肼基甲酸叔丁酯的合成工艺

2022/11/11 10:49:52

肼基甲酸叔丁酯外观呈白色至淡黄色结块,是一种非常重要的中间体,用于合成许多三环及三环以上类化合物,并广泛应用于药物、高分子化合物、染料工业。此外,肼基甲酸叔丁酯是合成酰肼基衍生物的重要原料,其中一些酰肼基衍生物有很高的活性,对肺结核特效药、帕金森、高血压有很好的治疗效果;还有一些酰肼基衍生物对神经系统有保护作用,应用于抗抑郁症药物。因此,优化反应条件,降低生产成本,对于中间体肼基甲酸叔丁酯的合成在理论和实践中有很重要的意义。

肼基甲酸叔丁酯的性状图

主要合成方法

目前肼基甲酸叔丁酯的合成方法主要有:氯甲酸乙酯为原料经缩合、肼化反应制备肼基甲酸叔丁酯,以二碳酸二叔丁酯和水合肼反应制备肼基甲酸叔丁酯等,然而前者生产周期较长,后者生产成本较高,且对生产设备有很高的要求。

本实验以氯甲酸苯酯为原料,经叔丁醇酯化、水合肼肼化反应得到肼基甲酸叔丁酯,此反应条件温和,生产周期短,溶剂可以回收且对环境无污染,更便于工业化生产。

实验部分

1.叔丁基苯基碳酸酯的合成

在氮气保护下将 75 g 叔丁醇、87 g 吡啶和 200 g 三氯甲烷加入反应釜内,搅拌均匀后滴加氯甲酸苯酯 158.7 g,循环水冷却控制釜温 28~31 ℃之间, 约 1 h 滴完,搅拌 3 h 后,滴加 70 mL 水溶解吡啶 盐酸盐,待固体全部溶解,然后将釜液转入 1000 mL 分液漏斗中,分掉上层水,用5%盐酸洗涤有机层, 减压蒸馏有机层回收氯仿,得到叔丁基苯基碳酸酯 149.6 g,其纯度为 95.3%,收率为 77%。

2.肼基甲酸叔丁酯的合成

向反应釜中加入 80%水合肼水溶液 122 g,控制釜温 80 ℃,将上步所得的叔丁酯苯基碳酸酯全部滴加到反应釜内,滴加完毕后将釜温升至 100 ℃,保温搅拌 1 h;然后向釜内加入 352 g 氯仿,搅拌 3 h;将釜温调至 25~30 ℃之间,滴加10%氢氧化钠溶液 480 g 中和苯酚,生成酚钠;将釜液转入分液漏斗中分出上层水,水层用氯仿萃取,用水洗涤有机层,最后合并有机层蒸馏回收氯仿,用石油醚重结晶,保温放料,室温风干 5 h 后得到白色晶体 96.4 g,其纯度为 98.8%,收率为 93%,两步总收率为 71.7%。

结论

以氯甲酸苯酯为原料经过酯化反应得到叔丁基苯基碳酸酯,在反应温度为25~30 ℃、反应时间为 3 h 条件下得到叔丁基苯基碳酸酯,收率为77%;用水合肼还原叔丁基苯基碳酸酯得到肼基甲酸叔丁酯,反应温度 100 ℃、水合肼与叔丁基苯基碳酸酯的摩尔比为 2∶1,收率达到值 93%,两步总收率为 71.7%。

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