专利名称:杂环亚胺类n-烷基取代化合物的合成方法
本发明属于以杂环亚胺类化合物为起始原料合成杂环亚胺类N-烷基取代化合物方法的改进。
杂环亚胺类N-烷基取代化合物最初用于生产染料中间体，随着现代科学技术及现代工业的迅速发展，这类化合物的用途越来越广，近年来，它已成为合成非银盐成像感光材料-有机光电导体的高效增感剂如9，9-二乙基-3，3-二咔唑基甲苯基碘鎓盐等的重要原料，因此研究杂环亚胺类N-烷基取代化合物的合成方法，尤其对于现代感光化学工业的发展具有重要意义。
有关杂环亚胺类N-烷基取代化合物的合成方法，文献已有不少报导，如早期的苏联专利(USSR 8206)提出了将咔唑和氢氧化钾置于铁坩埚中加热至～240℃干炒得到咔唑钾盐，然后用溴乙烷在压热器中进行烷基化反应，此法设备昂贵，工艺复杂，不易工业化，德国专利(Ger Offen.2，132，961)提出将咔唑和氢氧化钾在氯苯中共沸脱水制得咔唑钾盐，然后用硫酸二乙酯进行烷基化反应，此法设备和工艺都比较简单，但氯苯、硫酸二乙酯毒性大，不宜工业化。法国专利(Fr 1527，778)提出例如用咔唑和50%(W)KOH水溶液，在二甲基亚砜溶剂存在下生成咔唑钾盐，然后在80～100℃下与溴乙烷进行烷基化反应，生成N-乙基唑。该法在溶剂存在下，原料咔唑与KOH生成咔唑钾盐的反应在液态下进行，因此反应条件比较缓和，工艺、设备简单，由于采用无毒的二甲基亚砜作溶剂，以溴乙烷进行烷基化反应，所以反应系统污染小，但本法用50%的KOH水溶液与原料咔唑反应，使相当数量的水随KOH一起被引入反应系统，这是不利于该反应向生成咔唑钾盐和水的方向进行，从而导致最终产物N-乙基咔唑的产率偏低(～56%)，因此原材料消耗大，成本高，工业化价值不大。
本发明的目的在于提供一种产率高，适宜工业化的杂环亚胺类N-烷基取代化合物的合成方法。
本发明涉及的杂环亚胺类N-烷基取代化合物的合成方法，该化合物的结构式为Ⅰ，
式中R代表2-8个碳原子的烷基，A代表S或O，n是0或1，B1、B2均代表H或X，X代表Cl，Br或IB1和B2都代表X时，X代表同一卤素。
本发明涉及的杂环亚胺类N-烷基取代化合物的合成方法，包括以下几个步骤1)在有机溶剂的存在下，以杂环亚胺类化合物(Ⅱ)为原料，与过量的固体一价金属的氢氧化物反应生成杂环亚胺类化合物的盐(Ⅲ)，
2)反应液减压脱水，3)生成的杂环亚胺类化合物的盐(Ⅲ)与卤代烷Ⅳ进行烷基化反应生成杂环亚胺类N-烷基取代化合物(Ⅰ)，
4)反应产物(Ⅰ)与反应液的分离、提纯，式中B、A、n、B1、B2、X以及B1和B2的配合关系与上述定义相同。
与已知方法相比，本发明的特点在于反应(1)中所用的氢氧化物是过量(以该反应的理论需求量为标准计)的固体氢氧化物，而且原料杂环亚胺类化合物与氢氧化物生成的反应液，先经减压脱水之后才滴加卤代烷进行烷基化反应。过量的固体氢氧化物可吸收反应过程中生成的水，而减压脱水过程则将反应生成水移出反应系统，使生成杂环亚胺类化合物的盐(Ⅲ)的反应(1)更加完全，从而使目的产物杂环亚胺类N-烷基取代化合物(Ⅰ)的产率大大提高。
本发明所提出的杂环亚胺类N-烷基取代化合物的合成方法，适宜于以咔唑、吩噻嗪、3-卤代咔唑、3-卤代吩噻嗪、3，6二卤代咔唑、3，6-二卤代吩噻嗪。
3-卤代吩噻嗪 3，6＝卤代咔唑 3，6＝卤代吩噻嗪(X＝Br或Cl) (X＝Br或Cl) (X＝Br或Cl)为原料，以过量的固体一价金属氢氧化物为主要反应试剂，以卤代烷(RX其中R表示2到4个碳原子的烷基，X代表Br或Cl)为烷基化试剂合成相应的杂环亚胺类N-烷基取代化合物。
本发明所涉及的杂环亚胺类N-烷基取代化合物的合成方法，尤其适用于以咔唑、吩噻嗪、3-卤代咔唑(卤素是Br或Cl)、3，6二卤代咔唑(卤素是Br或Cl)为原料，以过量的固体一价金属氢氧化物为主要反应试剂，以卤代烷(RX其中R表示2到4个碳原子的烷基，X代表Br或Cl)作为烷基化试剂合成相应的杂环亚胺类N-烷基取代化合物，例如咔唑(吩噻嗪)＋KOH ( )/() 咔唑钾盐(吩噻嗪钾盐)＋H2O(减压脱水)/() (C2H3Br)/() N－乙基咔唑(N－乙基吩噻嗪)或例如3－嗅咔唑(3，6二氯咔唑)＋KOH ( )/() 3－溴咔唑钾盐(3，6二氯咔唑钾盐)＋H2O(减压脱水)/() (C2H3Br)/() N－乙基3－溴咔唑(N－乙基3，6二氯咔唑)
本发明所用的起始原料卤代杂环亚胺类化合物按已有技术(工业化学杂志70(1)，63-6(1967)(日))制备，其余的起始原料，一价氢氧化物，有机溶剂，卤代烷等都是市售产品。
本发明采用滴加卤代烷(R-X)进行烷基化反应，其中R代表2-8个碳原子的烷基，优先选用2-4个碳原子的烷基，X代表Cl，Br或I，优先选用Br。
本发明所涉及的生成盐的反应(1)中采用的氢氧化物最好是固体KOH或固体NaOH，反应中所需加入的氢氧化物量是理论量的1.5-2.5倍，优先选用理论量的1.8-2.2倍。
本发明反应过程中适宜的有机溶剂可以是二甲基亚砜，二甲基酰胺等，优先选用二甲基亚砜。
原料杂环亚胺类化合物与氢氧化物的反应通常可以在常压下进行，反应温度在80-100℃之间，优先选用的温度范围为80-90℃反应时间约1小时。
杂环亚胺类化合物的盐的烷基化反应通常也可在常压下进行，反应温度在80-100℃之间，优先选用的温度范围为80-90℃反应时间约1小时。
减压脱水过程的温度可以控制在80-100℃之间，压力可控制在-350～-600毫米汞柱之间，减压脱水过程约需20～30分钟。
反应产物Ⅰ的分离、提纯属于已有技术，可以选用减压蒸馏分离产物，所得到的粗产品可以用无水乙醇重结晶提纯。
本发明涉及的杂环亚胺类N-烷基取代化合物的合成方法，工艺设备简单、污染小、溶剂用量小(见对比例)，特别由于采用过量的固体氢氧化物吸收反应中生成水，同时采用减压脱水的方法，在较低的温度下脱除体系中残留的水，使生成杂环亚胺类化合物的盐的反应趋于完全，从而使产率大大提高(93～99.3%)。
表1 比较例
实施例1在带有搅拌器的100ml三口烧瓶中，加入咔唑(化学纯)5克二甲基亚砜(化学纯)40ml，固体KOH(化学纯)5克，在84～86℃水浴中搅拌反应约1小时，然后升温至90℃进行减压(约-400毫米汞柱)脱水约20分钟，将温度降至84℃，滴加溴乙烷5ml，约反应1小时，将反应液进行减压(约-700毫米汞柱)蒸馏，收集140～160℃馏份得粗产品，再将粗产品用无水乙醇(分析纯)重结晶两次，得白色细针状晶体5.8克测得熔点为68～69℃，并经红外、核磁、质谱分析证实产品为N-乙基咔唑，计算所得产率为99.3%。
实施例2用固体NaOH(化学纯)4克代替实施例Ⅰ中的KOH，在其它如反应设备、原料、溶剂、烷基化试剂、反应步骤等完全相同的条件下得到白色细针状晶体5.75克，测得熔点为68～69℃，并经红外、核磁、色谱分析证实产品为N-乙基咔唑，产率为98.5%。
实施例3在带有搅拌器的250ml三口烧瓶中，加入吩噻嗪(分析纯)20克，二甲基亚砜160ml，固体KOH20克，溴乙烷20ml，按实施例1的实验步骤和条件得白色粗针状晶体22.3克，测得熔点102～103℃，并经红外、核磁、质谱分析证实产品为N-乙基吩噻嗪计算得产率98%。
实施例4应用实施例3同样的装置，加入咔唑20克，固体KOH20克二甲基亚砜160ml，溴丁烷(化学纯)20ml，按实施例1的实验步骤和条件得到白色细针状晶体26克，测量熔点57～58℃，并经红外、核磁、质谱分析证实产品为N-丁基咔唑，计算得产率93.0%实施例5在100ml的带有搅拌器的三口烧瓶中加入3-溴代咔唑(合成方法见工业化学杂志70(1)，63-6(1967)(日))5克，二甲基亚砜40ml，固体KOH3.5克，溴乙烷5ml，按实施例1的实验步骤和条件得浅黄色针状晶体5.5克，测得熔点79-80℃，并经红外、核磁、质谱分析证实产品为3-溴代N-乙基咔唑，计算得产率95.2%。
实施例6在100ml带有搅拌器的三口烧瓶中加入3，6-二氯代咔唑(合成方法见工业化学杂志70(1)，63-6(1967)(日))5克，固体KOH3.5克，二甲基亚砜40ml，溴乙烷5ml，按实施例1的实验步骤及条件得白色细针状晶体5.4克测得熔点109～110℃，并经红外、核磁、质谱分析证实产品为3，6-二氯代N-乙基咔唑，计算得产率96.4%。
权利要求
1.一种杂环亚胺类N-烷基取代化合物的合成方法，该化合物的结构式为Ⅰ
式中R代表2-8个碳原子的烷基，A代表S或O，n是1或0B1、B2均代表H或X，X代表Cl，Br或Ⅰ，B1和B2都代表X时，X代表同一卤素，其中包括(1)在有机溶剂存在下，以杂环亚胺类化合物(Ⅱ)为原料与一价金属氢氧化物反应生成中间产物杂环亚胺类化合物的盐(Ⅲ)，(2)中间产物(Ⅲ)与卤代烷(Ⅳ)进行烷基化反应生成杂环亚胺类N-烷基取代化合物(Ⅰ)，(3)反应产物(Ⅰ)的分离、提纯，反应式为
式中R、A、n、B1、B2、X以及B1和B2的配合关系与上述定义相同，其特征在于反应(1)中所用的氢氧化物是过量的固体氢氧化物，而且反应(1)的反应液先经减压脱水，然后进行烷基化反应。
2.按权利要求
1所述的合成方法，其特征在于所说的R代表2-4个碳原子的烷基，A代表S，n是1或0。B1、B2均代表H或X，X代表Cl或Br4，B1和B2都代表X时X表示同一卤素。
3.按权利要求
1所述的合成方法，其特征在于所说的R代表2-4个碳原子的烷基，A代表S，n是1或0，B1和B2均为H。
4.按权利要求
1所述的合成方法，其特征在于所说的R代表2-4个碳原子的烷基，n是0，B1、B2均代表H或X，X代表Cl或Br，B1和B2相同时，B1和B2仅表示同一卤素。
5.按权利要求
1、2、3或4所述的合成方法，其特征在于所说的反应(1)所用的氢氧化物是氢氧化钾或氢氧化钠。
专利摘要
一种杂环亚胺类N-烷基取代化合物的合成方法，有机溶剂存在下，原料(II)与一价金属氢氧化物反应生成(III)，(III)与R—X进行烷基化反应生成(I)，
文档编号C07D265/38GK86107063SQ86107063
公开日1988年4月27日 申请日期1986年10月18日
发明者李笃信, 岳巧莲, 韩希清, 桑建华, 王耀宣 申请人:山西大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan