本發明屬于雙苯并咪唑技術領域,具體涉及一種合成1h,1'h-(2,2'-雙苯并咪唑)-5,5'-二胺的方法。
背景技術:
苯并咪唑是一種含有兩個氮原子的苯并雜環化合物,苯并咪唑衍生物及其金屬配合物具有良好的生物活性和特殊的化學性能,既可用于藥物的合成,也可用于聚合物的制備。苯并咪唑類聚合物具有優異的機械性能、耐化學腐蝕性、耐高溫性、抗燃性,在航空航天和高性能電子材料方面應用廣泛。
1h,1'h-(2,2'-雙苯并咪唑)-5,5'-二胺是一種用于高分子合成的新型苯并咪唑類二胺單體,可用于合成新型聚酰亞胺、聚酰胺、聚醚、有機硅類聚合物。
“moleculardockingstudiesandsynthesisofnovelbisbenzimidazolederivativesasinhibitorsofα-glucosidase”,musa?zil等,《bioorganic&medicinalchemistry》,第24期,第5103~5114頁,2016年,公開了一種用4-硝基鄰苯二胺與草酸在多聚磷酸的條件下合成1h,1'h-5,5'-二硝基-(2,2'-雙苯并咪唑)的方法,該方法在制備過程中會產生了大量酸性廢水,污染嚴重,不適合工業化生產。
技術實現要素:
本發明的目的在于解決上述問題,提供一種對環境污染較小、適合工業化生產的合成1h,1'h-(2,2'-雙苯并咪唑)-5,5'-二胺的方法。
實現本發明目的的技術方案是:一種合成1h,1'h-(2,2'-雙苯并咪唑)-5,5'-二胺的方法,具有以下步驟:
a、由草酰氯與2,4-二硝基苯胺經縮合反應得到n,n’-雙(2,4-二硝基苯基)草酰胺;
b、n,n’-雙(2,4-二硝基苯基)草酰胺經催化加氫得到n,n’-雙(2,4-二氨基苯基)草酰胺;
c、n,n’-雙(2,4-二氨基苯基)草酰胺經脫水環合得到1h,1'h-(2,2'-雙苯并咪唑)-5,5'-二胺。
具體合成路線如下:
上述步驟a是在縛酸劑的存在下進行的;所述縛酸劑為三乙胺、二異丙基乙胺、吡啶、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀中的一種或多種。
上述步驟a是在有機溶劑的存在下進行的;所述有機溶劑為二氯乙烷、二氯甲烷、苯、甲苯、氯仿、四氯化碳、四氫呋喃中的一種或多種。
上述步驟b的催化加氫采用的加氫催化劑為鈀炭、鉑炭、活性鎳、銠碳中的一種或多種。
上述步驟b是在有機溶劑的存在下進行的;所述有機溶劑為四氫呋喃、乙醇、甲醇、異丙醇、二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基乙酰胺(dmac)、n-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、苯、甲苯、二甲苯中的一種或多種。
上述步驟b的反應溫度為0~150℃,優選為50~60℃。
上述步驟b的反應壓力為0.1~3mpa,優選為0.6~0.9mpa。
上述步驟c是在有機溶劑的存在下進行的;所述有機溶劑為n-甲基吡咯烷酮、乙醇、乙酸、異丙醇、甲醇、二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基乙酰胺(dmac)中一種或幾種。
上述步驟c的反應溫度為60~300℃。
本發明具有的積極效果:本發明的合成路線較短,原料價廉易得,工藝安全性高,操作簡便,生產成本較低,反應收率較高,尤其是對環境污染較小,從而適合工業化生產。
具體實施方式
(實施例1)
本實施例合成1h,1'h-(2,2'-雙苯并咪唑)-5,5'-二胺的方法具有以下步驟:
a、向反應瓶中加入600g的四氫呋喃、33g的三乙胺以及55g的2,4-二硝基苯胺,降溫至5±1℃,滴加19g的草酰氯,2~3h滴完,滴完后升溫至15±1℃,反應至完全。
降溫至0~5℃,向反應體系中加水10g,減壓濃縮回收四氫呋喃,再加水250g、甲醇50g,調整溫度50~60℃,攪拌2h,冷卻結晶,過濾,干燥,得到59.9g的n,n’-雙(2,4-二硝基苯基)草酰胺,收率為95.3%,純度為99.1%(hplc),熔點為171~174℃。
b、向高壓釜中加入42g的n,n’-雙(2,4-二硝基苯基)草酰胺、100ml的dmf、100ml的甲醇以及3g的活性鎳催化劑,先用氮氣置換三次,然后充入氫氣至壓力為0.6~0.8mpa,將溫度控制在50~60℃,保溫保壓至反應完全。
反應結束后,過濾回收催化劑,濾液冷卻析晶,過濾,80~85℃真空干燥,得到28.8g的n,n’-雙(2,4-二氨基苯基)草酰胺,收率為96.0%,純度為99.2%(hplc)。
c、氮氣保護下,向反應瓶中加入60g的n,n’-雙(2,4-二氨基苯基)草酰胺,升溫至245±5℃,反應至完全。
降溫,將反應物料加入到沸騰的正丁醇中,降溫結晶,過濾,干燥,得到47.5g的1h,1'h-(2,2'-雙苯并咪唑)-5,5'-二胺,收率為90.0%,純度為99.3%(hplc),熔點為362~365℃。
(實施例2)
本實施例合成1h,1'h-(2,2'-雙苯并咪唑)-5,5'-二胺的方法具有以下步驟:
a、向反應瓶中加入580ml的二氯甲烷、36.5g的二異丙基乙胺以及50g的2,4-二硝基苯胺,降溫至5±1℃,滴加17.1g的草酰氯,2~3h滴完,滴完后升溫至15±1℃,反應至完全。
降溫至0~5℃,向反應體系中加水180g,調整溫度20~30℃,攪拌1h,減壓濃縮回收二氯甲烷,冷卻結晶,過濾,干燥,得到53.9g的n,n’-雙(2,4-二硝基苯基)草酰胺,收率為95.3%,純度為99.2%(hplc),熔點為172~175℃。
b、向高壓釜中加入37.8g的n,n’-雙(2,4-二硝基苯基)草酰胺、100ml的dmf以及0.8g的5wt%鈀炭催化劑,先用氮氣置換三次,然后充入氫氣至壓力為0.6~0.9mpa,將溫度控制在50~58℃,保溫保壓至反應完全。
反應結束后,過濾回收催化劑,將濾液加入到160ml水中,結晶,過濾,80~85℃真空干燥,得到25.9g的n,n’-雙(2,4-二氨基苯基)草酰胺,收率為95.9%,純度為99.5%(hplc)。
c、氮氣保護下,向反應瓶中加入60g的n,n’-雙(2,4-二氨基苯基)草酰胺以及120ml的n-甲基吡咯烷酮,升溫至200±5℃,反應至完全。
減壓濃縮回收溶劑,將剩余物料加入到120ml乙酸乙酯中,降溫結晶,過濾,50~60℃真空干燥,得到46.5g的1h,1'h-(2,2'-雙苯并咪唑)-5,5'-二胺,收率為88.1%,純度為99.2%(hplc),熔點為361~364℃。
(實施例3)
本實施例合成1h,1'h-(2,2'-雙苯并咪唑)-5,5'-二胺的方法具有以下步驟:
a、向反應瓶中加入600g的甲苯、25g的吡啶以及55g的2,4-二硝基苯胺,降溫至5±1℃,滴加19.1g的草酰氯,2~3h滴完,滴完后升溫至15±1℃,反應至完全。
降溫至0~5℃,向反應體系中加水250g,調整溫度50~60℃,攪拌2h,冷卻結晶,過濾,干燥,得到58.6g的n,n’-雙(2,4-二硝基苯基)草酰胺,收率為92.8%,純度為99.3%(hplc),熔點為172.5~175℃。
b、向高壓釜中加入42g的n,n’-雙(2,4-二硝基苯基)草酰胺、100ml的dmac、100ml的乙醇以及1.3g的3wt%鈀炭催化劑,先用氮氣置換三次,然后充入氫氣至壓力為0.6~0.8mpa,將溫度控制在50~60℃,保溫保壓至反應完全。
反應結束后,過濾回收催化劑,濾液冷卻析晶,過濾,80~85℃真空干燥,得到28.8g的n,n’-雙(2,4-二氨基苯基)草酰胺,收率為96.0%,純度為99.4%(hplc)。
c、氮氣保護下,向反應瓶中加入60g的n,n’-雙(2,4-二氨基苯基)草酰胺、90ml的冰乙酸以及90ml的乙醇,升溫至回流,反應至完全。
減壓濃縮回收溶劑,將剩余物料加入到120ml水中,控制溫度25±1℃℃,滴加1n氫氧化鈉調節ph至9~10,降溫結晶,過濾,60~70℃真空干燥,得到48.0g的1h,1'h-(2,2'-雙苯并咪唑)-5,5'-二胺,收率為90.9%,純度為99.4%(hplc),熔點為363~366℃。