间苯二甲酰肼是一种化学物质,具有白色粉末的外观。它的分子式为C8H10N4O2,分子量为194.1906,密度为1.344 g/cm3,熔点为224°C,折射率为1.628。
间苯二甲酰肼可以通过多种方法合成。其中一种绿色环保的合成方法是在无溶剂条件下进行。该方法使用间苯二甲酸二乙酯作为原料,与水合肼反应得到间苯二甲酰肼。这种方法具有绿色环保的特点,解决了传统工艺中反应时间长、能耗高、产生大量废物的问题,具有良好的工业化前景。
间苯二甲酰肼在高分子聚合物的改性实验中具有重要应用,尤其在橡胶产业中。例如,在绿色轮胎胎面胶中添加间苯二甲酰肼母胶CSC920可以明显改善胶料的性能。添加了间苯二甲酰肼的混炼胶与未添加的混炼胶相比,具有较低的Payne效应、更快的硫化速度、更短的焦烧时间,以及提高的拉伸强度、耐屈挠疲劳性能等。
此外,间苯二甲酰肼对不同组分的NR胶料性能也有不同的影响。在适量添加间苯二甲酰肼的情况下,胶料的硬度、弹性和定伸应力略有提升,而焦烧时间、硫化速度和加工性能则会受到影响。因此,间苯二甲酰肼适用于NR炭黑补强体系胶料,最佳用量为0.2~0.6份。
间苯二甲酰肼可以与单醛反应生成一系列的腙类席夫碱。这些席夫碱具有良好的金属离子识别性能,可以用于检测水样中的Al3+和Zn2+等金属离子。
间苯二甲酰肼可用于制备耐氯提升剂,这种方法简单且有效。耐氯提升剂可以提高锦氨纶泳衣染色织物的耐氯色牢度,使织物色变小、手感好,并具有较高的耐水洗性能。
[1]江哲龙,谢旭峰.一种合成间苯二甲酰肼的新方法:CN202210152493.5[P].CN202210152493.5.
[2]王先宁,廖发根,胡善军.间苯二甲酰肼在绿色轮胎胎面胶中的应用研究[J].橡胶工业, 2021, 68(5):7.DOI:10.12136/j.issn.1000-890X.2021.05.0344.
[3]高利,刘娟,周勇.间苯二甲酰肼对NR胶料性能的影响[J].特种橡胶制品, 2019, 40(4):3.DOI:CNKI:SUN:TZXJ.0.2019-04-011.
[4]龙昭现.腙类荧光探针的合成及离子识别性能[D].贵州大学,2019.
[5]罗灯洪,袁东,邓燕,等.一种耐氯提升剂及其制备方法与应用:CN201610206843.6[P].CN105839405B.
间苯二甲酰肼(Isophthalic dihydrazide),又称m-Phthaloyldihydrazide,是一种有机化合物,化学式为C8H10N4O2,分子量为194.19。它呈白色粉末状固体。
图一 间苯二甲酰肼
间苯二甲酰肼(IDH)是一种芳香族二羧酸二酰肼交联剂,可提高聚合物的耐热性、耐候性和机械性能。它在工程机械子午线轮胎胎面基部胶中的应用可以显著改善轮胎性能,同时在合成领域也有重要应用,可用于合成多种化合物,如药物、农药和功能材料。
传统合成路线需要经过多步反应,操作复杂且产率低,难以实现工业化生产。
图二 间苯二甲酰肼的传统合成
新合成方法提高了产率,减少了废液,工艺更环保,操作更简单,反应周期更短。
图四 间苯二甲酰肼的合成
[1]江哲龙,谢旭峰. 一种合成间苯二甲酰肼的新方法[P]. 浙江省:CN202210152493.5,2022-05-10.
当羧酸的酰肼与碱金属氢氧化物发生皂化反应,并经醋酸酸化后,所产生的肼可以通过与过量的对-二甲胺基苯(甲)醛反应来进行检测。根据肼的存在量,会出现橙色至黄色的颜色变化。如果直接将酰肼的中性或弱酸性溶液与醛的酸溶液加热,也会发生相同的反应。显然,酰肼被酸类部分皂化,而肼则与醛反应,从快速建立的水解平衡中移去。在这个显色反应中,醛和肼缩合试验中,方程式(1)中形成的醛连氮(Ⅱ)会立即在酸中溶解并产生醌型阳离子(Ⅲ):
将这个不发荧光的橙色或黄色溶液滴在滤纸上,(Ⅲ)的形成可以进行高度灵敏的检测。滤纸上留下的红色到粉红色斑点,在紫外光下会发出深红到鲑色的荧光。这个效应可以在很稀而几乎无色的溶液中观察到,可能是由于(Ⅲ)和滤纸形成能发荧光的被吸附物,根据(Ⅲ)的结构,应考虑到交换和加成两种吸附作用。滤纸上红色到鲑色的荧光斑点,经氨处理后会变为蓝-绿色;但经酸处理后,又会恢复红色荧光。这种可随意重复的荧光颜色变化,肯定是由于被吸附的(Ⅲ)和被吸附的(Ⅱ)互相转变。
芳族胺类也可以与对-二甲胺基苯(甲)醛缩合形成黄到橙色的希夫氏碱类。这种希夫氏碱类的浓溶液,在滤纸上会留下发绿色荧光的斑点,这些斑点浸于氨液酒精后即消失,再加酸化也不能恢复。但是希夫氏碱(Ⅱ)的蓝-绿色荧光斑点却会留在滤纸上,而滴以酸后,红色荧光又可恢复,因此,在纵有芳族胺盐存在的情况下,可以对酰肼类进行检测。
下面的实验方法需要使用过量的对-二甲胺基苯(甲)醛。对于检测酰肼含量不超过1%的溶液,所规定的试剂量已经足够过量。如果含量较浓,醛将与未皂化的酰肼在其自由-NH2基团上缩合。这个缩合作用将产生一种发黄色荧光的产物。
操作步骤:将试液滴在微量试管中,加入醛的酸性溶液一滴,然后将混合物放入水浴中温热5~10分钟。冷却后的溶液,加入一滴水,取出一滴放在滤纸上。将纸浸泡在1:250的盐酸中,然后在紫外光下观察。红至鲑色的荧光表明存在一种酰肼。再浸泡在1:10的氨溶液中,斑点即变为蓝-绿色。
试剂:对-二甲胺基苯(甲)醛0.4克溶于20毫升酒精加2毫升浓盐酸。
以下物质的含量可以被检测出:
0.5微克 氨基脲 | 0.1微克 对-硝基苯(甲)酰肼 | 0.1微克 间-吡啶羧酰肼(烟酰肼) |
0.05微克 苯酰肼 | 0.25微克 邻-吡啶羧酰肼(皮考啉酰肼) | 0.05微克 对-吡啶羧酰肼(异烟酰肼) |
环状3-氨基酞酰肼("鲁米诺")没有反应。
3,5-二甲氧基苄胺是一种伯胺,广泛应用于化工、医药、农药、造纸、纺织等行业。为了实现伯胺的可持续、高选择性合成,我们提出了一种制备方法。
制备方法如下:将7mmol的3,5-二甲氧基苯甲醛、70mL浓度为2mol/L的氨的甲醇溶液和140mg的墨烯包裹镍-氧化镍催化剂混合加入高压反应釜,再通入氢气,控制体系氢气压力为2MPa、搅拌速率为800rpm,90℃反应4h,得到3,5-二甲氧基苄胺(收率为95%)。
3,5-二甲氧基苄胺的应用之一是制备近红外光响应自修复涂层。制备方法如下:
S1:将0.01-20份的光热填料以及胺基摩尔比为1:0-1:4的第一胺类固化剂和第二胺类固化剂混合;
S2:将100份环氧树脂在80-120℃下加热10min;
S3:将步骤S1得到的混合液与步骤S2中加热后的环氧树脂混合、摇匀;
S4:将步骤S3得到的环氧树脂混合物使用旋涂法制备涂层,所用基板为玻璃、铝片或钢板,旋涂速度为400-5000rpm,旋涂时间为30s以上;
S5:将旋涂好的基板进行固化,固化温度60-140℃,固化时间为1-24h。
进一步,所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂,第一胺类固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、二乙烯基丙胺、孟烷二胺、异佛尔酮二胺、N-氨乙基哌嗪、双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷、双(4-氨基环己基)甲烷、间苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜、间苯二胺和己二酸二酰肼中的任一种,第二胺类固化剂为苄胺、4-氯苄胺、4-溴苄胺、4-氟苄胺、2-氯苄胺、2-溴苄胺、2-氟苄胺、2-甲氧基苄胺、3-甲氧基苄胺、4-甲氧基苄胺、3-氯-3-氟苄胺、2-氯-5氟苄胺、3,5-二氯苄胺、3,5-二氟苄胺、2,4-二氟苄胺、3,4-二甲基苄胺、2,5-二甲氧基苄胺、2,3-二氯苄胺、2,5-二氟苄胺、3-氟苄胺、4-(三氟甲基)苄胺、3-溴苄胺、3,5-二甲氧基苄胺等。
[1] [中国发明] CN201911289363.0 一种催化醛酮类化合物还原胺化制备伯胺的方法
[2] [中国发明,中国发明授权] CN201610098530.3 一种近红外光响应自修复涂层及其制备方法
引言:
N-(2-溴乙基)邻苯二甲酰亚胺是一种重要的有机化学中间体,广泛应用于药物合成中。其结构特征和化学性质使其成为合成复杂分子的关键组成部分。
简介:
N-(2-溴乙基)邻苯二甲酰亚胺,英文名称:N-(2-Bromoethyl)phthalimide,CAS:574-98-1,分子式:C10H8BrNO2,外观与性状:白色粉末,密度:1.657g/cm3,沸点:318 ℃。N-(2-溴乙基)苯酞亚胺是一种常用的制备β-环糊精衍生物的反应物。
1. 合成:
以邻苯二甲酸酐以及乙醇胺为原料反应制备了N-(2-羟乙基)-邻苯二甲酰亚胺,再经过溴代反应得到 N-(2-溴乙基)-邻苯二甲酰亚胺。
(1)N-(2-羟乙基)-邻苯二甲酰亚胺的制备
在一装有温度计和冷凝管的250mL三口烧瓶中,加入准确计量的乙醇胶 65g,和150g的邻苯二甲酸酐,加热到140℃,在该温度下反应4h。在另外一个带有搅拌器的 2000mL烧杯中。加入含有冰块的冰蒸馏水约500mL。把上述反应完全的产物边搅拌边慢慢倒人烧杯中。烧瓶用少量热水洗涤,以将尽量多的产物带出。再次往烧杯中加入少许冰块、搅拌冷却析出大量白色结品。直至冷却降温到5℃,过滤抽干。再用冰水洗涤,抽滤至于。将得到的N-(2-羟乙基)-邻苯二甲酰亚胺白色结晶体于80~90℃度下烘干,质量收率约为97%。熔点为128~130℃。
(2)N-(2-溴乙基)邻苯二甲酰亚胺
在一个 500ml的三口烧瓶中加入中加48mlHBr,再在冰浴情况下慢慢滴加150ml 浓硫酸,然后加入 35g 的N-(2-羟乙基)-邻苯二甲酰亚胺并在 75-80℃间反应直到反应物由澄清的淡黄色的均匀溶液,变成有淡黄色沉淀生成的浑浊液,停止反应置于冰箱过夜。先用 300ml的水,200ml的10%氨水分两次缓慢中和,抽滤并用100ml10%氨水洗,再用 100ml水洗两次。于烘箱在50℃干燥过夜,用乙醇-水重结品,得到针状白色的晶体。产率为80.2%。熔点81-83℃。
2. 应用举例
(1)合成2-(氨基)乙基甲基砜盐酸盐
在史娇阳等人的报道中,甲基亚磺酸锌二水合物(2)与环氧乙烷经开环、氯代、取代及水解反应制得2-(氨基)乙基甲基砜盐酸盐(1),总收率50%。2或甲基亚磺酸钠与N-(2-溴乙基)邻苯二甲酰亚胺经取代和水解反应也可制得1,总收率68%或79%。
(2)合成氮杂冠醚化合物
蔡雄杰等人以方酰胺作为结构单元,设计合成了两类方酰胺化合物。第一类是三(2-氨乙基)胺为连接基团的三脚架型方酰胺共轭物1和2,第二类则是氮杂冠醚-方酰胺共轭物3-6。合成方法如下:方酸乙酯和3,5-双(三氟甲基)苯胺或4-三氟甲基苯胺反应分别得到方酰胺中间体3-[[3,5-双(三氟甲基)苯基]氨基]-4-乙氧基-3-环丁烯-1,2-二酮和3-乙氧基-4-[[4-(三氟甲基)苯基]氨基]-3-环丁烯-1,2-二酮。然后在三乙胺的催化下,再与三(2-氨乙基)胺反应,即得到目标化合物1和2。化合物3-6则以4,13-二氮杂-18-冠-6-醚与不同当量的N-(2-溴乙基)邻苯二甲酰亚胺反应,得到邻苯二甲酰亚胺单边或者双边取代的氮杂冠醚化合物。然后将邻苯二甲酰亚胺双取代的氮杂冠醚化合物经肼解,并和相应的方酰胺中间体反应得到目标化合物3和4。将邻苯二甲酰亚胺单取代的氮杂冠醚化合物经乙基化,肼解,并和相应的方酰胺中间体反应得到目标化合物5和6。
(3)合成西他沙星中间体(1R,2S)-1-氨基-2-氟环丙烷
黄天辉等人将N-(2-溴乙基)-邻苯二甲酰亚胺与溴代苯制得的格式试剂反应,再经脱溴化氢、甲基化反应制得3-苯基-2-乙烯基-3-甲氧基异吲哚-1-酮,然后与二溴氟甲烷在相催化剂作用下成环得到3-苯基-2-(2-溴-2-氟环丙基)-3-甲氧基异吲哚-1-酮,然后根据文献报道的脱溴以及脱保护反应易得(1R,2S)-1-氨基-2-氟环丙烷。
参考:
[1] 陈亚萍. N-(2-溴乙基)-邻苯二甲酰亚胺的合成研究[J]. 山东化工,2018,47(9):3-5. DOI:10.3969/j.issn.1008-021X.2018.09.002.
[2] 黄天辉. 西他沙星中间体(1R,2S)-1-氨基-2-氟环丙烷的合成研究[D]. 江苏:南京理工大学,2012. DOI:10.7666/d.Y2062657.
[3] 史娇阳,吴雪松,岑均达. 2-(氨基)乙基甲基砜盐酸盐的合成[J]. 中国医药工业杂志,2012,43(9):734-735. DOI:10.3969/j.issn.1001-8255.2012.09.004.
[4] 蔡雄杰. 方酰胺类阴离子转运体的合成、阴离子跨膜转运及生物活性[D]. 广东:南方医科大学,2018. DOI:10.7666/d.Y3474302.
4-咪唑甲醛是一种具有多个氮原子的化合物,具有强大的配位能力和柔性结构。由于其稳定的理化性质和广泛的应用潜力,它在各个领域引起了广泛的关注和研究[1]。
通过将14-羟甲基咪唑溶解于甲醇中,并与二氧化锰在适当条件下反应,可以得到4-咪唑甲醛的晶体。具体的合成路线如图1所示[2]。
另一种合成方法是通过1-(二甲基氨基磺酰基)咪唑-4-甲醛二乙缩醛的反应得到4-咪唑甲醛的产物。具体的合成路线如图2所示。
还可以利用N-烷氧基邻苯二甲酰亚胺衍生物和特定催化剂进行反应合成4-咪唑甲醛。具体的合成路线如图3所示。
[1]冯静. 基于4-咪唑甲醛缩水合肼和间苯二甲酸的衍生物构筑的配合物的合成、结构及性能研究[D].云南大学,2018.
[2]Zlotorzynska, Maria; et al. Photoinduced Electron-Transfer-Promoted Redox Fragmentation of N-Alkoxyphthalimides. Organic Letters (2011), 13(23), 6264-6267.
EDCI是一种水溶性的碳二亚胺,常用于酰胺合成中作为羧基的活化试剂,同时也可用于活化磷酸酯基团、蛋白质与核酸的交联和免疫偶连物的制备。它的使用pH范围为4.0-6.0,通常与N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)或N-羟基硫代琥珀酰亚胺一起使用,以提高偶联效率。在有机化学中,EDCI与催化剂4-二甲氨基吡啶(DMAP)一起用于羧酸与醇的酯化反应。
EDCI的应用举例如下:
1)用于阿霉素前体药物的制备,通过将高锰酸钾与聚乙二醇氧化反应,生成聚乙二醇二酸。然后,通过EDCI的催化作用,聚乙二醇二酸与肼基甲酸叔丁酯反应并脱去BOC保护基,生成聚乙二醇二酰肼中间产物。最后,通过EDCI的催化作用,将中间产物引入阿霉素的13-位羰基,得到目标化合物阿霉素-聚乙二醇二酸腙键连接物。这种前体药物可能增强阿霉素的抗肿瘤作用,降低药物毒副作用,提高靶向性,为抗肿瘤药物的开发提供新的思路。
2)用于MMAF中间体五肽的合成,包括以下步骤:(1)以Val-Dil-Dap-Phe-OMe和Boc-N-Me-Val为原料,在二氯甲烷中反应;(2)在低温下,加入N,N-二异丙基乙胺、EDCI和HOBT,在室温下搅拌18小时;(3)加水稀释反应体系,用乙酸乙酯萃取三次,经过洗涤和干燥后得到粗产物;(4)经过柱纯化得到MMAF中间体五肽。这种合成方法采用EDCI和HOBT作为缩合剂,合成过程简单,产品易于纯化且纯度高达95%以上,产品收率高达84%。
3)用于维格列汀的制备,包括以L-脯氨酰胺为原料,与三聚氯氰发生脱水反应,生成(S)-2-氰基吡咯烷。然后,(S)-2-氰基吡咯烷与氯化氢成盐反应得到中间体-1。接着,中间体-1与氯乙酸在EDCI为缩合剂、HOBt为催化剂、DIEA为缚酸剂的条件下反应得到中间体-2。最后,中间体-2与3-氨基-1-金刚烷醇反应得到维格列汀。这种制备方法可以降低副产物的生成,提高维格列汀的产率和纯度。
4)用于拟载黄芩苷的制备,首先将mPEG5k-NH2和BLG-NCA溶于无水DMF中,经过重沉淀得到mPEG-PBLG。然后,将NaOH溶液水解到mPEG-PBLG中,并脱去保护基团,得到mPEG-PGA。最后,将mPEG-PGA溶解在无水DMF中,加入EDCI进行反应,然后加入间氨基苯硼酸进行反应,得到拟载黄芩苷。这种制备方法操作简单,稳定性强,且制备出来的拟载黄芩苷用于治疗溃疡性结肠炎。
[1] CN200910023552.3一种阿霉素前体药物的制备方法及其应用
[2] CN201310666786.6一种MMAF中间体五肽的合成方法
[3] CN201710202219.3一种维格列汀的制备方法
[4] CN201910190198.7一种拟载黄芩苷的制备方法
本文将探讨5-氯-2-硝基三氟甲基苯的合成方法及其具体应用,旨在为其合成和在相关领域中的应用提供参考。
背景:从间氯三氟甲苯硝化得到的5-氯-2-硝基三氟甲基苯是一种有机合成中间体,经过催化加氢还原反应可得到4-氯-2-三氟甲基苯胺和邻三氟甲基苯胺。这两种产物是合成染料、农药和医药中重要的中间体。例如,邻三氟甲基苯胺是合成颜料(C.I.颜料黄154)的中间体之一,而4-氯-2-三氟甲基苯胺是生产酸性染料(C.I.酸性红266)时的重要重氮组分。然而,间氯三氟甲苯的硝化反应会产生两种同分异构体:5-氯-2-硝基三氟甲基苯和3-氯-4-硝基三氟甲基苯,并且会影响后续加氢反应的收率。
1. 合成:
为提高5-氯-2-硝基三氟甲基苯的选择性, 叶姣等人运用单纯形优化法对间氯三氟甲苯硝化反应工艺条件进行优化,获得较高收率。具体实验操作如下:
将91g的间氯三氟甲苯加入装有搅拌器和温度计的1L三口烧瓶中,然后用冰水浴将溶液冷却到5℃以下,强烈搅拌下,滴加按一定比例配置好的浓硫酸和浓硝酸的混酸,控制滴加速度,使温度不超过80℃,然后保温搅拌2h。反应结束后,静置分层,将下层的酸层倒入冰水中稀释,析出的固体经分离后并入上层的硝基物;用200mL去离子水洗涤硝基物3次,再用200mL含量为10%碳酸钠溶液洗涤至中性,最后用无水硫酸镁干燥,过滤后,即得。
由间氯三氟甲苯硝化制备5-氯-2-硝基三氟甲基苯的最优化工艺条件:反应温度35℃,反应时间2.5h,硝酸与硫酸的摩尔比为1:3.5,硝酸与原料间氯三氟甲苯的摩尔比为1.15:1。在最优化工艺条件下,目标产物5-氯-2-硝基三氟甲基苯的收率为84.7%。
2. 应用:合成含蒽酮结构单元聚芳酰胺。
聚芳酰胺(PA)和聚酰亚胺(PI)广泛应用于航空航天、微电子及光电材料等高新技术领域,但由于高新技术的迅猛发展对聚合物材料的要求越来越苛刻,传统的聚芳酰胺和聚酰亚胺已无法完全满足市场的需求,所以研究并开发性能更加优异的新单体和高聚物显得尤为重要。
段海涛等人以具有刚性平面结构的大体积蒽酮结构单元为中心,设计合成了两种含蒽酮结构的新型二胺(BATPPA和BAYPA),分别与芳二酰氯和芳二酸酐发生聚合反应,获得了一系列含蒽酮结构的新型聚芳酰胺和聚酰亚胺。具体研究内容如下:以蒽酮、氯化亚砜、苯酚为原料,通过“一锅、两步”法反应制得10,10-二(4-羟基苯基)-9(10H)-蒽酮 (BHPA),与 5-氯-2-硝基三氟甲苯(CNTB)进行亲核取代反应得到 10,10-二[4-(4-硝基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]-9(10H)-蒽酮(BNTPPA),经Pd/C和水合肼还原得到一种新型的芳二胺单体 —10,10-二[4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]-9(10H)-蒽酮 (BATPPA)(mp=195.9–196.7 ℃),继而将其与对苯二甲酰氯等芳二酰氯进行低温聚合反应,得到一系列主链含三氟甲基侧基和蒽酮结构的新型 PA。该系列 PAs 对数比浓粘度介于0.46–0.79 dL/g,具有较高的玻璃化转变温度(Tg=226.6–309.0 ℃),耐热性能优良(10%热失重温度为 377.8–441.5 ℃,800 ℃残碳率 >53.4%),溶解性能优异,室温下可溶于常见的 NMP、DMAc、DMSO、THF 等有机溶剂。其薄膜具有优异的光学透过性( 500 nm光学透过率在89.0% 以上)和良好的力学性能(拉伸强度为52.8–101.7 MPa,弹性模量为0.55–3.02 GPa,断裂伸长率为3.7–13.6%)。结果表明,在 PA 主链中引入大体积蒽酮结构和三氟甲基侧基使得聚合物兼有优异的溶解性和热性能。
参考文献:
[1]段海涛. 新型含蒽酮结构单元聚芳酰胺和聚酰亚胺的合成及其性能[D]. 江西师范大学, 2019.
[2]叶姣,陈声宗,孔天军等. 间氯三氟甲苯硝化反应工艺条件优化研究 [J]. 化学反应工程与工艺, 2004, (02): 181-183+187.