專利名稱：一種縮氨基脲的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種縮氨基脲的合成方法。
背景技術(shù)：
醛和氨基脲反應(yīng)生成的縮氨基脲是一種重要的精細(xì)化工中間體，主要用于合成尿道感染抗菌藥物呋喃坦啶。
以苯甲醛縮氨基脲的合成為例，目前，其合成工藝路線共有三種。方法一水合肼和尿素反應(yīng)得到氨基脲，再用濃鹽酸析出、分離得氨基脲鹽酸鹽，氨基脲鹽酸鹽與苯甲醛或芐叉基丙二酸二乙酯縮合得到苯甲醛縮氨基脲。縮合反應(yīng)在回流階段有大量氣泡產(chǎn)生，常造成物料上溢，粘附于器壁上，給操作帶來(lái)困難。方法二肼和三甲硅異氰酸酯反應(yīng)得到三甲基硅氨基脲，三甲基硅氨基脲與苯甲醛反應(yīng)得到苯甲醛縮氨基脲。方法三水合肼和硝基脲反應(yīng)得到氨基脲，氨基脲與苯甲醛反應(yīng)制得苯甲醛縮氨基脲。在以上三種方法中，方法一制得的氨基脲鹽酸鹽在水中的溶解度較大，只有通過(guò)蒸發(fā)、濃縮的方法獲得，能耗大，收率低、原料成本高，且由于過(guò)量的水合肼隨廢液排放造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。方法二原料之一的三甲基硅異氰酸酯依賴進(jìn)口，生產(chǎn)成本高，對(duì)規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)有很大影響。方法三所用原料硝基脲須自制，且易爆炸，對(duì)操作防護(hù)很不利，副產(chǎn)物一氧化二氮遇空氣即氧化成二氧化氮等有毒氣體，造成大氣污染。
由于目前國(guó)內(nèi)多數(shù)化工企業(yè)制造工藝比較落后，裝備水平較低，許多產(chǎn)品的生產(chǎn)仍在沿用國(guó)外60～70年代的生產(chǎn)工藝，50～60年代的設(shè)備，安全隱患大、能耗高、資源浪費(fèi)大、生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)過(guò)程的“三廢”對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，甚至直接對(duì)人體健康產(chǎn)生危害，化工“三廢”已成主要污染源之一。應(yīng)用綠色合成工藝，實(shí)現(xiàn)化工產(chǎn)品的清潔生產(chǎn)，可推動(dòng)化工產(chǎn)業(yè)的綠色改造，促進(jìn)化工產(chǎn)業(yè)的快速、可持續(xù)發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種操作簡(jiǎn)便、收率較高的綠色合成縮氨基脲的方法。
所述的縮氨基脲如式(I)所示，所述的合成方法包括如下步驟(1)水合肼和尿素于90～100℃下反應(yīng)，結(jié)束后用濃鹽酸調(diào)反應(yīng)液pH至3～4；(2)向上述反應(yīng)液中加入如式(II)的醛和離子液體，回流反應(yīng)，冷卻過(guò)濾即得目標(biāo)化合物； RCHO(II)其中式(I)和(II)中R代表芳基或雜環(huán)取代基。R優(yōu)選為下列之一苯基、對(duì)甲氧基苯基、3，4-二甲氧基苯；R還優(yōu)選為下列之一噻吩、吡咯、呋喃、烷烴、烯烴、呋喃、噻唑、吡啶、吡唑、喹啉，更優(yōu)選為呋喃或噻吩。
反應(yīng)方程式如下
所述的離子液體可以選自烷基咪唑四氟硼酸鹽、烷基咪唑醋酸鹽、芳基咪唑四氟硼酸鹽或烷基咪唑六氟磷酸鹽；所述的烷基碳原子數(shù)為C1～C18，所述的芳基碳原子數(shù)為C6～C10。離子液體優(yōu)選為C1～C10的烷基咪唑四氟硼酸鹽，最優(yōu)選為1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽。
步驟(1)中水合肼與尿素的投料摩爾比一般為1～3∶1，步驟(2)中離子液體用量按1mol醛計(jì)算為50～300ml。
步驟(2)所述反應(yīng)優(yōu)選在微波促進(jìn)下進(jìn)行。微波輻射可以使反應(yīng)時(shí)間大幅度縮短，收率明顯提高，反應(yīng)更加完全。
步驟(2)所述反應(yīng)還優(yōu)選在超聲波促進(jìn)下進(jìn)行。超聲波輻射使反應(yīng)時(shí)間大幅度縮短，收率提高，能耗減少。所述的超聲波儀器可以為各類實(shí)驗(yàn)用超聲波清洗器。
本發(fā)明用離子液體取代無(wú)水乙醇后，縮合反應(yīng)氣泡明顯減少，收率有很大提高，且操作方便，離子液體自身可以起到相轉(zhuǎn)移催化劑的作用。本發(fā)明過(guò)濾得到產(chǎn)物后，濾液用有機(jī)溶劑萃取，蒸除溶劑后，離子液體可以繼續(xù)循環(huán)使用。在采用超聲波促進(jìn)的方法時(shí)，使原來(lái)的反應(yīng)時(shí)間由2h縮短為0.5h；在采用微波輻射下反應(yīng)時(shí)，時(shí)間從3h縮短為3～30min，收率也得到了提高。
本發(fā)明所述的合成縮氨基脲綠色化學(xué)方法的有益效果主要體現(xiàn)在(1)使用離子液體，不易揮發(fā)，不易燃易爆安全性好，且對(duì)有機(jī)物和無(wú)機(jī)物均有良好的溶解性，反應(yīng)在均相條件下進(jìn)行，便于操作和處理，產(chǎn)物收率高。離子液體易回收使用。
(2)縮合反應(yīng)如使用微波加熱方式，時(shí)間明顯縮短，收率大幅度提高，純度較高，節(jié)省了能耗，利于工業(yè)化生產(chǎn)。
(3)縮合反應(yīng)如使用超聲波促進(jìn)，反應(yīng)時(shí)間縮短，收率提高。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
實(shí)施例1在離子液體中的苯甲醛縮氨基脲合成在裝有溫度計(jì)和冷凝管的100mL三口圓底燒瓶中依次加入尿素(10g，0.167mol)、50％水合肼(9g，0.09mol)，在100℃反應(yīng)4h，冷卻至室溫，用濃鹽酸調(diào)pH 3～4，滴加苯甲醛(9mL，0.085mol)和10mL 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體的混合溶液，立即有白色沉淀生成，加畢，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)2h，加熱回流1h，冷卻過(guò)濾得白色晶體，12.1g，收率95.8％，熔點(diǎn)220～221℃。濾液用二氯甲烷萃取，蒸發(fā)溶劑得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體，離子液體回收使用。
實(shí)施例2在超聲波促進(jìn)下的苯甲醛縮氨基脲合成在裝有溫度計(jì)和冷凝管的100mL三口圓底燒瓶中依次加入尿素(10g，0.167mol)、50％水合肼(9g，0.09mol)，在95℃反應(yīng)4h，冷卻至室溫，用濃鹽酸調(diào)pH 3～4，滴加苯甲醛(9mL，0.085mol)和10mL 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體的混合溶液，立即有白色沉淀生成，加畢，超聲波促進(jìn)下反應(yīng)0.5h，加熱回流1h，冷卻過(guò)濾得白色晶體，12.2g，收率96.4％，熔點(diǎn)219～220℃。濾液用二氯甲烷萃取，蒸發(fā)溶劑得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體，離子液體回收使用。
實(shí)施例3在微波輻射下的苯甲醛縮氨基脲合成在裝有溫度計(jì)和冷凝管的100mL三口圓底燒瓶中依次加入尿素(10g，0.167mol)、50％水合肼(9g，0.09mol)，在100℃反應(yīng)4h，冷卻至室溫，用濃鹽酸調(diào)pH 3～4，滴加苯甲醛(9mL，0.085mol)和10mL 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體的混合溶液，立即有白色沉淀生成，加畢，125W微波下反應(yīng)10min，冷卻過(guò)濾得白色晶體，12.4g，收率98.0％，熔點(diǎn)219～222℃。濾液用二氯甲烷萃取，蒸發(fā)溶劑得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體，離子液體回收使用。
實(shí)施例4在微波輻射下的苯甲醛縮氨基脲合成在裝有溫度計(jì)和冷凝管的100mL三口圓底燒瓶中依次加入尿素(10g，0.167mol)、50％水合肼(9g，0.09mol)，在95℃反應(yīng)3h，冷卻至室溫，用濃鹽酸調(diào)pH 3～4，滴加苯甲醛(9mL，0.085mol)和10mL 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體的混合溶液，立即有白色沉淀生成，加畢，100W微波下反應(yīng)30min，冷卻過(guò)濾得白色晶體，12.3g，收率97.2％，熔點(diǎn)220～222℃。濾液用二氯甲烷萃取，蒸發(fā)溶劑得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體，離子液體回收使用。
實(shí)施例5在離子液體中的對(duì)甲氧基苯甲醛縮氨基脲合成在裝有溫度計(jì)和冷凝管的100mL三口圓底燒瓶中依次加入尿素(10g，0.167mol)、50％水合肼(9g，0.09mol)，在95℃反應(yīng)4h，冷卻至室溫，用濃鹽酸調(diào)pH 3～4，滴加對(duì)甲氧基苯甲醛(10.32mL，0.085mol)和10mL 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體的混合溶液，立即有白色沉淀生成，加畢，室溫?cái)嚢柘路磻?yīng)2h，加熱回流1h，冷卻過(guò)濾得白色晶體，15.09g，收率99.3％，熔點(diǎn)224～226℃。濾液用二氯甲烷萃取，蒸發(fā)溶劑后得到1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體，離子液體回收使用。
實(shí)施例6在微波輻射下的對(duì)甲氧基苯甲醛縮氨基脲合成在裝有溫度計(jì)和冷凝管的100mL三口圓底燒瓶中依次加入尿素(10g，0.167mol)、50％水合肼(9g，0.09mol)，在95℃反應(yīng)4h，冷卻至室溫，用濃鹽酸調(diào)pH 3～4，滴加對(duì)甲氧基苯甲醛(10.32mL，0.085mol)和10mL1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體的混合溶液，立即有白色沉淀生成，加畢，125W微波下反應(yīng)10min，冷卻過(guò)濾得白色晶體，15.12g，收率99.5％，熔點(diǎn)225～227℃。濾液用二氯甲烷萃取，蒸發(fā)溶劑得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體，離子液體回收使用。
實(shí)施例7在微波輻射下的對(duì)甲氧基苯甲醛縮氨基脲合成在裝有溫度計(jì)和冷凝管的100mL三口圓底燒瓶中依次加入尿素(10g，0.167mol)、50％水合肼(9g，0.09mol)，在95℃反應(yīng)4h，冷卻至室溫，用濃鹽酸調(diào)pH 3～4，滴加對(duì)甲氧基苯甲醛(10.32mL，0.085mol)和10mL1-丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體的混合溶液，立即有白色沉淀生成，加畢，150W微波下反應(yīng)30min，冷卻過(guò)濾得白色晶體，14.1g，收率92.8％，熔點(diǎn)226～227℃。濾液用二氯甲烷萃取，蒸發(fā)溶劑得1-丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體，離子液體回收使用。
實(shí)施例8在微波輻射下的3，4-二甲氧基苯甲醛縮氨基脲合成在裝有溫度計(jì)和冷凝管的100mL三口圓底燒瓶中依次加入尿素(10g，0.167mol)、50％水合肼(9g，0.09mol)，在100℃反應(yīng)4h，冷卻至室溫，用濃鹽酸調(diào)pH 3～4，加入14.1g 3，4-二甲氧基苯甲醛和10mL 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體的混合溶液，立即有淡黃色沉淀生成，加畢，150W微波下反應(yīng)20min，冷卻過(guò)濾得淡黃色晶體，17.1g，收率90.3％，熔點(diǎn)197～198℃。濾液用二氯甲烷萃取，蒸發(fā)溶劑得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體，離子液體回收使用。
實(shí)施例9在微波輻射下的3，4-二甲氧基苯甲醛縮氨基脲合成在裝有溫度計(jì)和冷凝管的100mL三口圓底燒瓶中依次加入尿素(10g，0.167mol)、50％水合肼(9g，0.09mol)，在100℃反應(yīng)3h，冷卻至室溫，用濃鹽酸調(diào)pH 3～4，加入14.1g 3，4-二甲氧基苯甲醛和10mL 1-丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體的混合溶液，立即有淡黃色沉淀生成，100W微波下反應(yīng)25min，冷卻過(guò)濾得淡黃色晶體，17.3g，收率91.5％，熔點(diǎn)197～198℃。濾液用二氯甲烷萃取，蒸發(fā)溶劑得1-丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體，離子液體回收使用。
實(shí)施例10在微波輻射下的呋喃甲醛縮氨基脲合成在裝有溫度計(jì)和冷凝管的100mL三口圓底燒瓶中依次加入尿素(10g，0.167mol)、50％水合肼(9g，0.09mol)，在100℃反應(yīng)3h，冷卻至室溫，用濃鹽酸調(diào)pH 3～4，滴加呋喃甲醛(7.05mL，0.085mol)和10mL 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體的混合溶液，立即有白色沉淀生成，加畢，125W微波下反應(yīng)3min，冷卻過(guò)濾得灰白色晶體，11.7g，收率99.2％，熔點(diǎn)197～198℃。濾液用二氯甲烷萃取，蒸發(fā)溶劑得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體，離子液體回收使用。
實(shí)施例11在超聲波促進(jìn)下的呋喃甲醛縮氨基脲合成在裝有溫度計(jì)和冷凝管的100mL三口圓底燒瓶中依次加入尿素(10g，0.167mol)、50％水合肼(9g，0.09mol)，在100℃反應(yīng)3h，冷卻至室溫，用濃鹽酸調(diào)pH 3～4，滴加呋喃甲醛(7.05mL，0.085mol))和10mL 1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體的混合溶液，立即有白色沉淀生成，超聲波促進(jìn)下反應(yīng)0.5h，加熱回流1h，冷卻過(guò)濾得淡紫色晶體，10.1g，收率85.6％，熔點(diǎn)196～197℃。濾液用二氯甲烷萃取，蒸發(fā)溶劑得1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體，離子液體回收使用。
實(shí)施例12在微波輻射下的噻吩甲醛縮氨基脲合成在裝有溫度計(jì)和冷凝管的100mL三口圓底燒瓶中依次加入尿素(5g，0.084mol)、50％水合肼(4.5g，0.045mol)，在100℃反應(yīng)4h，冷卻至室溫，用濃鹽酸調(diào)pH 3～4，滴加噻吩甲醛(4.75g，0.043mol)和10mL1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體的混合溶液，立即有淡黃色沉淀生成，加畢，125W微波下反應(yīng)10min，冷卻過(guò)濾得淡黃色晶體，5.52g，收率77.1％，熔點(diǎn)225～227℃。濾液用二氯甲烷萃取，蒸發(fā)溶劑得1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體，離子液體回收使用。
實(shí)施例13在超聲波促進(jìn)下的噻吩甲醛縮氨基脲合成在裝有溫度計(jì)和冷凝管的100mL三口圓底燒瓶中依次加入尿素(5g，0.084mol)、50％水合肼(4.5g，0.045mol)，在100℃反應(yīng)4h，冷卻至室溫，用濃鹽酸調(diào)pH 3～4，滴加噻吩甲醛(4.75g，0.043mol)和10mL1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體的混合溶液，立即有淡黃色沉淀生成，加畢，超聲波促進(jìn)下反應(yīng)0.5h，加熱回流1h，冷卻過(guò)濾得淡黃色晶體，6.24g，收率87.0％，熔點(diǎn)226～228℃。濾液用二氯甲烷萃取，蒸發(fā)溶劑得1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體，離子液體回收使用。
權(quán)利要求
1.一種如式(I)的縮氨基脲的合成方法，包括如下步驟(1)水合肼和尿素于90～100℃下反應(yīng)，結(jié)束后用濃鹽酸調(diào)反應(yīng)液pH至3～4；(2)向上述反應(yīng)液中加入如式(II)的醛和離子液體，回流反應(yīng)，冷卻過(guò)濾即得目標(biāo)化合物； RCHO(II)其中式(I)和(II)中R代表芳基或雜環(huán)取代基。
2.如權(quán)利要求1所述的縮氨基脲的合成方法，其特征在于所述的R為下列之一苯基、對(duì)甲氧基苯基、3，4-二甲氧基苯。
3.如權(quán)利要求1所述的縮氨基脲的合成方法，其特征在于所述的R為下列之一噻吩、吡咯、呋喃、烷烴、烯烴、呋喃、噻唑、吡啶、吡唑、喹啉。
4.如權(quán)利要求3所述的縮氨基脲的合成方法，其特征在于所述的R為呋喃或噻吩。
5.如權(quán)利要求1所述的縮氨基脲的合成方法，其特征在于所述的離子液體為烷基咪唑四氟硼酸鹽、烷基咪唑醋酸鹽、芳基咪唑四氟硼酸鹽或烷基咪唑六氟磷酸鹽；所述的烷基碳原子數(shù)為C1～C18，所述的芳基碳原子數(shù)為C6～C10。
6.如權(quán)利要求5所述的縮氨基脲的合成方法，其特征在于所述的離子液體為C1～C10的咪唑四氟硼酸鹽。
7.如權(quán)利要求6所述的縮氨基脲的合成方法，其特征在于所述的離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽。
8.如權(quán)利要求1所述的縮氨基脲的合成方法，其特征在于步驟(1)中水合肼與尿素的投料摩爾比為1～3∶1，步驟(2)中離子液體用量按1mol醛計(jì)算為50～300ml。
9.如權(quán)利要求1～8之一所述的氨基脲的合成方法，其特征在于步驟(2)所述反應(yīng)在微波促進(jìn)下進(jìn)行。
10.如權(quán)利要求1～8之一所述的縮氨基脲的合成方法，其特征在于步驟(2)所述反應(yīng)在超聲波促進(jìn)下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種縮氨基脲的合成方法，包括如下步驟(1)水合肼和尿素于90～100℃下反應(yīng)，結(jié)束后用濃鹽酸調(diào)反應(yīng)液pH至3～4；(2)向上述反應(yīng)液中加入醛和離子液體，回流反應(yīng)，冷卻過(guò)濾即得目標(biāo)化合物。本發(fā)明所述的合成方法有益效果主要體現(xiàn)在(1)使用離子液體，不易揮發(fā)，不易燃易爆安全性好，且對(duì)有機(jī)物和無(wú)機(jī)物均有良好的溶解性，反應(yīng)在均相條件下進(jìn)行，便于操作和處理，產(chǎn)物收率高。離子液體易回收使用。(2)縮合反應(yīng)如使用微波加熱方式，時(shí)間明顯縮短，收率大幅度提高，純度較高，節(jié)省了能耗，利于工業(yè)化生產(chǎn)。(3)縮合反應(yīng)如使用超聲波促進(jìn)，反應(yīng)時(shí)間縮短，收率提高。
文檔編號(hào)C07C281/00GK1762989SQ20051006147
公開(kāi)日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月8日
發(fā)明者裴文, 孫莉, 孫孟展 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)