专利名称：席夫碱制备方法
技术领域：
本发明涉及一种席夫碱的制备方法，尤其是一种芳醛和芳胺类物质制备席夫碱的方法。
背景技术：
席夫碱是指由含有醛基和氨基的两类物质通过加成消除反应而形成的含亚胺基或甲亚胺基的一类有机化合物，该化合物是一类重要的有机配位体，可以与许多金属离子通过配位键形成配合物。自1931年Pfeifer等人首次合成席夫碱以后，直到20世纪60年代才开始得到化学工作者的重视，尤其是近年来，席夫碱在医药和农药、缓蚀剂、催化剂、有机合成、新材料开发和研制领域以及分析化学方面广泛应用，对其研究目前已成为配位化学和有机化学研究的热点。
传统的席夫碱合成方法，是在以无水乙醇为溶剂，回流条件下进行醛基和氨基的缩合。由于该反应是一个可逆反应，因而常常在体系中加入共沸剂把反应生成的水带出反应体系而达到提高产率的目的，但反应的产率也只有60％-80％，并且还要消耗大量的有机溶剂，操作时间长，反应需要加热，反应能耗高，对环境有一定的污染。近年来随着科技的发展，部分研究人员采用固相反应法制备席夫碱，以球磨法和研磨法为代表，这两种方法均不可避免的会将杂质引入到产品中，降低产品的品质。而且相对能耗较高，很难实现工业化规模生产。
发明内容
本发明的目的，是提供一种反应时间短、产率高、产物纯净、可工业化规模生产的席夫碱制备工艺。其技术方案是一种席夫碱制备方法，包括步骤a、将固态芳醛和固态芳胺混合后加速，使其高速运动，相互摩擦，增强其反应活性；b、在芳醛和芳胺运动方向上设置固定靶，高速运动的芳醛和芳胺撞击该固定靶，其动能转化为分子内能，分子断键活化，重新成键，合成席夫碱。
所述芳醛是对羟基苯甲醛、对硝基苯甲醛、对二甲胺基苯甲醛中任一种；所述芳胺是对氨基苯甲酸、邻氨基苯甲酸中任一种。
所述芳醛和芳胺加速到1-3倍音速。
所述将芳醛和芳胺加速的方法是，将芳醛和芳胺与高速载体气流混合，由载体气流运载芳醛和芳胺运动。所述载体气流是压缩空气。
所述步骤a、b周期性循环进行，芳醛和芳胺充分反应后收集席夫碱。
将收集的席夫碱真空干燥，干燥温度≤90℃。
采用上述方法制备席夫碱，工艺简单，流程短，使用设备少，能耗低，单次反应时间短，原料转化率大于98％，产率高，生产能力大，反应条件温和，不使用任何催化剂或溶剂，产物纯净，品质好，无三废排放，无需环境治理。
图1是本发明的工艺流程和装置结构示意图具体实施方式
参见图1设置一个制备席夫碱的装置，该装置包括反应器4、膨胀腔3。膨胀腔3位于反应器4上方，膨胀腔3的出口连接反应器4的进口，反应器4的出口通过回流管7连接膨胀腔3的进口，构成一个闭路循环装置。在膨胀腔3的顶部设有进料斗1，膨胀腔3的上部设有排气口2。反应器4的一端设有压缩空气喷嘴5；反应器4的另一端面是靶面6。
下面以合成对羟基苯甲醛缩对氨基苯甲酸席夫碱为例，详细说明本发明。
将对羟基苯甲醛和对氨基苯甲酸按化学计量比混合均匀，装入进料斗1备用。
调试装置开启喷嘴5，向循环装置通入压缩空气，作为反应物质的运载媒体，压缩空气依序经反应器4、回流管7、膨胀腔3，从排气口2排出。调整喷嘴5和排气口2的开度，使循环装置内的压力稳定在某一定值，并使喷出气流的速度≥2倍音速。由于循环装置各部分的通径不同，压缩空气在各部分的流速也就不同，反应器4的通径小，气体流速高，膨胀腔3的通径很大，气体流速高就很低。
开启进料斗1的阀门，将对羟基苯甲醛和对氨基苯甲酸混合物放进循环装置，再开启喷嘴5，通入压缩空气。经喷嘴5喷出的压缩空气是一种成流气，当反应物质进入反应器4时，与压缩空气混合，形成气、固混合相物流，反应物被加速到≥2倍音速。此时，被加速的反应物具有两个特点1.应物高速运动，具有很大的动能。
2.由于气、固混合相物流并非絮流，固相物在流体中分布和运动都是紊乱的，高速运动的反应物会发生强烈摩擦，活性提高，断键所需的能量降低。
当混合相物流进入反应器4的反应区时，固相反应物质与反应器4的靶面6发生剧烈碰撞，其运动方向上的速度瞬间降为零，动能转化为反应物分子内能，分子断键活化，此时，对氨基苯甲酸上的氨基与对羟基苯甲醛上的羰基发生亲核加成，消除一个分子水，生成含亚胺基的席夫碱。从活化到重新化合在瞬间完成。
在本例中，两种反应物质分别是对羟基苯甲醛和对氨基苯甲酸，生成产物是对羟基苯甲醛缩对氨基苯甲酸席夫碱，其反应式如下
通常，经过一次加速、碰撞过程，反应还不充分，反应器4出口的混合相物流仍然含有尚未反应的反应物。当该混合相物流经回流管7流进膨胀腔3时，由于膨胀腔3的容积非常大，物流被缓冲，体积骤然膨胀，流速急剧降低，气、固分离，空气压力降低，从排气口2排出，而固相物质在其重力作用下，自动沉降，再次与压缩空气混合，参加反应。如此周期性循环，直到反应充分，收集产物席夫碱。
另外，上述反应还生成水(H2O)，因此，收集到的席夫碱还需进行干燥处理，最好采用真空干燥法脱水，干燥温度控制在≤90℃。
用本方法制备的席夫碱，技术性能优良，经分析检验，产物的IR，1H NMR，MS数据如下IR(KBr)υ3425.5cm-1(O-H)，1687.4cm-1(C＝O)，1609.2cm-1(C＝N)，1588.7cm-1、1570.6cm-1、1518.7m-1、1446.5cm-1(Ar的骨架振动)，1166.8cm-1(酚C-O伸缩振动)，836.3cm-1、778cm-1(邻接氢芳烃的C-H振动)；1H NMR(DMSO，300MHz)δ8.47(s，1H，CH＝N)，10.23(s，1H，Ar-OH)，2.78(s，1H，COOH)，6.88～7.96(m，8H，Ar)；MSm/z240.1(M-H)，m/z196.1(M-CO OH)。同时结果显示产物转化率和产率都为100％。
以上只是本发明的一个具体应用实例，本工艺也适合用其它固态芳醛，如对羟基苯甲醛，对硝基苯甲醛，对二甲胺基苯甲醛等，其它固态的芳胺，如对氨基苯甲酸，邻氨基苯甲酸等，制备相应的席夫碱。
本方法工艺条件温和，容易满足，故制备席夫碱的装置结构简单，易于加工，非常适合规模化工业生产。
权利要求
1.一种席夫碱制备方法，包括步骤a.将固态芳醛和固态芳胺混合后加速，使其高速运动，相互摩擦，增强其反应活性；b.在芳醛和芳胺运动方向上设置固定靶，高速运动的芳醛和芳胺撞击该固定靶，其动能转化为分子内能，分子断键活化，重新成键，合成席夫碱。
2.根据权利要求1所述的席夫碱制备方法，其特征在于，所述芳醛是对羟基苯甲醛、对硝基苯甲醛、对二甲胺基苯甲醛中任一种；所述芳胺是对氨基苯甲酸、邻氨基苯甲酸中任一种。
3.根据权利要求1所述的席夫碱制备方法，其特征在于，所述芳醛和芳胺加速到1～3倍音速。
4.根据权利要求1所述的席夫碱制备方法，其特征在于，所述将芳醛和芳胺加速的方法是，将芳醛和芳胺与高速载体气流混合，由载体气流运载芳醛和芳胺运动。
5.根据权利要求4所述的席夫碱制备方法，其特征在于，所述载体气流是压缩空气。
6.根据权利要求1所述的席夫碱制备方法，其特征在于，所述步骤a、b周期性循环进行，芳醛和芳胺充分反应后收集席夫碱。
7.根据权利要求7所述的席夫碱制备方法，其特征在于，还包括席夫碱干燥步骤，将收集的席夫碱真空干燥，干燥温度≤90℃。
全文摘要
本发明公开一种席夫碱的制备方法，包括步骤a.将固态芳醛和固态芳胺混合后加速，使其高速运动，相互摩擦，增强其反应活性；b.在芳醛和芳胺运动方向上设置固定靶，高速运动的芳醛和芳胺撞击该固定靶，其动能转化为分子内能，分子断键活化，重新成键，合成席夫碱。步骤a、b周期性循环进行，使反应充分。反应物加速的方法是，将反应物与高速载体气流混合，由载体气流运载反应物质运动。本方法的优点是，工艺简单，流程短，使用设备少，能耗低，单次反应时间短，原料转化率大于98％，产率高，生产能力大，反应条件温和，不使用任何催化剂或溶剂，产物纯净，品质好，无三废排放，无需环境治理。
文档编号C07C249/02GK101074204SQ20071004931
公开日2007年11月21日 申请日期2007年6月16日 优先权日2007年6月16日
发明者彭汝芳, 楚士晋, 聂福德, 左金, 谭碧生, 李鸿波, 蔡艳华 申请人:西南科技大学