偶氮二异戊腈,英文名为2,2'-Azodi(2-methylbutyronitrile),是一种白色至类白色固体,在水中溶解性差但可溶于甲醇和甲苯。作为偶氮类化合物,偶氮二异戊腈具有极高的化学反应活性,常用作偶氮类引发剂在烯烃类化合物的聚合反应中发挥作用,并在高分子材料研究中得到应用。
偶氮二异戊腈是一种油溶性的偶氮类引发剂,化学稳定性较差,不宜长时间存放。在甲苯溶液中,其半衰期为10小时,在较高温度下容易分解变质。受热时,偶氮二异戊腈中的偶氮单元会释放自由基,从而引发自由基型的聚合反应。
图1 偶氮二异戊腈的偶联反应
在实验条件下,将2-苯基吡啶、偶氮二异戊腈、RuCl3和干燥DMF混合后,在N2气氛下加热反应,最终得到目标产物分子。
偶氮二异戊腈常用作偶氮类引发剂,在自由基化学基础研究和自由基聚合物制备中有一定应用。其分解几乎全部为一级反应,不会产生副反应,因此在工业生产和科学研究中得到广泛应用。偶氮二异戊腈稳定性高,便于贮存和运输,但由于含有氰基,具有一定毒性。
[1] Yang, Suling; et al Organic Chemistry Frontiers (2020), 7(17), 2474-2479.
在过去的专利中,有一种制备偶氮化合物的方法是使用丁酮与氰化钠反应制得丁酮氰醇,然后再与水合肼反应制得氢化偶氮二异戊腈,最后在硫酸介质中用溴催化双氧水氧化得到偶氮二异戊腈。然而,这个工艺路线长且收率较低,同时涉及有毒废水的处理和使用昂贵的溴。
另一种方法是使用丁酮与氰化氢、氨在压力下制备2-氨基-2-甲基丁腈,然后在催化剂作用下用次氯酸钠氧化得到偶氮二异戊腈。然而,这个工艺需要在一定压力下进行反应,设备要求高,操作难度大,危险性相对较大。
本发明旨在提供一种原料容易得到,操作条件相对平稳,废水尽可能减少,污染少且易处理,收率高的制备方法。
本发明的方法是将氰化钠、水合肼、无机酸、丁酮按一定摩尔比在控制温度下混合进行缩合反应,得到氢化偶氮二异戊腈。然后在酸性介质中,用金属溴化物作催化剂,用双氧水氧化得到偶氮二异戊腈粗品,再在无机酸介质中金属溴化物催化下用双氧水氧化经重结晶提纯制得偶氮二异戊腈纯品。
本发明的化学反应方程式为:本发明所述的无机酸为盐酸、硫酸。本发明所述的金属催化剂溴化物包括溴化钠、溴化钾、溴化镁、溴化铁等金属溴化物。
本发明的方法具有工艺简单,操作条件平稳,废水相对减少很多,且易处理,收率高的优点。
以下是一个实例:在一锅内混合132.7g氰化钠(NaCN)(30%),滴加14.4g丁酮和10g水合肼(80%),控制温度30℃以下滴加盐酸(30%)至Ph=7,反应3小时。静止分层得有机相。上述有机相,加入硫酸(50%)30g,溴化钠0.8g,滴加30%双氧水11.3g,控温40℃,反应5小时,抽滤,甲醇重结晶得产品。收率83%。
偶氮二异庚腈是一种常用的高分子聚合引发剂,在聚氯乙烯生产中广泛应用。目前有两种生产工艺路线,但存在氰化难、中毒事故等问题。
本发明旨在提供一种改进的偶氮二异庚腈的生产工艺,该工艺操作简便、安全,投资少,成本低。
为实现上述目标,本发明采用以下工艺:
采用上述工艺后,偶氮二异庚腈的产率可提高至90%,同时避免了氨基庚腈的真空精馏提浓问题,降低了设备投资和成本。
在实施例中,将次氯酸钠水溶液、溴化钠和十八烷基三甲基氯化铵加入三颈烧瓶中,滴加2-氨基-2·4-二甲基戊腈,控制温度和气氛,经过滤、水洗、低温干燥得到偶氮二异庚腈。
大分子自由基在遇到外加的含有不饱和键的大分子时,可以发生加成反应,继而与单体反应,最终会形成接校聚合物。例如聚丙烯腈-g-聚甲基丙烯酸甲酯就是通过聚丙烯腈大分子自由基与聚甲基丙场酸甲酯分子端部的双键进行加成而得到的。
外加大分子中的双键可以由自由基聚合过程中的双基歧化生成,也可以借助共聚单体引人,或者对聚合物中某些基团进行化学反应转化而得。例如纤维素中的羟基在乙酰化时掺人甲基丙烯酰氯,就可以引人不饱和的侧基。
将天然橡胶或合成聚异戊二烯溶于苯乙烯、 甲基丙烯酸甲酯或丙烯腈等单体中,并加人偶氮二异丁腈等引发剂再进行塑炼,即可得到数量可观的接枝聚合物。接枝聚合物与均聚物的比例与塑炼的时间有关。如果不经过塑炼,即使在氮气气氛下也只能得到一些均聚物的混合物,不可能得到接枝聚合物。
由连接在聚酰胺大分子中的胺或酰氨基上的活泼氨原子的引发,可以使环氧乙烷或其他环氧化合物开环,从而将聚氧化乙烯等接枝到各种聚酰胺上去。此外,也可以使氧化丙烯或醋酸缩水甘油酯等发生开环接枝聚合。通过适当的化学改性,可以使环氧化物接枝到乙烯基单体的聚合物中。例如使不易水解的苯乙烯、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯等单体与较易水解的单体(例如醋酸乙烯酯或丙烯酸丙酯等)发生共聚后进行水解,即可使环氧化物接枝。利用类似的方法,可以使ε-已内酰胺接枝到含有酯基的聚合物上。
本文将探讨合成间苯氧基苄醇的方法,以期为该化合物的工业生产提供可行的合成方案。
背景:间苯氧基苄醇(简称为醚醇)是合成多虫畏(戊菊酯)、苯醚菊酯、氯菊酯等拟除虫菊酯类杀虫剂的中间体,文献中有多种合成方法,如间苯氧基苯甲酸电解还原、间苯氧基苯甲酸酯的还原、间苯氧基苄氯或苄溴水解等。
合成:
由间苯氧基甲苯为原料,经氯化、水解得醚醛和醚醇的混合物,以硼氢化钠还原得间苯氧基苄醇。间苯氧基苄醇收率达76%,质量分数≥98%。具体步骤如下:
(1)间苯氧基甲苯的氯化
将92.5g间苯氧基甲苯(0.5mol)加入装有导气管、回流冷凝管、温度计的1000mL四口烧瓶中,加入3g PCl3、5g偶氮二异丁腈(AIBN)和500g溶剂,加热回流,在紫外灯或日光灯的照射下,以适当的速度通入氯气,通氯量约71g,通氯结束后,冷却、水洗至中性,以无水氯化钙干燥之,先常压后减压回收溶剂至尽,残留物为间苯氧基苄氯(简称为一氯)和间苯氧基苄叉氯(简称为二氯)的混合物,约120g,不用分离,可直接水解。
(2)水解
将106g纯碱、100mL水、上述氯化物和1g三乙胺投入高压釜中,常压下加热回流1h后,再加压维持(160±2)℃反应4h,冷却泄压,冷至60℃以下,停止搅拌,静置1h,分出油层,得醚醛和醚醇的混合物。
(3)间苯氧基苄醇的制备
将9.3g硼氢化钠、300mL乙醇和上述水解物投入1000mL三口瓶中,加热回流3h,检查醚醛已全部还原后,稍冷却,加入适量稀醋酸,回流1h,冷却?中和至中性,蒸馏回收乙醇,再减压蒸馏,收集135~140℃/130Pa馏分,即为醚醇,收率76%以上,质量分数≥98%(GC法)。
参考文献:
[1]王学勤,王磊,刘玉枫等. 间苯氧基苯甲醛和间苯氧基苄醇的制备 [J]. 江苏化工, 1999, (04): 16-18.
[2]曹锡荣,王秋芳. 气相色谱法分析3—苯氧基苄醇 [J]. 山东化工, 1998, (02): 50-51. DOI:10.19319/j.cnki.issn.1008-021x.1998.02.022
卢非酰胺作为一种重要的药物,在临床应用和合成领域引起广泛关注。本文将深入探讨卢非酰胺在临床上的应用情况以及其合成过程。
卢非酰胺的临床应用:在2004年,获美国FDA认可,卢非酰胺被指定为孤儿药物在4岁及以上儿童和成人Lennox-Gastant综合征(LGS)治疗中使用,2007年,卢非酰胺被授权在欧洲使用,并在次年11月经FDA正式批准后用于LGS患者相关的癫痫发作的辅助治疗。动物实验证实口服卢非酰胺可以对戊四氮或者最大电诱导的癫痫发作小鼠产生广谱抗惊厥作用。在临床效能的研究中,几个大型,随机,安慰剂对照试验证实卢非酰胺对于成人的部分性癫痫发作的辅助治疗,与安慰剂相比应答率(定义为发作频率减少50%或更多)有明显区别。并且这一作用有显著剂量依赖效应。最近的一项荟萃分析也证实了卢非酰胺作为难治性癫痫辅助用药的有较好疗效。临床一项小儿的随机研究支持了卢非酰胺用于LGS综合征辅助治疗的可行性,与FDA的批准意见保持一致。 临床研究证明卢非酰胺除了对林戈综合征相关癫痫发作的治疗以外,还对儿童期癫痫脑病,癫痫性痉挛,多灶性癫痫伴强直痉挛性脑病有作用,有报道称它对治疗双相性情感精神障碍疾病有效,卢非酰胺可以缩短QT间期,成为发生心律失常的前兆。临床试验证明在对癫痫的治疗过程中,随着它的剂量的增加,病人的认知功能不会受到影响。
副作用:主要有与治疗相关的嗜睡,乏力,头晕,走路不稳和步态不稳,眼球震颤,视力模糊,鼻咽炎,头痛,恶心,呕吐,震颤,惊厥(≥3%),和一些最常见的导致治疗中断的反应,包括惊厥,皮疹,乏力,呕吐,头晕,头痛,恶心,共济失调。除此之外,临床试验还发现卢非酰胺影响QT间期,与血药浓度成正比,与卢非酰胺相关的诱发QT间期缩短的原因不明。所以,家族性短QT综合征为此药的禁忌症。
合成:有研究人员,用2,6-二氟苄基叠氮化物(4)与丙炔酸甲酯环合,再氨解得卢非酰胺(rufinamide,1),,操作简便,收率为64.8%,合成路线如图所示:
实验步骤为:
1. 2,6-二氟溴苄(3)
2,6-二氟甲苯(2) (300 g,2.34 mol)、NBS(541 g,2.58 mol) 和偶氮二异丁腈(AIBN,19.2 g,0.12 mol)加至乙酸乙酯(1.2 L)中。搅拌下加热回流3 h,加入正己烷(1.2 L),冷却至0 ℃,抽滤,滤液用水(3 L×3) 洗涤。无水硫酸钠干燥,过滤,滤液减压蒸去溶剂,得黄色油状物3(393 g),直接用于下步反应。
2. 2,6-二氟苄基叠氮化物(4)
3(390 g,1.86 mol)和叠氮化钠(183 g,2.82 mol)加至DMF(2.4 L)中。室温搅拌8 h,反应液倒入冰水(6 L)中,用乙酸乙酯(5 L×3)萃取。 合并有机层,无水硫酸钠干燥后过滤,滤液减压蒸去溶剂,得黄色油状物4(283 g),直接用于下步反应。
3. 1-[(2,6-二氟苯基)甲基]-1H-1,2,3-三唑-4- 甲酸甲酯(5)
4(280 g,1.66 mol)和丙炔酸甲酯(165 g,1.97 mol)加至甲醇(2 L)中。加热回流10 h,减压蒸去溶剂,剩余淡黄色固体用石油醚-甲醇(4∶1)重结晶,得白色针状晶体5(299 g,以2计收率 51.8%),mp:140~143 ℃。
4. 卢非酰胺(1)
5(290 g,1.15 mol)加至用氨气饱和的甲醇溶液(2 L)中。0 ℃搅拌24 h,抽滤,滤饼用甲醇洗涤,烘干后用甲醇-DMF(10∶1)重结晶,得白色晶体1(249 g,90.9%),mp:241~243 ℃。
参考文献:
[1]刘洁. 卢非酰胺选择性抑制C纤维介导的伤害性初级传入发挥镇痛作用[D].第四军医大学,2015.
[2]居文建,陈国华,胡杨等.卢非酰胺的合成[J].中国医药工业杂志,2010,41(04):247-248.