98.5%,熔點(diǎn)215℃。
實(shí)施例4腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶2∶0.1,腈為芐腈,水用量為腈質(zhì)量的20倍。芐腈10.3g(0.1mol),疊氮化鈉13g(0.2mmol),三氟甲磺酸鋅3.63g(10mmol)。反應(yīng)時(shí)間為8小時(shí)。
其它同實(shí)施例1,得5-苯基-1H-四氮唑12.7g,收率85%,純度97.8%,熔點(diǎn)215℃。
實(shí)施例5腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶4∶0.02,腈為芐腈,水用量為腈質(zhì)量的50倍。芐腈10.3g(0.1mol),疊氮化鈉26g(0.4mol),三氟甲磺酸鋅3.63g(10mmol)。
其它同實(shí)施例1,得5-苯基-1H-四氮唑13.2g,收率89%,純度98.2%,熔點(diǎn)215℃實(shí)施例6腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.6;腈為對(duì)硝基芐腈,用量為14.8g(0.1mol);水用量為腈質(zhì)量的20倍。反應(yīng)時(shí)間為15小時(shí)。
其它同實(shí)施例1,得5-(4-硝基苯基)-1H-四氮唑18.1g,收率80%,純度84.5%,熔點(diǎn)220℃。
實(shí)施例7腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶2∶0.3;腈為β-氰基萘,用量為15.3g(0.1mol);水用量為腈質(zhì)量的10倍。
其它同實(shí)施例1,得5-(2-萘基)-1H-四氮唑18.6g,收率81%,純度85.5%,熔點(diǎn)204℃。
實(shí)施例8腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.1;腈為對(duì)硝基芐腈,用量為14.8g(0.1mol);水用量為腈質(zhì)量的30倍。
其它同實(shí)施例1,得5-(4-硝基苯基)-1H-四氮唑17.9g,收率81%,純度86.4%,熔點(diǎn)220℃。
實(shí)施例9腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶3∶0.4;腈為乙腈,用量為4.1g(0.1mol);水用量為腈質(zhì)量的40倍。
其它同實(shí)施例1,得5-甲基-1H-四氮唑6.6g,收率78%,純度99.0%,熔點(diǎn)146℃。
實(shí)施例10腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.1;腈為2-氰基吡啶,用量為10.4g(0.1mol);水用量為腈質(zhì)量的20倍。
其它同實(shí)施例1,得5-(2-吡啶基)-1H-四氮唑12.3g,收率82%,純度98.3%,熔點(diǎn)211℃。
實(shí)施例11腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.5;腈為十二腈,用量為18.1(0.1mol);水用量為腈質(zhì)量的20倍,反應(yīng)溫度為70℃。
其它同實(shí)施例1,得5-十一烷基-1H-四氮唑17.1g,收率75%,純度98.1%,熔點(diǎn)206℃。
實(shí)施例12腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.1,腈為芐腈,水用量為腈質(zhì)量的10倍。
在裝有溫度計(jì)、回流冷凝管和機(jī)械攪拌的150ml四口燒瓶內(nèi),加入水100g,芐腈10.3g(0.1mol),疊氮化鈉6.5g(0.1mol),三氟甲磺酸鋅3.63g(10mmol),加熱至回流(100℃),回流4小時(shí)。反應(yīng)完畢,冷卻至室溫,過濾,除去未反應(yīng)的原料腈,濾液水層用濃鹽酸中和至pH=5。過濾,收集所析出的白色固體,得5-苯基-1H-四氮唑13.14g,收率90%,純度99.6%,熔點(diǎn)215℃。
實(shí)施例13
腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶1,腈為芐腈,水用量為腈質(zhì)量的10倍。芐腈10.3g(0.1mol),疊氮化鈉6.5g(0.1mol),三氟甲磺酸鋅36.3g(0.1mol)。
其它同實(shí)施例12,得5-苯基-1H-四氮唑13.9g,收率95%,純度99.7%,熔點(diǎn)215℃。
實(shí)施例14腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.5,腈為芐腈,水用量為腈質(zhì)量的10倍。芐腈10.3g(0.1mol),疊氮化鈉6.5g(0.1mol),三氟甲磺酸鋅18.2g(50mmol)。
其它同實(shí)施例12,得5-苯基-1H-四氮唑13.6g,收率93%,純度99.5%,熔點(diǎn)215℃。
實(shí)施例15腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶2∶0.1,腈為芐腈,水用量為腈質(zhì)量的10倍。芐腈10.3g(0.1mol),疊氮化鈉13g(0.2mmol),三氟甲磺酸鋅3.63g(10mmol)。
其它同實(shí)施例12,得5-苯基-1H-四氮唑14.2g,收率97%,純度99.8%,熔點(diǎn)215℃。
實(shí)施例16腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶4∶0.1,腈為芐腈,水用量為腈質(zhì)量的10倍。芐腈10.3g(0.1mol),疊氮化鈉26g(0.4mol),三氟甲磺酸鋅3.63g(10mmol)。
其它同實(shí)施例12,得5-苯基-1H-四氮唑14.3g,收率98%,純度99.7%,熔點(diǎn)215℃實(shí)施例17腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.1;腈為對(duì)硝基芐腈,用量為14.8g(0.1mol);水用量為腈質(zhì)量的10倍。反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)。
其它同實(shí)施例12,得5-(4-硝基苯基)-1H-四氮唑17.6g,收率92%,純度99.7%,熔點(diǎn)220℃。
實(shí)施例18腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶2∶0.1;腈為β-氰基萘,用量為15.3g(0.1mol);水用量為腈質(zhì)量的10倍。
其它同實(shí)施例12,得5-(2-萘基)-1H-四氮唑17.8g,收率91%,純度99.7%,熔點(diǎn)204℃。
實(shí)施例19腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶3∶0.1;腈為乙腈,用量為4.1g(0.1mol);水用量為腈質(zhì)量的10倍。反應(yīng)時(shí)間為1小時(shí)。
其它同實(shí)施例12,得5-甲基-1H-四氮唑6.72g,收率80%,純度99.1%,熔點(diǎn)146℃。
實(shí)施例20腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶2∶0.1;腈為正辛腈,用量為12.5(10mmol);水用量為腈質(zhì)量的10倍。反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)。
其它同實(shí)施例12,得5-庚基-1H-四氮唑13.3g,收率78%,純度99.2%,熔點(diǎn)36℃。
實(shí)施例21腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0..02;腈為2-氰基吡啶,用量為10.4g(0.1mol);水用量為腈質(zhì)量的10倍。
其它同實(shí)施例12,得5-(2-吡啶基)-1H-四氮唑13.5g,收率92%,純度99.0%,熔點(diǎn)211℃。
實(shí)施例22腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.1;腈為2-氰基呋喃,用量為9.3g(0.1mol);水用量為腈質(zhì)量的10倍。反應(yīng)時(shí)間為10小時(shí)。
其它同實(shí)施例12,得5-(2-呋喃基)-1H-四氮唑13.4g,收率88%,純度99.6%,熔點(diǎn)166℃。
實(shí)施例23水用量為腈質(zhì)量的20倍。
其它同實(shí)施例12,得5-苯基-1H-四氮唑13g,收率89%,純度99.5%,熔點(diǎn)215℃。
實(shí)施例24水用量為腈質(zhì)量的40倍。
其它同實(shí)施例12,得5-苯基-1H-四氮唑12.8g,收率88%,純度99.8%,熔點(diǎn)215℃。
實(shí)施例25反應(yīng)溫度為50℃。
其它同實(shí)施例12,得5-苯基-1H-四氮唑11.7g,收率80%,純度99.5%,熔點(diǎn)215℃。
實(shí)施例26反應(yīng)溫度為70℃。
其它同實(shí)施例12,得5-苯基-1H-四氮唑12.3g,收率84%,純度99.1%,熔點(diǎn)215℃。
實(shí)施例27反應(yīng)溫度為90℃。
其它同實(shí)施例12,得5-苯基-1H-四氮唑12.7g,收率87%,純度99.3%,熔點(diǎn)215℃。
實(shí)施例28反應(yīng)時(shí)間為12小時(shí)。
其它同實(shí)施例12,得5-苯基-1H-四氮唑13.4g,收率92%,純度99.4%,熔點(diǎn)215℃。
實(shí)施例29反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)。
其它同實(shí)施例12,得5-苯基-1H-四氮唑13.7g,收率94%,純度99.6%,熔點(diǎn)215℃。
實(shí)施例30腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.1;腈為十二腈,用量為18.1(0.1mol);水用量為腈質(zhì)量的20倍,反應(yīng)溫度為70℃。
其它同實(shí)施例12,得5-十一烷基-1H-四氮唑16.8g,收率75%,純度99.5%,熔點(diǎn)206℃。
實(shí)施例31腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.5;腈為對(duì)氯芐腈,用量為13.8g(0.1mol);水用量為腈質(zhì)量的15倍。
其它同實(shí)施例1,得5-(4-氯苯基)-1H-四氮唑15.0g,收率83%,純度99.1%,熔點(diǎn)247-248℃。
實(shí)施例32腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.1;腈為2-氯-3-氰基吡啶,用量為13.8g(0.1mol);水用量為腈質(zhì)量的20倍。
其它同實(shí)施例12,得5-[3-(2-氯)-吡啶基]-1H-四氮唑12.7g,收率70%,純度99.4%,熔點(diǎn)219-221℃。
實(shí)施例33腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶2∶0.2,腈為2-噻吩乙腈,用量為12.4g(0.1mol);水用量為腈質(zhì)量的20倍。
其它同實(shí)施例12,得5-(2-噻吩甲基)-1H-四氮唑13.5g,收率81%,純度99.6%,熔點(diǎn)204-207℃。
權(quán)利要求
1.一種如式(I)所示的1,2,3,4-四氮唑類化合物的化學(xué)合成方法, 其中R1為C1~C18的飽和烷基或如通式(II)~(VII)所示的取代基, 其中R2為下列之一氫、甲基、乙基、丙基、丁基、氯、溴、碘、胺基、羥基;其特征在于包括以下順序步驟(1)提供三氟甲磺酸鋅溶于水的溶液A,將如式(VIII)所示的腈與式(IX)所示的疊氮化鈉在上述的溶液A中于50~100℃下反應(yīng)得反應(yīng)液;(2)將步驟(1)所得反應(yīng)液加酸中和,過濾得濾餅為產(chǎn)物,濾液為溶液B;(VIII) R1-CN (IX) NaN3式(VIII)R1定義同上。
2.按權(quán)利要求1所述的化學(xué)合成方法,其特征在于所述的腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的摩爾比為1∶1.0~4.0∶0.02~1.0。
3.按權(quán)利要求2所述的化學(xué)合成方法,其特征在于所述的水與腈的重量比為2~50∶1。
4.按權(quán)利要求3所述的化學(xué)合成方法,其特征在于所述的步驟(1)還將所述反應(yīng)液濾過。
5.按權(quán)利要求2~4之一所述的化學(xué)合成方法,其特征在于所述的腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的摩爾比為1∶1.0~2.0∶0.1~1.0。
6.按權(quán)利要求5所述的化學(xué)合成方法,其特征在于所述的水與腈的重量比為10~30∶1。
7.按權(quán)利要求1~4之一所述的化學(xué)合成方法,其特征在于反應(yīng)時(shí)間為1~24小時(shí)。
8.按權(quán)利要求7所述的化學(xué)合成方法,其特征在于反應(yīng)時(shí)間為4~24小時(shí)。
9.按權(quán)利要求1~4之一所述的化學(xué)合成方法,其特征在于步驟(2)過濾所得的溶液B用作步驟(1)中所述的溶液A。
10.按權(quán)利要求8所述的化學(xué)合成方法,其特征在于摩爾比為1∶1.0~2.0∶0.1~1.0的腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅加入到質(zhì)量為腈10~30倍的水中,升溫到50~100℃反應(yīng)4~24小時(shí),過濾,濾液用鹽酸中和至pH=5~6,過濾得濾餅為產(chǎn)物。
全文摘要
一種1,2,3,4-四氮唑類化合物的化學(xué)合成方法,包括以下順序步驟(1)提供三氟甲磺酸鋅溶于水的溶液A,將腈與疊氮化鈉在上述的溶液A中于50~100℃下反應(yīng)得反應(yīng)液;(2)將步驟(1)所得反應(yīng)液加酸中和,過濾得濾餅為產(chǎn)物,濾液為溶液B。本發(fā)明所述的化學(xué)合成方法有益效果體現(xiàn)在反應(yīng)收率高(一般在80%以上)、生產(chǎn)成本低;工藝路線先進(jìn)、反應(yīng)條件溫和;催化劑用量少、且可回收套用、基本無三廢;水作為溶劑可以最大限度的避免有機(jī)溶劑的使用和污染。
文檔編號(hào)C07D257/04GK1718574SQ20041005277
公開日2006年1月11日 申請日期2004年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月9日
發(fā)明者蘇為科, 金燦 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)