一種1‑羥基芘的製備方法與流程
2023-06-03 02:59:36
本發明涉及精細化工領域，尤其涉及一種1-羥基芘的製備方法。
背景技術：
1-羥基芘是一種重要的化工中間體，它在新材料領域尤其在COPNA樹脂方面有著重要的應用，這類樹脂性能好，與石墨相容性好，耐高溫，可焙燒，比重小、耐腐蝕、耐熱衝擊、傳熱性好、良好的自潤滑性等，明顯優於簡單苯環的酚醛樹脂和聚醯亞胺樹脂；另外這類樹脂有著優異的滑動性能，在摩擦材料中可作為重要的粘結劑。此外，1-羥基芘也是一種普遍存在的多環芳烴代謝產物，大量實驗表明：1-羥基芘的濃度與人體接觸多環芳烴劑量之間有著明顯的劑量-效應關係，因此，1-羥基芘作為多環芳烴暴露的生物標誌物來綜合評價人體對多環芳烴的內暴露情況和風險程度已被國際研究廣泛關注。
1-羥基芘的製備主要方法有：
一、 1-溴芘在高溫高壓下鹼解，需要用特種設備，能耗高，收率低，操作繁瑣，安全隱患大，不利於產業化；
二、 芘醯基化、氧化、水解，這種方法反應雜質較多，收率較低，產品質量是瓶頸，無法提供滿足高純材料性能的質量要求。
技術實現要素：
鑑於目前技術存在的上述不足，本發明提供一種1-羥基芘的製備的替代方法。特別地，本發明的目的是，如本文所述的，提供如本文所述的1-溴芘為初始化合物，製備1-羥基芘的新的替代方法。不僅為新材料領域COPNA樹脂方面擴展廣泛的高性能場合應用，同時為開發可用於醫藥產品的中間體的替代路徑提供了尋找方法的手段。這些方法例如從經濟學角度、從技術角度來看具有優勢，尤其對於大規模生產而言。本發明所述方法製備的1-羥基芘含量99%，收率達到88%以上。
本發明1-羥基芘的結構式為：
本發明提供的技術方案如下：
一種1-羥基芘的製備方法，其化學反應式為：
其中：R1為甲基、乙基、丙基、丁基、苄基等多種烷烴的任一一種；
HR-R2為含末端巰基的胺基酸化合物，即 2-氨基-3-巰基丙酸，2-氨基-4-巰基丁酸，2-氨基-5-巰基戊酸（包括對應的末端巰基胺基酸異構體）中的任一一種。
包括以下步驟：
將烷基醇鈉溶液升溫回流，加入1-溴芘進行反應後，降溫、離心乾燥得到1-烷氧基芘；
將1-烷氧基芘與含末端巰基的胺基酸化合物，在無機強鹼條件下，升溫反應，經純化乾燥後得到1-羥基芘。
作為本發明的優選技術方案，所述將烷基醇鈉溶液升溫回流，加入1-溴芘進行反應後，降溫、離心乾燥得到1-烷氧基芘的步驟包括：
在氮氣保護，在反應釜中烷基醇鈉溶液，升溫至回流，分批加入1-溴芘，每0.5-2小時加一批，加完後反應10-15小時，減壓回收烷基醇，降溫至40-50℃，加入冰水中攪拌，離心，減壓乾燥得1-烷氧基芘。
作為本發明的優選技術方案，所述將1-烷氧基芘與含末端巰基的胺基酸化合物，在無機強鹼條件下，升溫反應，經純化乾燥後得到1-羥基芘的步驟包括：
將1-烷氧基芘加入到DMSO中，攪拌溶解，再加入含末端巰基的胺基酸化合物，氫氧化鈉，升溫至120-170℃，反應2-3小時，然後減壓回收DMSO ，降溫至20-30℃，加入甲苯和水，靜置分層，水相控溫小於30℃，緩慢加入25%鹽酸，調節PH小於3.5，析出固體，離心得粗品，水洗，用甲苯重結晶，離心，乾燥得淺黃至類白固體為1-羥基芘。
作為本發明的優選技術方案，所述在反應釜中烷基醇鈉溶液，升溫至回流，分批加入1-溴芘，每0.5-2小時加一批，加完後反應10-15小時的步驟中：
優選分批次數不超過2-4批；優選加入1-溴芘的間隔時間為1小時；優選反應時間為12小時。
作為本發明的優選技術方案，所述烷基醇鈉的烷基R1為：甲基、乙基、丙基、丁基、苄基等多種烷烴基中的一種，包括其異構體，還包括各個基團的組合。
作為本發明的優選技術方案，所述含末端巰基的胺基酸化合物為 2-氨基-3-巰基丙酸，2-氨基-4-巰基丁酸，2-氨基-5-巰基戊酸（包括對應的末端巰基胺基酸異構體）中的任一一種，還包括它們之間的組合。
本發明的一種1-羥基芘的製備方法具有以下有益效果：1、本發明通過控制反應條件，提高轉化率，得到較高純度的產品（GC＞99%），收率為88%以上。2、本發明製備方法簡單，反應條件溫和，收率高，便於工業化生產。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
實施例1：一種1-羥基芘的製備方法，包括以下步驟：
步驟S1：將烷基醇鈉溶液升溫回流，加入1-溴芘進行反應後，降溫、離心乾燥得到1-烷氧基芘，其中在該步驟中，烷基醇鈉溶液為本合成路線中，前序合成中需要添加的，具體為在氮氣保護條件下，在反應釜中將烷基醇鈉溶液，升溫至回流，分批加入1-溴芘，每0.5-2小時加一批，加完後反應10-15小時。
步驟S2：待反應釜中反應完畢，進行減壓操作回收烷基醇，緩慢降溫至40-50℃，加入冰水中攪拌，離心，減壓乾燥得1-烷氧基芘。
步驟S3：將1-烷氧基芘加入到DMSO中，攪拌溶解，再加入含末端巰基的胺基酸化合物，氫氧化鈉，升溫至120-170℃，反應2-3小時。
步驟S4：待反應完畢然後減壓回收DMSO ，降溫至20-30℃，加入甲苯和水，靜置分層，水相控溫小於30℃，緩慢加入25%鹽酸，調節PH小於3.5，析出固體，離心得粗品，水洗，用甲苯重結晶，離心，乾燥得淺黃至類白固體為1-羥基芘。。
在本發明中，以1-溴芘為起始原料，加醇鈉溶液烷氧基化，得到1-烷氧基芘；脫烷基的條件為用氫氧化鈉並控溫至120-170℃2-3小時，但是並不限於使用氫氧化鈉。
以下提供具體實施例來進一步闡述本發明。
實施例2：一種1-羥基芘的製備方法，包括以下步驟：氮氣保護條件下，反應釜中加入30%甲醇鈉甲醇溶液340kg，升溫至回流，分三批加入1-溴芘170kg，每1小時加一批，加完後反應12小時，減壓回收甲醇，降溫至40-45℃，加入冰水中攪拌，離心，減壓乾燥得134.3kg，收率95.2%。
將1-甲氧基芘134.3kg加入到DMSO 390kg中，攪拌溶解，再加入半胱氨酸（2-氨基-3-巰基丙酸）90kg，氫氧化鈉100kg，升溫至120-130℃，反應2小時，然後減壓回收DMSO 200kg，降溫至20-22℃，加入500kg甲苯和600kg水，靜置分層，水相控溫20-23℃，緩慢加入25%鹽酸，調節PH於1.8-2.2，析出固體，離心得粗品，水洗，200kg甲苯重結晶，離心，乾燥得淺黃至類白固體114.2kg，含量99%（GC），收率93%。
實施例3：一種1-羥基芘的製備方法，包括以下步驟：氮氣保護條件下，反應釜中加入30%乙醇鈉乙醇溶液460kg，升溫至回流，分2批加入1-溴芘170kg，每2小時加一批，加完後反應13小時，減壓回收乙醇，降溫至42-46℃，加入冰水中攪拌，離心，減壓乾燥得141.1kg，收率93.5%。
將1-乙氧基芘141.1kg加入到DMSO 390kg中，攪拌溶解，再加入2-氨基-4-巰基丁酸103kg，氫氧化鈉100kg，升溫至130-140℃，反應2.5小時，然後減壓回收DMSO 200kg，降溫至20-25℃，加入500kg甲苯和600kg水，靜置分層，水相控溫23-28℃，緩慢加入25%鹽酸，調節PH 3-3.5，析出固體，離心得粗品，水洗，200kg甲苯重結晶，離心，乾燥得淺黃至類白固體110.8kg，含量99%（GC），收率90.2%。
實施例4：一種1-羥基芘的製備方法，包括以下步驟：氮氣保護條件下，反應釜中加入30%丙醇鈉丙醇溶液600kg，升溫至回流，分4批加入1-溴芘170kg，每0.5小時加一批，加完後反應10小時，減壓回收丙醇，降溫至44-48℃，加入冰水中攪拌，離心，減壓乾燥得148.9kg，收率92.8%。
將1-丙氧基芘148.9kg加入到DMSO 390kg中，攪拌溶解，再加入2-氨基-5-巰基戊酸115kg，氫氧化鈉100kg，升溫至140-150℃，反應3小時，然後減壓回收DMSO 200kg，降溫至20-25℃，加入500kg甲苯和600kg水，靜置分層，水相控溫25-29℃，緩慢加入25%鹽酸，調節PH 2.5-3，析出固體，離心得粗品，水洗，200kg甲苯重結晶，離心，乾燥得淺黃至類白固體109.7kg，含量99%（GC），收率89.3%。
實施例5：一種1-羥基芘的製備方法，包括以下步驟：氮氣保護條件下，反應釜中加入30%丁醇鈉丁醇溶液700kg，升溫至回流，分3批加入1-溴芘170kg，每1.5小時加一批，加完後反應14小時，減壓回收丁醇，降溫至40-50℃，加入冰水中攪拌，離心，減壓乾燥得131.5kg，收率93.2%。
將1-丁氧基芘131.5kg加入到DMSO 390kg中，攪拌溶解，再加入2-氨基-4-巰基異戊酸115kg，氫氧化鈉100kg，升溫至150-160℃，反應3小時，然後減壓回收DMSO 200kg，降溫至20-25℃，加入600kg甲苯和650kg水，靜置分層，水相控溫25-29℃，緩慢加入25%鹽酸，調節PH 2-3.0，析出固體，離心得粗品，水洗，200kg甲苯重結晶，離心，乾燥得淺黃至類白固體113.3kg，含量99%（GC），收率92.6%。
實施例6：一種1-羥基芘的製備方法，包括以下步驟：氮氣保護條件下，反應釜中加入30%苄基醇鈉苄基醇溶液880kg，升溫至回流，分3批加入1-溴芘170kg，每1小時加一批，加完後反應14小時，減壓回收苄基醇，降溫至45-50℃，加入冰水中攪拌，離心，減壓乾燥得130.5kg，收率92.5%。
將1-苄基氧基芘130.5kg加入到DMSO 390kg中，攪拌溶解，再加入半胱氨酸90kg，氫氧化鈉100kg，升溫至160-170℃，反應3小時，然後減壓回收DMSO 200kg，降溫至20-25℃，加入500kg甲苯和600kg水，靜置分層，水相控溫15-20℃，緩慢加入25%鹽酸，調節PH 1-2，析出固體，離心得粗品，水洗，200kg甲苯重結晶，離心，乾燥得淺黃至類白固體111.7kg，含量99%（GC），收率91%。
本發明通過控制反應條件，提高轉化率，得到較高純度的產品（GC＞99%），收率為80%以上。該製備方法簡單，反應條件溫和，收率高，便於工業化生產。
本發明的合成路線為：
其中：R1為甲基、乙基、丙基、丁基、苄基等多種烷烴基中的一種，包括其異構體；
HR-R2為含末端巰基的胺基酸化合物，即 2-氨基-3-巰基丙酸，2-氨基-4-巰基丁酸，2-氨基-5-巰基戊酸（包括對應的末端巰基胺基酸異構體）中的任一一種。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本領域技術的技術人員在本發明公開的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。