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由聚乙烯醇醇解液合成苄氧胺盐酸盐

2023-01-26 来源:榕意旅游网
2013年第21卷 第5期,611~614 合成化学 Chinese Joumal of Synthetic Chemistry Vo1.21,2013 No.5,611—614 ・研究简报・ 由聚乙烯醇醇解液合成苄氧胺盐酸盐 刘 蔷,崔建兰,吴雁斌,刘典泉 (中北大学化工与环境学院,山西太原030051) 摘要:首次采用聚乙烯醇醇解废液(I,其中乙酸甲酯含量71%,甲醇含量28%)、盐酸羟胺(2)和氯化苄(4)为 原料,经酰胺化、醚化和水解反应合成了苄氧胺盐酸盐,纯度99.3%,总收率90.2%,其结构经m确证。分别 采用 (3’)和 (4 )正交实验对酰胺化反应和醚化反应条件进行优化。最佳酰胺化反应条件为:2 70 mmol, n(2):/1,(I):n(NaOH)=1.00:2.03:2.00,于4O℃反应3 h,收率95.3%。最佳醚化条件为:乙酰氧肟酸(3) 70 mmol,n(3):n(4)=1.00:1.05,DMF 30 mL,于9O 反应5 h,收率92.0%。 关键词:PVA醇解液;苄氧胺盐酸盐;合成;废液利用 文献标识码:A 文章编号:1005-1511(2013)05-0611一D4 中图分类号:O621.3 Synthesis of 0-Benzylhydroxylamine Hydrochloride from Polyvinyl Alcohol Alcoholysis Liquor LIU Qiang, CUI Jian-1an, WU Yan—bin,LIU Dian-quan (School of Chemical Engineering and Environment,North University of China,Taiyuan 030051,China) Abstract:0一benzylhydmxylamine hydroehloride in total yield of90.2%with 99.3%purity was syn— thesized by amidation,etherification and hydrolysis from polyvinyl alcohol alcoholysis liquid(I,meth— yl acetate content was 7 1%and methanol content was 28%),hydroxylamine hydrochloride(2)and benzyl chloride(4).卟e structure was confirmed by IR.Synthesis method was first reported. e 0p— timum reaction conditions of amidation nd etaheriifcation were investigated by L9(3 )and L9(4 )or— hogonalt experiment.respectively. e optimum amidation condiitons at 40℃for 3 h were as fol— lowed:2 was 70 mmol,n(2):/"t(I):n(NaOH)was 1.00:2.03:2.00,the yield was 95.3%. e optimum etheriifcation conditions at 9O℃for 5 h were as followed:acetylhydmxamic acid(3) was 70 mmol,n(3): (4)was 1.O0:1.05,DMF was 30 mL,the yield was 92.O%. Keywords:polyvinyl alcohol alcoholysis liquid;0一benzylhydroxylamine hydrochloride;synthesis; waste solution utilization 苄氧胺盐酸盐(1・HC1)是一种用途广泛但 价格昂贵的药物中间体,主要用于有机大分子羧 酸转化成羟肟酸的反应 ¨,可避免羧酸在反应中 的复杂性。 已报道的合成1・HCI的方法主要有直接缩 合法和间接缩合法 引。直接缩合法是对苄醇的 亲电氨化,该法收率极低,不适用于工业化生产。 间接缩合法,即保护氮原子并在氧上进行苄基化 收稿日期:2013-05-26 作者简介:刘蔷(1989),女,汉族,山东济宁人,硕士研究生,主要从事药物中间体和精细有机化学品的合成研究。E-mail:li. uqiangl07@126.com 通信联系人:崔建兰,教授,E—mail:cuijianlar ̄(}(}6@163.com 合成化学 O Vo1.21,2013 O / oMe+MeoH I O ll  /g"NHOH KOH,BnCI(4)DMF NHoBn 5 BnoNH .Hcl 1・HCI 3 Scheme1 反应。目前该法可用于工业化生产,但合成的 1・HC1纯度达不到要求,而且存在原料浪费和安 全隐患等问题。因此寻找廉价的原料和更佳的工 艺条件成为合成1・HC1的关键。 聚乙烯醇醇解液是生产聚乙烯醇产生的废液 经共沸精馏后所得的混合溶液,工业上多将这种 副产的醋酸甲酯混合物进行水解制醋酸和甲醇并 加以回收套用 .6】。这种回收方法工艺路线长、 能耗巨大,特别是随着羰基化生产醋酸甲酯的工 业化,使其成本大大降低,对醋酸甲酯仍采用水解 的方法就显得很不经济 。如果将聚乙烯醇醇 解液直接用作原料投入生产,将产生很大的经济 效益。 本文首次采用聚乙烯醇醇解液(I),盐酸羟 胺(2)和氯化苄(4)为原料,经酰胺化、醚化和水 解反应合成了1・HC1(Scheme 1),纯度99.3%, 总收率90.2%,其结构经IR确证。分别采用 (3 )和L9(4 )正交实验对酰胺化反应和醚化反 应条件进行优化。同时回收了甲醇。 1实验部分 1.1仪器与试剂 x4型显微熔点仪(温度未校正);UV 757 CRT型紫外可见分光光度计;IR一8400S型傅立叶红 外光谱仪(KBr压片);LC98-I型高效液相色谱仪。 I(乙酸甲酯含量71%,甲醇含量28%),山 西三维厂;其余所用试剂均为分析纯。 1.2合成 (1)乙酰氧肟酸(3)的合成 在四口瓶中依次加人2 4.89 g(70 mmo1),蒸 馏水1 mL,15 mol・L NaOH溶液4.67 mL(70 mmo1)及I 9.8 mL[2.03 otol(以I的质量除以乙 酸甲酯和甲醇的平均分子量),下同],搅拌下于 3O℃反应1 h。加入15 mol・L NaOH溶液 4.67 mL(70 mmo1),于40 cI=反应3 h。冷却至室 温,滴加20%HC1至pH 5,减压蒸馏[s驯,残余物 用乙酸乙酯萃取,蒸除溶剂得白色固体3 5.01 g, 收率95.3%,纯度98.1%[检测条件:c一18反相 柱(250 nlln×4.6 mm),柱温25℃,检测波长A= 209 nm,流动相:A=V(甲醇): (25 mmol・L 磷酸二氢钾溶液)=1:1,流速1.0 M・min ], m.P.85.7℃一9O.4℃;IR :3 205,3 160, 2 805,1 647,1 456,1 082,990,753 cm~。 同时,将减压蒸馏所得的液体进行分馏,从混 合液中分离出甲醇溶液。 (2)苄氧胺乙酰羟胺(5)的合成 在四口瓶中依次加人3 5.25 g(70 mmo1), 12 mol・L KOH溶液5.84 mL(70 mmo1),搅拌 下于40℃反应1 h;于5O aI=反应1 h。减压蒸馏 至干,加入DMF 30 mL,搅拌下滴加4 8.46 mL (73.5 mmo1),滴毕,于90℃反应5 h。抽滤,滤 饼干燥得盐4.8 g,采用盐实际重量除以盐理论生 成量的方法计算5的收率为92%;滤液(L)用于 下步反应 (3)1・HCI的合成 在L中加入浓盐酸70 mL,搅拌下于6O℃回 流反应3 h。冷却至室温,过滤,得滤饼S 。滤液 减压蒸馏,冷却析晶,过滤,得滤饼S:。合并S。和 S ,依次用少量无水乙醇和乙酸乙酯洗涤,干燥得 固体S3 10.75 g,收率96.5%。将S3加人10% NaOH溶液20 mL中[1 n (pH 9—10),用干燥氯 仿萃取;合并萃取液,通人干燥氯化氢气体得白色 沉淀,过滤,滤饼干燥得白色固体1・HC1 10.04 g,收率90.2%,纯度99.3%(检测条件¨引:检测 波长A=211 nln,流动相:A=1.5:1.0,其余测试 条件同上),m.P.228℃一231℃;IR :3 405, 3 004,2 794,2 658,1 983,1 600,1 509,1 446, 1 400。1 172,1 008,744,680 cm~。 2结果与讨论 2.1合成3的反应条件优化 采用三因素{反应温度(A),反应时间(B)和 原料比(C)[n(2):71,(I):n(NaOH)]}三水平进 行 (3 )正交实验,考察诸因素对反应的影响, 结果见表1。 第5期 刘蔷等:由聚乙烯醇醇解液合成苄氧胺盐酸盐 表1 合成3的正交试验设计与结果’ Table 1 Design and result of orthogonal experiment for synthesizing 3 ‘A:反应温度;B:反应时间;C:原料比[n(3):n (I):n(NaOH)],其余反应条件同1.2(1) 由表I可知,各因素对反应收率影响顺序是: 反应温度>反应时间>物料配比,最佳反应条件 为A B C2,即反应温度4o℃,物料配比为1.00: 2.03:2.00,反应时间3 h。在此条件下进行了三次 重复性实验,收率分别为93.2%,95.6%和 97.1%,平均收率95.3%。 2.2合成5的反应条件优化 采用四因素{反应温度(A),反应时间(B), 原料比(C)[n(3):n(4)],溶剂DMF用量(D)} 三水平进行 (4’)正交实验,考察诸因素对反应 的影响,结果见表2。由表2可知,各因素对收率 影响的顺序是:反应时间>反应温度>物料配 比>溶剂用量,最佳反应条件是A:B:C:D,,即反 应温度9O℃,反应时间5 h,反应物配比I.00: 1.O5,溶剂用量30 mL。在此条件下进行了三次 重复性实验,收率分别为92.2%,94.2%和 89.6%,平均收率92.0%。 在最佳反应条件下[反应温度9O℃,反应时间 5 h,,l(4):n(S)=I.00:1.05,溶剂用量30 mL] 下,考察溶剂对反应的影响 ’.1 ,结果见表3。 从表3可见,氯仿对反应影响不大。因为该反应既 表2 合成5的正交试验设计与结果’ Table 2 Design and result of orthogonal experiment for synthesizing5 ’A:反应温度;B:反应时间;C:n(4):n(s);D: DMF用量,其余反应条件同1.2(2) 表3 溶剂对反应的影响‘ TabIe3 EI ct of sdvems on the reacfion ‘反应温度9O℃,时间5 h,n(4):n(S)=1.00: 1.05,溶剂用量30 mL,其余反应条件同1.2(2) 为亲核取代反应,又为非均相反应,应选择极性非 质子溶剂促进反应的进行,丽氯仿为非极性溶剂, 不能有力促进反应的进行。由表3还可知,以 DMF为溶剂时收率最佳(94.2%)。虽然DMSO 也为良好的溶剂,但是为弱氧化剂,会氧化产品, 导致收率降低。THF的极性与DMF相比较小,在 一定反应时间和温度下,促进反应生成5的收率 较低。因此,选用DMF为溶剂,既不存在产品氧 化的问题,又能在较短时间内促进反应完全进行。 在最佳反应条件下[反应温度90℃,反应时 间5 h,溶剂DMF用量30 mL]下,考察原料比[n (4):n(5)]对反应的影响u。-l引,结果见图l。从 图l可以看出,随着4用量的增加,收率也有所提 高,当原料比为1.00:1.o5时,收率最高(93%); 进一步增加用量,收率不再变化。可能是乙酰氧 ・———614-—-— 合成化学 Vo1.21,2013 肟酸钾已完全反应的原因,再增加4的用量反而造 成了原料的浪费。最佳的原料比为1.00:1.o5。 参考文献 [1]Pikul S,Almstead N G.Design and synthesis f ophos. phinm'nide-based hydroxamic acids as inhibitors of ma- trix metallopmteinases[J].J Med Chem,1999,42(1): 87—94. 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(1)以盐酸羟胺、PVA醇解液和氯化苄为原 [9]Giampaolo Giacomelli,Andrea Poreheddu,Margherita 料,优选出非质子极性溶剂DMF为最佳溶剂,通过 Salaris.Simple one—flsak method for the preparation of 正交实验得出最佳工艺条件。最佳酰胺化反应条 hydroxamic acisd[J].Orphic Letters,2003,5(15): 件为:盐酸羟胺70 mmol,n(盐酸羟胺):n(PVA醇 2715—27l7. 解液):n(氢氧化钠)=1.00:2.03:2.00,反应温 [1O]张胜建,石园庆,张洪,等.苄氧胺盐酸盐类化合 度4O℃,反应时间3 h,收率95.3%。最佳醚化反 物的制备方法[P].CN 102 093 253A,2011. 应条件为:乙酰氧肟酸70 mmol,,t(乙酰氧肟 [11]张震,姜伟.一种制备苄氧胺盐酸盐的方法[P]. 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