相转移催化法合成双环胍tbd的工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有机合成领域，涉及一种有机双环胍TBD(1，5，7-三氮杂双环[4.4.0]-癸-5-烯)合成的新工艺。
【背景技术】
[0002]1，5，7-三氮杂双环[4.4.0]-癸-5-烯(英文缩写:TBD，中文简称:双环胍)有独特的物理和化学特性，使其在众多有机及聚合反应中显示优秀的催化性能。
[0003]I, 5，7-三氮杂双环[4.4.0]-癸_5_烯(TBD)的合成方法主要有:
[0004](I)双(3-氨基丙基)胺与二氯硫化碳反应制备法。该方法缺点为反应的原料二氯硫化碳的毒性高，并且合成工艺较为繁琐。
[0005](2) 二硫化碳替代二氯硫化碳与双(3-氨基丙基)胺反应制备法。该方法缺点为二硫化碳具有较高的挥发及可燃性，并仍有较高的毒性；反应时间长(达10天)；副产物硫化氢有毒；且产物TBD提纯困难，产品纯度不高。
[0006](3)碳酸二甲酯与双(3-氨基丙基)胺反应制备法。该方法缺点为需外加脱水剂，反应时间长，反应温度高，反应条件较为苛刻，且产物纯度不高。
[0007](4)胍、氰胺与双(3-氨基丙基)胺反应制备法。该方法缺点为反应速率慢、反应温度高、产物TBD提纯困难。
[0008]因此，采用简便高效的合成工艺制备双环胍(TBD)具有重要的学术意义及实际应用价值。
【发明内容】
[0009]本发明目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种以双(3-氨基丙基)胺(APA)和胍盐酸盐(GHC)为原料，均三甲苯、水分别为两种原料的溶剂，大孔阴离子交换树脂为相转移催化剂合成双环胍TBD的新工艺。
[0010]本发明的特点为:将反应物分别溶于互不相溶的两种溶剂(均三甲苯、水)中，通过大孔阴离子交换树脂相转移催化作用，使反应可以在较低温度下快速进行。
[0011]本发明提供的相转移催化法合成双环胍TBD的工艺方法，具体合成步骤包括:
[0012](I)相转移催化剂大孔阴离子交换树脂的预处理:将适量大孔阴离子交换树脂装填入离子交换柱中，以蒸馏水洗涤至中性，然后置于干燥箱中于60?90°C干燥8?12h，冷却至室温备用。
[0013](2)向配有回流冷凝器及电动搅拌设备的反应釜中加入浓度为5?6mmol/mL GHC的水溶液、浓度为5?6mmol/mL APA的均三甲苯溶液(控制GHC:APA的摩尔比为(I?1.2):1)以及经步骤(I)预处理的大孔阴离子交换树脂树脂催化剂，在氩气保护下于80?130°C反应 3 ?10h。
[0014](3)反应完毕后，将反应混合物过滤，滤除催化剂大孔阴离子交换树脂，然后将不含树脂的反应混合物加入分液漏斗中，水油两相分离后，水液经旋蒸得淡黄色粘稠液体，将该粘稠液体用二氯甲烷萃取，萃取所得二氯甲烷液经旋蒸得无色油状液体，置于冰箱冷冻室中于-14°C冷冻8?12h，然后室温下(15?25°C )放置，至变为淡黄色固体，然后于20?40°C真空干燥36?48h得产品双环胍TBD。
[0015]产物双环胍TBD产率50?55%。
[0016]所述相转移催化剂大孔阴离子交换树脂型号为D201。
[0017]本发明的优点和有益效果:
[0018]1.反应温度低，时间短；
[0019]2.使用廉价易得，可重复使用的相转移催化剂。
【具体实施方式】
[0020]相转移催化剂大孔阴离子交换树脂的预处理:
[0021]在以下各实施例之前，首先对大孔阴离子交换树脂进行预处理，方法是:将适量大孔阴离子交换树脂装填入离子交换柱中，以蒸馏水洗涤至中性，然后置于干燥箱中于60?90 °C干燥8?12h，冷却至室温备用。
[0022]实施例1
[0023]向配备有回流冷凝器及电动搅拌设备的10mL反应釜中加入GHC的水溶液
2OmL(5mmol/mL)，APA的均三甲苯溶液20mL(5.0mmoI/mL)，经预处理的大孔阴离子交换树脂(D201)0.29g，在氩气保护及80°C下反应1h。
[0024]反应完毕后，反应混合物首先采用过滤法回收D201树脂(回收树脂经洗涤干燥后用于重复合成实验)、然后将滤除树脂的水油两相体系用分液漏斗回收油相均三甲苯。水相经旋蒸后得淡黄色粘稠液体。后者用30mL 二氯甲烷萃取，萃取液经旋蒸回收二氯甲烷后，将无色油状液体置于冰箱冷冻室中于_14°C冷冻8h，然后室温下(15?25°C )放置至变为淡黄色固体，然后于25°C真空干燥48h得产品双环胍TBD 6.96g，产率50%。
[0025]实施例2
[0026]向配备有回流冷凝器及电动搅拌设备的10mL反应釜中加入GHC的水溶液20mL (5.5mmol/mL)，APA的均三甲苯溶液20mL(5.0mmo I/mL)，经预处理的大孔阴离子交换树脂(D201)0.42g，在氩气保护及105°C下反应8h。
[0027]反应完毕后，反应混合物首先采用过滤法回收D201树脂(回收树脂经洗涤干燥后用于重复合成实验)、然后将滤除树脂的水油两相体系用分液漏斗回收油相均三甲苯。水相经旋蒸后得淡黄色粘稠液体。后者用30mL 二氯甲烷萃取，萃取液经旋蒸回收二氯甲烷后，将无色油状液体置于冰箱冷冻室中于_14°C冷冻10h，然后室温下(15?25°C)放置至变为淡黄色固体，然后于20°C真空干燥36h得产品双环胍TBD 7.1(^，产率51%。
[0028]实施例3
[0029]向配备有回流冷凝器及电动搅拌设备的10mL反应釜中加入GHC的水溶液20mL (6.0mmo I/mL)，APA的均三甲苯溶液20mL(5.0mmo I/mL)，经预处理的大孔阴离子交换树脂(D201)0.57g，在氩气保护及120°C下反应9h。
[0030]反应完毕后反应混合物首先采用过滤法回收D201树脂(回收树脂经洗涤干燥后用于重复合成实验)、然后将滤除树脂的水油两相体系用分液漏斗回收油相均三甲苯。水相经旋蒸后得淡黄色粘稠液体。后者用30mL 二氯甲烷萃取，萃取液经旋蒸回收二氯甲烷后，将无色油状液体置于冰箱冷冻室中于-14°C冷冻12h，然后室温下(15?25°C)放置至变为淡黄色固体，然后于40°C真空干燥40h得产品双环胍TBD 7.66g，产率55%。
[0031]实施例4
[0032]向配备有回流冷凝器及电动搅拌设备的10mL反应釜中加入GHC C的水溶液20mL (5.0mmo I/mL)，APA的均三甲苯溶液20mL(5.0mmo I/mL)，经预处理的大孔阴离子交换树脂(D201) 0.29g，在氩气保护及90°C下反应6h。
[0033]反应完毕后反应混合物首先采用过滤法回收D201树脂(回收树脂经洗涤干燥后用于重复合成实验)、然后将滤除树脂的水油两相体系用分液漏斗回收油相均三甲苯。水相经旋蒸后得淡黄色粘稠液体。后者用30mL 二氯甲烷萃取，萃取液经旋蒸回收二氯甲烷后，将无色油状液体置于冰箱冷冻室中于_14°C冷冻8h，然后室温下(15?25°C )放置至变为淡黄色固体，然后于25°C真空干燥48h得产品双环胍TBD 7.1(^，产率51%。
[0034]实施例5
[0035]向配备有回流冷凝器及电动搅拌设备的10mL反应釜中加入GHC的水溶液20mL (6.0mmo I/mL)，APA的均三甲苯溶液20mL(6.0mmo I/mL)，经预处理的大孔阴离子交换树脂(D201)0.42g，在氩气保护及110°0下反应611。
[0036]反应完毕后反应混合物首先采用过滤法回收D201树脂(回收树脂经洗涤干燥后用于重复合成实验)、然后将滤除树脂的水油两相体系用分液漏斗回收油相均三甲苯。水相经旋蒸后得淡黄色粘稠液体。后者用30mL 二氯甲烷萃取，萃取液经旋蒸回收二氯甲烷后，将无色油状液体置于冰箱冷冻室中于_14°C冷冻10h，然后室温下(15?25°C)放置至变为淡黄色固体，然后于20°C真空干燥48h得产品双环胍TBD 7.52g，产率54%。
[0037]实施例6
[0038]向配备有回流冷凝器及电动搅拌设备的10mL反应釜中加入GHC的水溶液20mL (6.0mmo I/mL)，APA的均三甲苯溶液20mL(5.5mmol/mL)，经预处理的大孔阴离子交换树脂(D201)0.57g，在氩气保护及130°C下反应3h。
[0039]反应完毕后反应混合物首先采用过滤法回收D201树脂(回收树脂经洗涤干燥后用于重复合成实验)、然后将滤除树脂的水油两相体系用分液漏斗回收油相均三甲苯。水相经旋蒸后得淡黄色粘稠液体。后者用30mL 二氯甲烷萃取，萃取液经旋蒸回收二氯甲烷后，将无色油状液体置于冰箱冷冻室中于_14°C冷冻12h，然后室温下(15?25°C)放置至变为淡黄色固体，然后于40°C真空干燥48h得产品双环胍TBD 7.38g，产率53%。
【主权项】
1.一种相转移催化法合成双环胍TBD的工艺方法，该方法以双(3-氨基丙基)胺(APA)和胍盐酸盐(GHC)为原料，均三甲苯、水分别为两种原料的溶剂，大孔阴离子交换树脂为相转移催化剂合成双环胍TBD (1，5，7-三氮杂双环[4.4.0]-癸-5-烯)；该方法的特点为:将反应物分别溶于互不相溶的两种溶剂中，通过大孔阴离子交换树脂相转移催化作用，使反应能够在较低温度下快速进行；该方法具体合成步骤包括: (1)相转移催化剂大孔阴离子交换树脂的预处理:将大孔阴离子交换树脂装填入离子交换柱中，以蒸饱水洗涤至中性，然后置于干燥箱中于60?90°C干燥8?12h，冷却至室温备用; (2)向配有回流冷凝器及电动搅拌设备的反应釜中加入浓度为5?6mmol/mLGHC的水溶液、浓度为5?6mmol/mL APA的均三甲苯溶液以及经步骤(I)预处理的大孔阴离子交换树脂催化剂，在氩气保护下于80?130°C反应3?1h ;其中控制GHC:APA的摩尔比为(I?1.2): 1，大孔阴离子交换树脂催化剂用量为GHC投料质量的3?5% ; (3)反应完毕后，将反应混合物过滤，滤除催化剂大孔阴离子交换树脂，然后将不含树脂的反应混合物加入分液漏斗中，水油两相分离后，水液经旋蒸得淡黄色粘稠液体，将该粘稠液体用二氯甲烷萃取，萃取所得二氯甲烷液经旋蒸得无色油状液体，置于冰箱冷冻室中于-14°C冷冻8?12h，然后室温下15?25°C放置，至变为淡黄色固体，然后于20?40°C真空干燥36?48h得产品双环胍TBD。
2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于:产物双环胍TBD产率50?55%。
3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于:使用廉价易得，可重复使用的大孔阴离子交换树脂为相转移催化剂，型号为D201。
【专利摘要】相转移催化法合成双环胍TBD的工艺方法。本发明提供了一种以双(3-氨基丙基)胺和胍盐酸盐为原料，大孔阴离子交换树脂为相转移催化剂在水油两相溶液中(水-均三甲苯)合成双环胍TBD(1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]-癸-5-烯)的新工艺。本发明工艺的有益特点为：反应温度低、反应时间短、工艺操作简便、所用相转移催化剂及溶剂均三甲苯可回收反复使用。
【IPC分类】C07D487-04
【公开号】CN104844608
【申请号】CN201510173429
【发明人】李弘 , 张全兴, 孙向前, 江伟, 黄伟, 李爱民
【申请人】南京大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月13日