一种利用重氮甲烷甲基化的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种气体生成和转化方法，具体地说，是一种生成重氮甲烷和利用其 进行甲基化的方法。
【背景技术】
[0002] 重氮甲烷是一种由N-甲基-N-亚硝基对甲基苯磺酰胺与强碱作用后产生的高活 性试剂，针对不同的反应对象可以进行甲基化、环加成、卡宾插入等多种反应。比如与酸反 应得到羧酸甲酯、与醇反应得到甲醚、与含有氨基的化合物反应得到相应的甲基化产物、与 醛反应得到酮、与烯键则既可进行环加成反应也可以实现卡宾插入反应等，利用此试剂可 以获得一般实验条件下无法实现的化学转化反应，获得结构独特的有机化合物，在有机合 成、分析化学、环境分析、工业制备等领域得到了广泛应用。但该化合物有剧毒、易爆炸、具 有致癌活性且不易储存、需要使用者现制现用等，在制备过程中还要求严密防护，使用的玻 璃仪器也必须是烧结玻璃，一般实验室都避免使用这种试剂而选用其他的甲基化方法，但 其独特的性能有时又无法用其它试剂取代，比如对空间位阻较大的底物进行甲基化，其它 甲基化试剂几乎无法实现完全转化，如果要利用卡宾反应时其它试剂也无法替代。因此，如 何能够实现安全、可控、稳定地使用重氮甲烷一直是广大化学工作者追求的目标。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种利用重氮甲烷甲基化的方法，该法可安全可控地产生重 氮甲烷并即时利用其作为甲基化剂进行反应。
[0004] 本发明提供的利用重氮甲烷的甲基化方法，包括在气体发生和转化装置中进行重 氮甲烷产生和转化，所述的装置包括依次由顶部设置的气体导管串连的鼓泡器、第一反应 器、第二反应器和尾气吸收器，所述鼓泡器的顶部设有气体导入管，尾气吸收器顶部设有气 体排出管，所述的鼓泡器的气体导入管的气体导入端以及第一反应器、第二反应器和尾气 吸收器内气体导管的气体导入端均接有鼓泡搅拌器，第一反应器的顶部还设有反应液导入 管，所述的第一反应器中进行重氮甲烷生成反应，第二反应器中进行重氮甲烷与待甲基化 剂的甲基化反应。
[0005] 优选地，将第一反应器顶部的反应液导入管与反应液注射泵相连，以可控地注入 反应液与第一反应器内装有的反应原料反应产生重氮甲烷气体。
[0006] 所述的鼓泡搅拌器形状优选为莲蓬状，其底端为多孔烧结玻璃板。所述的多孔烧 结玻璃板上设有多个孔。
[0007] 优选地，鼓泡器气体导入管的一端与气体流量调节器和气体压力调节器串连，以 监控引入装置的载气的量，所述的载气为惰性气体，优选氮气。
[0008] 优选地，所述第一反应器中装有氢氧化钾的水-卡必醇-乙醚溶液，N-甲基-N-亚 硝基对甲基苯磺酰胺的卡必醇-乙醚溶液由反应液注射泵通过反应液导入管引入第一反 应器，在经鼓泡搅拌器引入的惰性气体的鼓泡和搅拌下，使反应物接触产生重氮甲烷。
[0009] 优选地，所述N-甲基-N-亚硝基对甲基苯磺酰胺的卡必醇-乙醚溶液的加入速度 为 0? 3 ?I. OmT,/min〇
[0010] 在N-甲基-N-亚硝基对甲基苯磺酰胺的卡必醇-乙醚溶液中，N-甲基-N-亚硝 基对甲基苯磺酰胺的含量可以为10-50重量％、优选15-35重量％。在氢氧化钾的水-卡必 醇-乙醚溶液中，氢氧化钾的含量可以为10-60重量％、优选15-40重量％。
[0011] 优选地，所述第二反应器中装有待甲基化剂，在经鼓泡搅拌器引入的惰性气体和 重氮甲烷的混合气体的鼓泡和搅拌下，使重氮甲烷与待甲基化剂接触反应。所述的待甲基 化剂为羧酸、有机胺、醇、醛或烯烃，也可为煤炭、浙青质、胶质或芳烃中的至少一种由钌离 子催化氧化的产物。
[0012] 优选地，所述鼓泡器内盛装乙醚，用于检测气路是否通畅，并补充第一反应器使用 的反应原料的溶剂，尾气吸收器内盛装醋酸和乙醚混合液体，用于吸收气体转化过程中未 反应的过量气体。
[0013] 在本发明方法中，通过使用气体发生和转化装置进行重氮甲烷产生和转化，通过 控制通入装置的载气量和控制进入第一反应器的反应液量，可控制重氮甲烷气体的生成量 并充分利用。与气体导管气体导入端相连的鼓泡搅拌器可以起到搅拌和增大反应物之间接 触机会的作用，使得反应器内的反应更加迅速和充分。通入的载气可以将反应器内产生的 重氮甲烷带入第二反应器中作为甲基化剂，而且，通过设置的尾气吸收器可以吸收未充分 反应的重氮甲烷，使得整个合成过程安全可控。
[0014] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0015] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0016] 图1是本发明的方法中采用的气体发生和转化装置的结构示意图；
[0017] 图2是本发明的方法中采用的气体发生和转化装置中的鼓泡搅拌器的鼓泡端的 示意图；
[0018] 图3是鼓泡搅拌器的鼓泡端的仰视图；
[0019] 图4是实施例1中甲基化产物的总离子流图；
[0020] 图5是实施例1中甲基化产物中直链脂肪酸甲酯的抽出离子图，其中m/z=74 ;
[0021] 图6是实施例1中甲基化产物中直链脂肪酸二甲酯的抽出离子图，其中m/z=98 ;
[0022] 图7是实施例2中甲基化产物的总离子流图；
[0023] 图8是实施例3中甲基化产物的总离子流图；
[0024] 图9是实施例3中甲基化产物中苯四甲酸四甲酯的抽出离子图，其中m/z=279 ;
[0025] 图10是实施例3中甲基化产物中苯六甲酸六甲酯的抽出离子图，其中m/z=395。
[0026] 附图标记说明
[0027] 1 鼓泡器 2 第一反应器
[0028] 3 第二反应器 4 尾气吸收器
[0029]5a?5d鼓泡搅拌器 6 流量调节器
[0030] 7 压力调节器 8 液体注射泵
[0031] 9 气体排出管 10载气源
[0032] 11 反应液导入管 12、气体导入管
【具体实施方式】
[0033] 以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0034]如图1所示，本发明的方法采用的气体发生和转化装置包括鼓泡器1、第一反应器 2、第二反应器3和尾气吸收器4四个器皿，由气体导管依次串连，即一个器皿的气体导出口 与其相邻的器皿的气体导入口之间由气体导管相连，鼓泡器1和尾气吸收器的顶部分别设 有气体导入管12和气体排出管9。所述鼓泡器1、所述第一反应器2、所述第二反应器3和 所述尾气吸收器4内分别设置有第一鼓泡搅拌器5a、第二鼓泡搅拌器5b、第三鼓泡搅拌器 5c和第四鼓泡搅拌器5d，所述第一鼓泡搅拌器5a与所述鼓泡器1的气体导入管的导入端 连通，所述第二鼓泡搅拌器5b与所述第一反应器2的气体导管的导入端连通，该气体导管 的另一端与所述鼓泡器1的气体导出口连通，所述第三鼓泡搅拌器5c与所述第二反应器3 的气体导管的导入端连通，该气体导管的另一端与所述第一反应器2的气体导出口连通， 所述第四鼓泡搅拌器5d与所述尾气吸收器4的气体导管的导入端连通，该气体导管的另一 端与所述第二反应器3的气体导出口连通，尾气吸收器4顶部设有气体排出管9。
[0035] 在所述装置中，第一鼓泡搅拌器5a、第二鼓泡搅拌器5b、第三鼓泡搅拌器5c和第 四鼓泡搅拌器5d各自可以为各种本领域常规的鼓泡搅拌器，只要能够达到鼓泡搅拌的作 用即可。优选情况下，第一鼓泡搅拌器5a、第二鼓泡搅拌器5b、第三鼓泡搅拌器5c和第四 鼓泡搅拌器5d的鼓泡端各自独立地为多孔烧结玻璃板。所述泡搅拌器的鼓泡端可以设置 为各种常规的形状，例如可以为如图2所示的莲蓬头形状。莲蓬头的底端为多孔烧结玻璃 板，为带孔的圆形板，其仰视图如图3所示。所述多孔烧结玻璃板的直径可以为0. 5-2cm，优 选为1-1. 5cm。所述多孔烧结玻璃板的厚度可以为2?10mm，所述多孔烧结玻璃板上的孔 的直径可以为〇. 1?1_。
[0036] 如图1所示，所述装置鼓泡器1的气体导入管12的一端连有流量调节器6和/或 压力调节器7,优选地，串连流量调节器6和压力调