专利名称：2,3-二甲基-2,3-二硝基丁烷的制备方法
技术领域：
本发明涉及化合物合成方法技术领域，特别涉及一种2，3- 二甲基-2，3- 二硝基丁烷(DMNB)的制备方法。
背景技术：
2，3- 二甲基-2，3- 二硝基丁烷(DMNB)是重要的有机中间体。如它具有用作炸药示踪剂等特殊功能和用途。国际民航组织(ICAO)于1991年发布文件，强制性要求在塑胶炸药中添加示踪剂便于机场爆炸物的检测，DMNB就可代替硝基甲苯作为示踪剂。另外，DMNB 是合成2-取代-1，3- 二氧-4，4，5，5-四甲基咪唑啉类物质关键原料之一，这类物质对NO 有专一捕获性能，在医学上有重要的应用；DMNB也是合成分子磁铁的主要构体各种氮氧自由基的重要原料之一。因此，研发高效、低耗、安全和绿色的DMNB合成工艺具有十分重要的
眉、ο目前用于合成DMNB的方法有Seigle L. W.和 Hass H. B. (J. Org. Chem. 1940,5 :100)报道了用 2-硝基丙烷钠盐和2-卤素-2-硝基丙烷在乙醇溶剂中反应制备DMNB的反应
Γ2 ^2 C2H5OH 0^ /CH3 H3C-C-CH3 +H3C-C-CH3 - H3C-C-C-CH3
NaXH3C NO2其中X = Cl，Br，I。反应物2-硝基丙烷钠盐先由金属钠与无水乙醇反应，再与2-硝基丙烷反应制备； 2-卤-2-硝基丙烷可通过在2-硝基丙烷的氢氧化钠溶液中加卤素而获得。当卤素分别是 Cl, Br和I时，该合成反应的转化率分别只有9^^37%和43%。Tsunoda R.等(Eur. J. Pharm. 1994,262 :55)采用了改进方案，即先将硝基丙烷与氢氧化钠溶液混合，然后在冰水冷却下慢慢滴加液溴，然后再加乙醇升温回流得到产品。此方法比较方便，收率较高，可达65 92%，但产品质量较差。如文献报道所得产品熔点只有129 130°C，还需要复杂、繁琐的后处理纯化后才能得到纯度相对高的产品，且同样要用到2-硝基丙烷、溴等剧毒物质。Jesse B. M.等(Org. Lett. 2010，12 :3522)报道了先用 2_ 硝基丙烷和 NaH 反应生成碳负离子然后再用硝酸铈铵(CAN)氧化制备生成DMNB，收率为52%。但此工艺同样要用危险的2-硝基丙烷、NaH等原料，且要用价格昂贵的CAN，也不是合适的合成工艺。综上所述，目前已知的合成DMNB方法都以2-硝基丙烷为原料，用到较多的危险化学品，对安全生产有较大的危害，都不是合适的合成工艺，且杂质多，较难纯化，原料价格高导致成本增加
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术上的不足，提供一种不使用毒性较高的原料、工艺条件温和，生产安全，成本低廉，且易于实现工业化生产的2，3-二甲基-2， 3-二硝基丁烷的制备方法。为解决上述技术问题，本发明的技术方案为一种2，3_ 二甲基-2，3_ 二硝基丁烷的制备方法，其反应过程如下将丙酮加到水中，然后加入改性TS-I催化剂，然后在一定温度下一定pH条件下同
时滴加氨和双氧水，反应式为
权利要求
1.一种2，3- 二甲基-2，3- 二硝基丁烷的制备方法，其特征在于具体合成步骤包括(1)在室温下向反应容器中加入丙酮、水、催化剂；水的用量为丙酮重量的1 5倍，催化剂的用量为丙酮重量的5 30% ；(2)边搅拌边向温度为60 90°C的反应体系中滴加氨和双氧水，加入氨保证体系pH 为8 10，所加双氧水与(1)所加丙酮的摩尔比为3 8 1 ；(3)滴加完成后，再在80 90°C度下反应0 池；(4)然后将步骤(3)的反应体系冷却至室温，过滤或离心分离出催化剂得到母液，催化剂用丙酮洗涤收集洗涤液；将洗涤液加入母液中与母液合并；(5)将上述步骤中合并的母液在不高于80°C的温度下蒸发除去体系中的丙酮；然后冷却过滤、用水洗涤得2，3- 二甲基-2，3- 二硝基丁烷。
2.根据权利要求1所述的2，3-二甲基-2，3-二硝基丁烷的制备方法，其特征在于所述的步骤(5)中还包括将冷却过滤所得滤液收集作为母液，用氯仿萃取回收母液中的丙酮肟。
3.根据权利要求1所述的2，3-二甲基-2，3-二硝基丁烷的制备方法，其特征在于步骤(1)中的催化剂为改性TS-I催化剂，其制备方法为在反应容器中加入50g水，Imol丙酮，5g TS-I催化剂，然后在反应体系温度为65 80°C下同时滴加1. Smol的氨水和Imol 的双氧水，滴加完成后保温反应0. 5h，然后离心分离出催化剂，分离出的催化剂再重复上述过程中6 10次之后，离心分离就得到改性TS-I催化剂。
4.根据权利要求1所述的2，3-二甲基-2，3-二硝基丁烷的制备方法，其特征在于步骤(1)中水的用量为丙酮重量的2 4倍。
5.根据权利要求1所述的2，3-二甲基-2，3-二硝基丁烷的制备方法，其特征在于步骤(1)中催化剂的用量为丙酮重量的10 15%。
6.根据权利要求1所述的2，3-二甲基-2，3-二硝基丁烷的制备方法，其特征在于步骤O)中的氨为气态氨或工业氨水，或其它浓度的氨。
7.根据权利要求1所述的2，3-二甲基-2，3-二硝基丁烷的制备方法，其特征在于步骤O)中滴加双氧水时反应体系的温度维持在80 90°C。
8.根据权利要求1所述的2，3-二甲基-2，3-二硝基丁烷的制备方法，其特征在于步骤O)中反应体系的pH为9 10。
9.根据权利要求1所述的2，3-二甲基-2，3- 二硝基丁烷的制备方法，其特征在于步骤O)中双氧水与丙酮的摩尔比为4 6 1。
10.根据权利要求1所述的2，3-二甲基-2，3- 二硝基丁烷的制备方法，其特征在于 步骤(3)中滴加完后的反应时间为0. 5 lh。
全文摘要
本发明公开一种2，3-二甲基-2，3-二硝基丁烷的制备方法，合成步骤在室温下向反应容器中加入丙酮、水、催化剂；边搅拌边向温度为60～90℃的反应体系中滴加氨和双氧水，加入氨保证体系pH为8～10，所加双氧水与所加丙酮的摩尔比为3～8∶1；滴加完成后，再在80～90℃度下反应0～2h；然后将反应体系冷却至室温，过滤或离心分离出催化剂得到母液，催化剂用丙酮洗涤收集洗涤液；将洗涤液加入母液中合并；将上述合并的母液在不高于80℃的温度下蒸发除去体系中的丙酮；然后冷却过滤、用水洗涤得目标产物。本发明具有不使用毒性较高的原料、工艺条件温和，生产安全，成本低廉，且易于实现工业化生产的优点。
文档编号C07C205/02GK102267914SQ20111014663
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者张胜建, 赵迎宪 申请人:浙江大学宁波理工学院