专利名称：高纯度肼基碳酸甲酯的合成新工艺的制作方法
技术领域：
本专利涉及肼基碳酸甲酯的合成新工艺，尤其是在稀释剂的作用下在有利于副反应不发生和使生成肼基碳酸甲酯的主反应进行完全的工艺条件下由碳酸二甲酯和水合肼反应制备高纯度肼基碳酸甲酯的新工艺。
二.
背景技术：
肼基碳酸甲酯，又名为肼基甲酸甲酯，是有机化学合成中的重要合成子。由于它的肼基可以和含有羰基的化合物(如醛或酮)反应，可以合成含有C＝NNHCOCH3基团的一类化合物，例如它用于重要的农药和医药合成中间体喹喔啉亚甲基肼基碳酸甲酯(JP59029675，JP52108928，US4006142，CA982584，AU8612075，ES2007769，MY23083，MY18278，IE44685，SU650504，CS212276，IN138204，IE38724)，三唑酮中间体(GB2185983)和腙衍生物(InorganicaChimica Acta，Volume 145，Issue 1，2May 1988，Pages 53-56)等的合成。
肼基碳酸甲酯一般都是通过碳酸二甲酯和水合肼反应来合成的，反应式是 但不同的合成工艺条件，使得肼基碳酸甲酯产品的质量差异很大。从1914年，O.Diels首次报道由碳酸二甲酯和水合肼反应合成肼基碳酸甲酯(O.Diels，Ber.Dtsch.Chem.Ges.，1914，47，2183)以来，人们一直不断地对合成反应的工艺条件进行改进。1941年，E.Merck报道了和O.Diels类似的合成方法(DE285800)。该方法是通过等摩尔的碳酸二甲酯和水合肼混和，在自升温达到70℃的温度下反应制备肼基碳酸甲酯的。1985年，P.H.Lange，Jr和N.H.Conn在碳酰肼的合成专利中(US 4496761，JP 59048456和EP 0103400)也同时报道了碳酰肼的合成中间体肼基碳酸甲酯的合成工艺条件。该专利是将稍微过量的碳酸二甲酯(2.145摩尔)加入到水合肼(2.06摩尔)中。1987年G.D.Madding在1，2，4-三唑酮中间体的合成专利中(GB 2185983，GB 2150567，FR 2555582，JP60132969，NL 8403635)，报道了肼基碳酸甲酯的合成。该方法是将水合肼加入到等摩尔的碳酸二甲酯中，然后在68℃的温度下反应制备肼基碳酸甲酯的。2002年，专利CN 1337943，US 6465678，EP 1149070，DE 19902960，CA 2361423的发明人L·Rodefeld等人为了解决用上述合成方法制备的肼基碳酸甲酯产品中存在杂质I、II、残余的肼以及产品变色等问题，在5-10℃的温度下，将等摩尔的碳酸二甲酯和水合肼同时加入到甲醇溶剂中.然后将混合物在50℃下反应1小时。减压蒸馏除去甲醇、水、残余的碳酸二甲酯和肼后，加入甲苯，然后在80℃再次减压蒸馏除去甲苯、水、碳酸二甲酯和肼。尽管该方法减少了产品中的部分杂质，但产品中仍然含有1.2％的I，0.5％的II和55ppm的肼。此外，在产品提纯过程中甲苯的加入不仅会使该技术的工业化生产投资增大和生产原料成本提高，而且由于甲苯具有易挥发和有毒的性质，还会给肼基碳酸甲酯的工业生产带来诸如环境污染及危害工人身体健康等棘手的问题。
因此，目前仍然需要一种制备高纯度肼基碳酸甲酯的新工艺，用该工艺制备的产品不含有杂质I、II、残余的肼、产品变色的问题以及在纯化过程中不需要加入像甲苯等易挥发和有毒的溶剂等。
发明内容
为了克服现有的肼基碳酸甲酯合成工艺中存在的缺点，本发明专利提供了一种制备高纯度肼基碳酸甲酯的新工艺，该合成新工艺不仅不需要加入像甲苯等易挥发和有毒的溶剂，还具有工业化生产投资小，生产成本低和环境友好的优点。
从有机化学分子反应理论上分析，我们知道杂质I和II是肼基碳酸甲酯合成反应体系中的二个副产物 因此，控制这二个副产物的关键措施是找到一个合适方法，使得原料碳酸二甲酯分子和肼分子在反应体系中，在适合的反应体系能量下，反应物分子之间都是1比1的碰撞或接触。显然，如果将水合肼加入到碳酸二甲酯中(专利GB2185983，GB 2150567，FR 2555582，JP 60132969，NL 8403635中采取的方法)，在适合的反应能量下，在加入过程中，体系中过量的碳酸二甲酯必然会导致副产物I的生成；如果将碳酸二甲酯加入到水合肼中(专利U S4496761，JP59048456和EP 0103400中采取的方法)，过量的水合肼也必然会导致副产物II的生成。尽管在专利CN 1337943，US 6465678，EP 1149070，DE 19902960，CA2361423中采取了将等摩尔的碳酸二甲酯和水合肼同时加入到甲醇溶剂中方法，一定程度缓解了过量的碳酸二甲酯或水合肼的矛盾，但在碳酸二甲酯和水合肼加入到甲醇溶剂的瞬间，仍然会在液滴进入反应液液面的地方，有局部过量的碳酸二甲酯和局部过量的水合肼的形成，因此在合适的反应体系能量下会导致1.2％的I和0.5％的II的生成。
由于碳酸二甲酯和水合肼作用生成肼基碳酸甲酯的反应是放热的，反应的进行将会导致反应体系的温度升高。我们在研究中发现当体系温度为5℃以上(包括5℃)时，碳酸二甲酯和水合肼的同时加入会导致体系温度的明显升高，这说明在体系温度为5℃以上(包括5℃)时，体系的能量足够提供碳酸二甲酯和水合肼反应所需要的活化能。所以，尽管原来的专利技术采取了等摩尔的碳酸二甲酯和水合肼反应，但由于在原料的加入过程中，反应体系中同时存在1)某一原料的局部过剩；2)体系在5℃以上(包括5℃)能提供足够的能量使过剩的碳酸二甲酯和水合肼反应，或过剩的水合肼和碳酸二甲酯反应所需要的活化能，所以导致了副产物I和II的生成。此外，产品中肼的残余是由于反应不完全所致。
本发明专利解决上述技术问题所采用的技术方案是1.用稀释剂防止和减少原料碳酸二甲酯和肼在加入反应体系的过程中出现局部过量的现象；其中稀释剂采用了可以同时溶解碳酸二甲酯和肼的溶剂，优选为甲醇，因为甲醇除了具有的沸点较低(反应结束后易于分离)，价格较低(有利于降低生产成本外)的优点外，甲醇还是反应的副产物之一，因而用甲醇作为稀释剂不会给反应体系增加额外的组分，有利于产品的纯化；稀释剂的使用方法是在原料碳酸二甲酯和肼加入到反应体系之前，先用甲醇分别将碳酸二甲酯和肼稀释；2.在碳酸二甲酯和肼充分混和均匀前，将反应体系的温度控制在1℃以下，使得未充分混和均匀的碳酸二甲酯和肼不能够发生反应，这样能够有效地防止副产物I和II的生成；3.当碳酸二甲酯和肼在反应体系中混和均匀后，采取适当的办法使得反应尽可能完全；适当的办法是，1)将反应温度控制在50-55℃；2)采用TLC技术，取反应液样分析，直到原料肼消失为止，这样可以防止产品中含有残余的原料肼。
本发明的优点在于用该新技术制备的肼基碳酸甲酯产品的纯度高，不含有杂质I、II、残余的肼、也没有产品变色的问题，由于纯化过程中不需要加入像甲苯等易挥发和有毒的溶剂，所以该新技术还具有工业化生产投资小，生产成本低和环境友好的优点。
具体实施例方式
本发明结合实施例作进一步详细描述将15毫升的无水甲醇放入到装有回流冷凝管、二个滴液漏斗和温度计的四口烧瓶中，回流冷凝管上面装有无水氯化钙的干燥管。将烧瓶置入冰盐浴中，将无水甲醇冷却到0℃以下；在上面的一个滴液漏斗中加入由5克的肼和12毫升无水甲醇组成的溶液，另一个滴液漏斗中加入由7克的碳酸二甲酯和10毫升无水甲醇组成的溶液。然后在激烈的搅拌下，同步从二个滴液漏斗中精确地滴加等体积量的碳酸二甲酯甲醇溶液和肼甲醇溶液到烧瓶中。在滴加过程中，控制体系温度在0℃以下。碳酸二甲酯甲醇溶液和肼甲醇溶液滴加完后，将反应液慢慢升温到50～55℃，搅拌反应半个小时后，取反应液样进行TLC分析，直到原料肼消失为止(需要1.5～2小时)。然后在30℃下，减压蒸馏除去甲醇，得到的固体产品真空干燥2～3天以除去反应中产生的微量水，得到6.5克的肼基甲酸甲酯白色晶体产品，产率为92.8％，熔点为72-73℃，纯度大于99％，得到的产品在室温和空气中放置10天没有红色生成。
权利要求
1.一种高纯度肼基碳酸甲酯的合成新工艺，其特征是使用稀释剂防止和减少原料碳酸二甲酯和肼在加入反应体系的过程中出现局部过量的现象，在有利于副反应不发生和使生成肼基碳酸甲酯的主反应进行完全的工艺条件下，由碳酸二甲酯和水合肼反应制备高纯度肼基碳酸甲酯的新工艺。
2.根据权利要求1所述的一种高纯度肼基碳酸甲酯的合成新工艺，其特征是稀释剂选用甲醇，稀释剂的使用方法是在原料碳酸二甲酯和肼加入到反应体系之前，先用甲醇分别将碳酸二甲酯和肼稀释。
3.根据权利要求1所述的一种高纯度肼基碳酸甲酯的合成新工艺，其特征是有利于副反应不发生的工艺条件是在碳酸二甲酯甲醇溶液和肼甲醇溶液充分混和均匀前，将反应体系的温度控制在1℃以下。
4.根据权利要求1所述的一种高纯度肼基碳酸甲酯的合成新工艺，其特征是有利于使生成肼基碳酸甲酯的主反应进行完全的工艺条件是当碳酸二甲酯甲醇溶液和肼甲醇溶液充分混和均匀后将反应温度控制在50～55℃，采用TLC技术准确的监控反应过程和反应终点，防止产品中含有残余的原料肼。
全文摘要
一种高纯度肼基碳酸甲酯的合成新工艺。涉及到由碳酸二甲酯和水合肼反应制备高纯度肼基碳酸甲酯的新工艺，尤其是在该工艺过程中使用稀释剂甲醇在原料碳酸二甲酯和肼加入到反应体系之前分别将碳酸二甲酯和肼稀释以防止和减少原料碳酸二甲酯和肼在加入到反应体系和混和均匀的过程中出现的局部过量的现象，在碳酸二甲酯和肼充分混和均匀前将反应体系的温度控制在1℃以下以防止副反应的发生，当碳酸二甲酯和肼充分混和均匀后将反应温度控制在50～55℃，采用TLC技术准确的监控反应过程和反应终点使反应完全，能有效地防止产品中含有残余的原料肼。
文档编号C07C243/16GK1958564SQ200510116970
公开日2007年5月9日 申请日期2005年11月1日 优先权日2005年11月1日
发明者王玉兰, 陈洁华, 顾本喜, 韩晓丽 申请人:北京格瑞华阳科技发展有限公司