3‑溴丁基‑5,5‑二甲基海因及其制备方法与流程

本发明属于化工技术领域，尤其涉及一种3-溴丁基-5,5-二甲溴丁基海因及其制备方法。

背景技术：

近半个世纪以来，随着环境的不断恶化，致病微生物广泛传播,导致公共安全事件频发。因此，抗菌试剂和抗菌材料产品已得到越来越多的关注。在各领域中应用的最为广泛的是季铵盐类抗菌剂，但因大量长期使用造成细菌耐药性的产生和环境的二次污染。

卤胺是通过氧化或氯化胞内蛋白受体来达到微生物失活的目的，故其产生耐药性的可能性甚微，因此卤胺是一类杀菌速度快、抗菌功能可再生的广谱抗菌剂。溴烷基海因是制备季铵型卤胺的重要化工原料。现今制备烷基海因一般采取的方法是先在醇的碱性条件下生成相应的盐，过滤干燥后再与溴烷烃反应，操作较为复杂，耗时长。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种3-溴丁基-5,5-二甲基海因及其制备方法，通过研究DMH与二溴丁烷的摩尔比、缚酸剂的种类、DMH与缚酸剂的质量比、加入二溴丁烷前的回流时间、加入丁烷后的回流时间对产品收率的影响从而得到适宜的反应条件。

本发明采用以下技术方案：

3-溴丁基-5,5-二甲基海因，该化合物结构如下：

一种制备3-溴丁基-5,5-二甲基海因的制备方法，所述方法以5,5-二甲基乙内酰脲为起始原料,先与缚酸剂反应，再经N烷基化反应合成，具体包括以下步骤：

1)将5,5-二甲基乙内酰脲加入到的丙酮溶液中，再加入缚酸剂，搅拌回流至充分反应，5，5-二甲基乙内酰脲与缚酸剂的质量比为：1:(3-5)；

2)加入1,4-二溴丁烷，控制水温继续回流至充分反应，制成溶液，5，5-二甲基海因与1,4-二溴丁烷的摩尔比为1:(1.5-3)；

3)对步骤2)所得溶液进行抽滤、浓缩即得到3-溴丁基-5,5-二甲基海因。

所述步骤1)中,缚酸剂为无水K₂CO₃、无水Na₂CO₃、NaOH、KOH或三乙胺。

所述步骤1)中,加入1,4-二溴丁烷前的搅拌回流时间为20-60min。

所述步骤2)中，加入1,4-二溴丁烷后的回流时间为3-7h。

所述步骤2)中，所述水温为58℃-60℃。

所述步骤3)中，所述抽滤、浓缩具体为：对所述溶液进行抽滤除无机盐，浓缩后加入乙酸乙酯和水进行萃取、分液，取上层清液，通过旋转蒸发除去乙酸乙酯后，得到3-溴丁基-5,5-二甲基海因粗品，再经层析柱分离提纯，即得到3-溴丁基-5,5-二甲基海因。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明合成的3-溴丁基-5,5-二甲基海因，作为中间体合成卤胺后，具有环保，杀菌效果好，杀菌速度快，毒性低的特点。

本发明制备过程中缚酸剂的加入使DMH结构中的N——H变为N-K+，以便1,4二溴丁烷接到DMH上；不同的缚酸剂生成N-K+的速度，效果不同；DMH与1,4-二溴丁烷的摩尔比为1:(1.5-3)，能够有效提高烷基海因的产率，不会过多浪费1,4-二溴丁烷；再加入1,4-二溴丁烷前的回流搅拌能够让DMH转化为相应的盐，缩短反应时间，加入1,4-二溴丁烷后的回流搅拌能够充分反应得到溴烷基海因；丙酮的沸点是56.53℃，体系的温度在57℃左右，将水温控制在58℃-60℃之间，能够保证体系处于沸腾回流状态。

综上所述，本发明公开的3-溴丁基-5,5-二甲基海因，是合成季铵型烷基卤胺抗菌缓蚀剂的重要中间体，具有工业化应用前景，本发明制备3-溴丁基-5,5-二甲基海因的方法，通过合成过程中DMH与二溴丁烷的摩尔比、缚酸剂的种类、DMH与缚酸剂的质量比、加入二溴丁烷前后的回流时间对产品收率的影响，优化合成工艺，得到适宜的反应条件，整个制备方法简单，原料易得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

【附图说明】

图1为本发明的合成原理图；

图2为本发明的核磁图谱。

【具体实施方式】

请参阅图1所示，本发明3-溴丁基-5,5-二甲基海因的分子结构如下：

本发明以5,5-二甲基乙内酰脲为起始原料,先与缚酸剂反应，再经N烷基化反应合成制备3-溴丁基-5,5-二甲基海因。

本发明一种制备3-溴丁基-5,5-二甲基海因的制备方法，具体包括以下步骤：

1)将5,5-二甲基乙内酰脲加入到含有缚酸剂的丙酮溶液中，5，5-二甲基乙内酰脲与缚酸剂的质量比为：1:(3-5)，搅拌回流至充分反应；

缚酸剂为无水K₂CO₃、无水Na₂CO₃、NaOH、KOH或三乙胺，搅拌回流时间为20-60min。

2)加入1,4-二溴丁烷，控制水温继续回流至充分反应，制成溶液，5，5-二甲基海因与1,4-二溴丁烷的摩尔比为1:(1.5-3)；回流时间为3-7h，水温为58℃-60℃；

3)对步骤2)所得溶液进行抽滤除无机盐，浓缩后加入乙酸乙酯和水进行萃取、分液，取上层清液，通过旋转蒸发除去乙酸乙酯后，得到3-溴丁基-5,5-二甲基海因粗品，再经层析柱分离提纯，即得到3-溴丁基-5,5-二甲基海因。

实施例1

将5,5-二甲基海因(1g,7.788mmol)，溶于丙酮70mL中，搅拌溶解，加入无水K₂CO₃(4g)，加热回流30min后向混合液中加入1,4-二溴丁烷(3.37g,15.6mmol)，继续回流5h，得到白色悬浮液，旋转蒸发除去溶剂，得到澄清粘稠液体。

向其中加入水和乙酸乙酯进行萃取、分液，取上层清液；除去乙酸乙酯后，以乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂进行柱色谱分离。将得到的含有产物的液体集中起来，除去洗脱剂所得到的白色固体即为3-溴丁基-5,5-二甲基海因，结构如下所示：¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ5.94(s，1H),3.55(t，J＝6.8Hz，3H)，3.45(t，J＝6.4Hz，3H)，1.94–1.79(m，6H)，1.70(s，1H)，1.46(s，8H)。

实施例2

将5,5-二甲基海因(1g,7.788mmol)，溶于丙酮70mL中，搅拌溶解,加入无水Na₂CO₃(4g)，加热回流30min后向混合液中加入1,4-二溴丁烷(3.37,15.6mmol)，继续回流5h，得到白色悬浮液，旋转蒸发除去溶剂，得到澄清粘稠液体。

向其中加入水和乙酸乙酯进行萃取、分液，取上层清液；除去乙酸乙酯后，以乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂进行柱色谱分离。将得到的含有产物的液体集中起来，除去洗脱剂所得到的白色固体即为3-溴丁基-5,5-二甲基海因，结构如下所示：¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ5.94(s，1H),3.55(t，J＝6.8Hz，3H)，3.45(t，J＝6.4Hz，3H)，1.94–1.79(m，6H)，1.70(s，1H)，1.46(s，8H)。

实施例3

将5,5-二甲基海因(1g,7.788mmol)，溶于丙酮70mL中，搅拌溶解，加入无水K₂CO₃(4g)，加热回流30min后向混合液中加入1,4-二溴丁烷(3.37g,15.6mmol)，继续回流7h，得到白色悬浮液，旋转蒸发除去溶剂，得到澄清粘稠液体。

向其中加入水和乙酸乙酯进行萃取、分液,取上层清液；除去乙酸乙酯后，以乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂进行柱色谱分离。将得到的含有产物的液体集中起来，除去洗脱剂所得到的白色固体即为3-溴丁基-5,5-二甲基海因，结构如下所示：¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ5.94(s，1H),3.55(t，J＝6.8Hz，3H)，3.45(t，J＝6.4Hz，3H)，1.94–1.79(m，6H)，1.70(s，1H)，1.46(s，8H)。

实施例4

将5,5-二甲基海因(1g,7.788mmol)，溶于丙酮70mL中，搅拌溶解，加入无水NaOH(4g)，加热回流30min后向混合液中加入1,4-二溴丁烷(3.37g,15.6mmol)，继续回流5h，得到白色悬浮液，旋转蒸发除去溶剂，得到澄清粘稠液体。

向其中加入水和乙酸乙酯进行萃取、分液,取上层清液；除去乙酸乙酯后，以乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂进行柱色谱分离。将得到的含有产物的液体集中起来，除去洗脱剂所得到的白色固体即为3-溴丁基-5,5-二甲基海因，结构如下所示：¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ5.94(s，1H),3.55(t，J＝6.8Hz，3H)，3.45(t，J＝6.4Hz，3H)，1.94–1.79(m，6H)，1.70(s，1H)，1.46(s，8H)。

实施例5

将5,5-二甲基海因(1g,7.788mmol)，溶于丙酮70mL中，搅拌溶解，加入无水K₂CO₃(4g)，加热回流30min后向混合液中加入1,4-二溴丁烷(4.21g,19.47mmol)，继续回流5h，得到白色悬浮液，旋转蒸发除去溶剂，得到澄清粘稠液体。

向其中加入水和乙酸乙酯进行萃取、分液,取上层清液；除去乙酸乙酯后，以乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂进行柱色谱分离。将得到的含有产物的液体集中起来，除去洗脱剂所得到的白色固体即为3-溴丁基-5,5-二甲基海因，结构如下所示：¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ5.94(s，1H),3.55(t，J＝6.8Hz，3H)，3.45(t，J＝6.4Hz，3H)，1.94–1.79(m，6H)，1.70(s，1H)，1.46(s，8H)。

实施例6

将5,5-二甲基海因(1g,7.788mmol)，溶于丙酮70mL中，搅拌溶解,加入KOH(4g)，加热回流30min后向混合液中加入1,4-二溴丁烷(3.37,15.6mmol)，继续回流5h，得到白色悬浮液，旋转蒸发除去溶剂，得到澄清粘稠液体。

向其中加入水和乙酸乙酯进行萃取、分液，取上层清液；除去乙酸乙酯后，以乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂进行柱色谱分离。将得到的含有产物的液体集中起来，除去洗脱剂所得到的白色固体即为3-溴丁基-5,5-二甲基海因，结构如下所示：¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ5.94(s，1H),3.55(t，J＝6.8Hz，3H)，3.45(t，J＝6.4Hz，3H)，1.94–1.79(m，6H)，1.70(s，1H)，1.46(s，8H)。

实施例7

将5,5-二甲基海因(1g,7.788mmol)，溶于丙酮70mL中，搅拌溶解，加入三乙胺(4g)，加热回流30min后向混合液中加入1,4-二溴丁烷(3.37g,15.6mmol)，继续回流7h，得到白色悬浮液，旋转蒸发除去溶剂，得到澄清粘稠液体。

向其中加入水和乙酸乙酯进行萃取、分液,取上层清液；除去乙酸乙酯后，以乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂进行柱色谱分离。将得到的含有产物的液体集中起来，除去洗脱剂所得到的白色固体即为3-溴丁基-5,5-二甲基海因，结构如下所示：¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ5.94(s，1H),3.55(t，J＝6.8Hz，3H)，3.45(t，J＝6.4Hz，3H)，1.94–1.79(m，6H)，1.70(s，1H)，1.46(s，8H)。

请参阅图2所示，δ＝5.99为1位上的N-H化学位移，δ＝1.46为2、3位上H的化学位移，δ＝3.55，δ3.45分别为4、7位上H的化学位移；δ＝1.95–1.71为5、6位上H的化学位移。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均应当视为本发明的权利要求书所涵盖。