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文檔簡介

1、偶氮二甲酸二乙酯(DEAD)對光合熱比較敏感,需要避光保存,因此,在反應中一般不適合加熱。 DEAD的兩端同時連有一個具有強大的吸電子的酯基,并且DEAD中 N=N 雙鍵具有強大的親電性,針對 DEAD的這些特性,我們常常將DEAD作為一種多功能的有機試劑應用于多種合成反應。 實驗證明, 這些反應均在一定程度上取得了良好的效果,比如作為一種活性試劑, DEAD在 Mitsunobu反應中用來接收氫氣,反應后得到構型翻轉的產物,因此多次應用于天然產物和不對稱合成,還可以將 DEAD看作一種特殊的親雙烯體參與Diels-Alder 反應,生成 4+2 加成物。 DEAD可與與三苯基磷( PPh3)

2、形成 Huisgen 兩性離子,這是合成 C-N結構的常用方法之一, 并且 DEAD還被應用于許多重要的雜環化合物尤其是吡壘或二淡雜環類結構的合成等等。DEAD的常用合成方法:在 NaCO3 溶液中,加入氯甲酸乙酯和水合肼,經過充分反應,我們將得到的產物1,2-二氧羥基肼繼續和硝酸或者氯氣發生氧化反應,左后我們得到我們期望的產物DEAD.偶氮二甲酸酯作為一種多功能的有機試劑被廣泛得應用于藥物化學、中間體化學、 有機化學等領域之中。 由于其機構的特殊性, 偶氮二甲酸酯的氮氮雙鍵具有很強的缺電性,它通常被人們應用與親核加成、 環加成以及氧化偶聯等反應體系之中,同時,由于其氮氮雙鍵的活潑性,偶氮二甲

3、酸酯在含氮化合物的合成研究中占有很重要的地位,它是肼類衍生物合成的重要原料之一。 不僅如此, 它還是合成雙氮雜環化合物的絕佳原料,其氮氮雙鍵的缺電性質使得其能夠做為親雙烯實現雙氮雜環化合物的合成。吡唑啉衍生物由于其環上兩個氮原子相連的結構使得其對原料的要求尤為特別,而偶氮二甲酸酯作為重要的氮源在吡唑啉衍生物合成原料的選擇上具有明顯的天然優勢。偶氮二甲酸酯結構上是由氮氮雙鍵兩個氮原子上分別連有一個吸電子的酯基組成的,它對光、熱和震動敏感, 在受熱情況下可猛烈爆炸, 因此需要避光低溫儲存。偶氮二甲酸酯是一類帶有橘黃色的液體或固體化合物,它的種類有很多,較常用的有:偶氮二甲酸二乙酯(DEAD)、偶氮

4、二甲酸二異丙酯 (DIAD)、偶氮二甲酸二芐酯fOBAD)、偶氮二甲酸二異丁酯(DTBAD)、偶氮二甲酸二 (三氯乙基 )酯 (BTCEAD)等。1954 年 Hisgent3l 揭露了由偶氮二甲酸酯與三級叔胺反應形成的 Hisgen 兩性離子中間體, 使得偶氮二甲酸酯受到了眾多化學家的關注,隨后在 1967年,日本化學家光延旺洋【 4】提出了偶氮二甲酸酯參與的Mitsnobe 反應后,有關偶氮二甲酸酯的研究得到了高速的發展。由于左右兩邊兩個酯基的影響,偶氮二甲酸酯中的氮氮雙鍵具有很高的化學活性, 其一般作為親核受體及氧化奪氫試劑參與反應,是有機化學當中一類重要的化學試劑。硝酸或者氯氣合成DA

5、ED圖 2 雙氧水氧化法合成DIAD圖 1 NBS (N- 溴代丁二酰亞胺 ) 氧化法合成 DIAD制備方法 編輯由水合肼、尿素與硫酸縮合成中間體聯二脲,再經氧化反應而得成品。(1) 縮合過程: 將尿素溶于 2% 水合肼溶液, 加到反應鍋。 在攪拌下加硫酸, 使料液 pH值達到 12 ,加熱使pH 值轉為 25 ,再緩緩加入硫酸,保持pH 值 25 反應數小時后,取樣測定終點(用0.1N碘溶液滴定含肼量) 。濾出硫酸銨母液后,縮合反應生成的聯二脲,用熱水洗滌,供氧化工序用。反應方程如下:NH 2NH 2·H 2O + H 2SO 4 NH 2NH 2·H2SO 4NH 2N

6、 2·H2 SO 4 +2NH 2CONH 2 NH 2CONHNHCONH2 + (NH 4) 2SO 4(2) 氧化過程 : 將聯二脲放入反應鍋用水溶解,加入溴化鈉,通入氯氣,反應溫度控制在 30-50 ,制得的偶氮二甲酰胺先用溫水洗至中性,經離心機甩干干燥后,得成品。氧化工序對發泡劑 ADC 的產品質量和生產本影響最大。早期采用硝酸法和鉻酸法,由于成本和污染的原因,已趨于淘汰。氯氣-溴為氧化劑取代鉻鹽氧化聯二脲生產發泡劑ADC的方法,使產品成本降低很多。其他的方法還有空氣和二氧化氮氧化聯二脲,收率為84.3%;也可用電解法、過氧化氫氧化法等,氯-溴氧化法反應方程如下:NH 2C

7、ONHNHCONH2 +Cl 2 NH 2CONNCONH2 + 2HCl該法的消耗定額為:水合肼(40% ) 1160kg/t;尿素(含氮量46%) 1330kg/t;液氯800kg/t;燒堿(30% ) 2000kg/t;硫酸(98% )1140kg/t。氧化過程對偶氮二甲酰胺的質量和生產成本影響最大,氯和溴氧化法取代硝酸和鉻酸氧化降低了成本。如果采用次氯酸鈉做氧化劑與氯、溴氧化法更方便、易控,污染也較少,是有發展前途的方法。偶氮二甲酸二烷基酯被稱為Mitsunobu 試劑,偶氮二甲酸二甲酯( DMAD) 是其重要的成員之一,其中 DMAD是活性試劑,用作氫的接受體,而三苯基膦則為氧的接受

8、體,反應后生成鍵能高的P = O鍵,得到構型翻轉的產物,因此在有機合成及藥物合成中有非常重要的用途由于偶氮二甲酸二甲酯的偶氮雙鍵的缺電性,常作為原料參與反應, 在形成碳氮鍵的反應中是非常好的氮源;除此之外還可參與成環反應等。 另外偶氮二甲酸二甲酯在催化劑方面,除可作為聚合物的催化劑外,還能作為合成熱塑性合成纖維的自由基引發劑。目前偶氮二甲酸二甲酯( DMAD)的制備主要由氯甲酸甲酯先與水合肼作用,生成氫化偶氮二甲酸二甲酯,再經氧化而得。但上述方法以氯甲酸 酯為原料, 該物質是易燃液體, 一般由光氣制備,對呼吸道眼結膜有劇烈刺激作用, 對環境污染嚴重, 而且價格昂貴 ; 傳統工藝中用硝酸、 氯氣

9、氧化產生的廢氣廢液對環境也有很大污染且容易造成過氧化。偶氮二甲酰胺在氫氧化鈉的水溶液中水解,生成偶氮二甲酸鈉鹽,在相轉移催化劑等作用下偶氮二甲酸鈉鹽在水溶液中與硫酸二甲酯反應,生成偶氮二甲酸二甲酯,合成路線如下:偶氮二甲酸二異丙酯( DIAD)是一種重要的有機合成中間體,可作為環化試劑進行Mitsunobu 反應。 Mistunobu 反應是在偶氮二碳酸二乙酯( DEAD) 或 DIAD 和三苯基膦作用下,醇類化合物和含活潑氫的酸性化合物發生取代反應,形成 C O、C S、C N 和 CC 等鍵的反應。 該反應是 Mitsunobu 等于 1967年發現的, 一般在溫和的中性條件下進行, 因此

10、,該反應被廣泛用于天然產物的全合成,或者化合物的官能團轉換,應用范圍較為廣泛1。DIAD 也可用于光敏劑、聚合催化劑、殺菌劑等產品的合成;還可與烯基樹脂的液體發泡劑反應 2 ,用于制備淺色乙烯基泡沫塑料,DIAD 與塑膠混溶性好,分解產物無色、無毒、無污染、無臭味,在 40 120 范圍內可獲得高發氣量,應用前景廣闊。現有的偶氮二羧酸二烴基酯是先由氯代羧酸酯和水合肼或者肼基酯發生縮合反應制備肼二羧酸二烴基酯,肼二羧酸二烴基酯經濃硝酸、氯氣、溴素、N-溴代丁二酰亞胺 ( NBS) 等氧化劑氧化得到偶氮二羧酸二羥基酯。DIAD 合成方法是通常是氯甲酸異丙酯和水合肼反應合成肼-1 ,2- 二甲酸二異

11、丙酯,再用濃硝酸、氯氣、溴素、 NBS 等氧化劑氧化而得 9-10 。濃硝酸為氧化劑,在0 以下氧化,產生大量的氮氧化物,氮能引起水環境的富營養化,環境污染嚴重。文獻11直接用氧化劑 NBS 在吡啶環境中氧化肼酯得到產品DIAD,產率高達 90%以上,但由于溴素在水中溶解度不大,容易揮發造成大氣污染,安全性差,且成本較高。代表反應路線見圖1。采用氯氣在堿性條件下氧化肼 -1 ,2- 二甲酸二異丙酯, 用有機溶劑萃取后, 再脫除溶劑得產品 9,該方法產生大量次氯酸鈉,三廢排放高,對環境污染嚴重,不經濟環保。以苯系物為溶劑,吡啶、 NBS 試劑氧化法在常溫下制備偶氮二甲酸二烴基酯,反應條件溫和,收率高 10,溴素在水中溶解度不大,容易揮發造成大氣污染,且成本較高。本文以氯甲酸異丙酯和水合肼為原料, 制備肼 -1 ,2- 二甲酸二異丙酯 ; 雙氧水為氧化劑, 氫溴酸為催化劑,在低溫濃硫酸酸性條件下氧化肼 -1 ,

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