1，2，3，4－四氮唑類化合物的化學合成方法

2023-10-26 13:04:52

專利名稱：1，2，3，4－四氮唑類化合物的化學合成方法
技術領域：
本發明涉及一種1，2，3，4-四氮唑類化合物的化學合成方法。
背景技術：
1，2，3，4-四氮唑類化合物廣泛應用於農藥、醫藥和染料的合成，具有很高的實用價值。
現有技術中，1，2，3，4-四氮唑類化合物的化學合成是以胺或胺鹽催化劑在有機溶劑中製備。如US 4,097,479提出的用1mol腈和1mol疊氮化鈉在1mol胺鹽的催化作用下反應製得。該方法需要等摩爾的胺鹽作為催化劑，反應溫度較高，而且收率普遍較低。

發明內容本發明的目的在於克服現有技術的缺點，提供一種工藝合理、反應收率高、催化劑用量少又可方便回收套用、生產成本低、環保的1，2，3，4-四氮唑類化合物的化學合成方法。
本發明所述的1，2，3，4-四氮唑類化合物為式(I)所示的互變異構化合物， 其中R1為C1～C18的飽和烷基或如通式(II)～(VII)所示的取代基，
其中R2為下列之一氫、甲基、乙基、丙基、丁基、氯、溴、碘、胺基、羥基；本發明所述的化學合成方法包括以下順序步驟(1)提供三氟甲磺酸鋅溶於水的溶液A，將如式(VIII)所示的腈與式(IX)所示的疊氮化鈉在上述的溶液A中於50～100℃下反應得反應液；(2)將步驟(1)所得反應液加酸中和，過濾得濾餅為產物，濾液為溶液B；(VIII)R1-CN(IX)NaN3式(VIII)R1定義同上所述反應的反應式如下 所述的腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1.0～4.0∶0.02～1.0，優選為1∶1.0～2.0∶0.1～1.0；所述的水與腈的重量比為2～50∶1，優選為10～30∶1。
上述合成方法中反應時間優選為1-24小時，更優選為4～24小時。
當所述的反應物腈為固體時，則在加酸中和過濾時，未反應完全的腈會殘留在濾餅即產物當中，影響產物的純度。作為本發明的優選，在步驟(1)中還將所述反應液濾過以除去未反應完全的反應物。
上述的1，2，3，4-四氮唑類化合物的化學合成方法，優選按如下步驟進行投料摩爾比為1∶1.0～2.0∶0.1～1.0的腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅加入到腈質量10～30倍的水中，升溫到50～100℃反應4～24小時，過濾，濾液用鹽酸中和至pH＝5～6，過濾得濾餅為產物。
本發明所用的催化劑可回收套用，回收利用方法為將步驟(2)中所述的溶液B直接用作步驟(1)中所述的溶液A。
本發明所述的化學合成方法與現有技術相比，有益效果體現在1.反應收率高(一般在80％以上)、生產成本低；2.工藝路線先進、反應條件溫和；3.催化劑用量少、且可回收套用、基本無三廢。
4.水作為溶劑可以最大限度的避免有機溶劑的使用和汙染。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，但本發明的保護範圍並不限於此。
實施例1腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.1，腈為苄腈，水用量為腈質量的10倍。
在裝有溫度計、回流冷凝管和機械攪拌的150ml四口燒瓶內，加入水100g，苄腈10.3g(0.1mol)，疊氮化鈉6.5g(0.1mol)，三氟甲磺酸鋅3.63g(10mmol)，加熱至回流(100℃)，回流4小時。反應完畢，冷卻至室溫，用濃鹽酸中和至pH＝5。過濾，收集所析出的白色固體，得5-苯基-1H-四氮唑13.4g，收率90％，純度98.2％，熔點215℃。
實施例2腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶1，腈為苄腈，水用量為腈質量的10倍。苄腈10.3g(0.1mol)，疊氮化鈉6.5g(0.1mol)，三氟甲磺酸鋅36.3g(0.1mol)，反應溫度為90℃。
其它同實施例1，得5-苯基-1H-四氮唑14.1g，收率95％，純度98.3％，熔點215℃。
實施例3腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.5，腈為苄腈，水用量為腈質量的30倍。苄腈10.3g(0.1mol)，疊氮化鈉6.5g(0.1mol)，三氟甲磺酸鋅18.2g(50mmol)，反應時間為6小時。
其它同實施例1，得5-苯基-1H-四氮唑13.8g，收率93％，純度98.5％，熔點215℃。
實施例4腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶2∶0.1，腈為苄腈，水用量為腈質量的20倍。苄腈10.3g(0.1mol)，疊氮化鈉13g(0.2mmol)，三氟甲磺酸鋅3.63g(10mmol)。反應時間為8小時。
其它同實施例1，得5-苯基-1H-四氮唑12.7g，收率85％，純度97.8％，熔點215℃。
實施例5腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶4∶0.02，腈為苄腈，水用量為腈質量的50倍。苄腈10.3g(0.1mol)，疊氮化鈉26g(0.4mol)，三氟甲磺酸鋅3.63g(10mmol)。
其它同實施例1，得5-苯基-1H-四氮唑13.2g，收率89％，純度98.2％，熔點215℃實施例6腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.6；腈為對硝基苄腈，用量為14.8g(0.1mol)；水用量為腈質量的20倍。反應時間為15小時。
其它同實施例1，得5-(4-硝基苯基)-1H-四氮唑18.1g，收率80％，純度84.5％，熔點220℃。
實施例7腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶2∶0.3；腈為β-氰基萘，用量為15.3g(0.1mol)；水用量為腈質量的10倍。
其它同實施例1，得5-(2-萘基)-1H-四氮唑18.6g，收率81％，純度85.5％，熔點204℃。
實施例8腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.1；腈為對硝基苄腈，用量為14.8g(0.1mol)；水用量為腈質量的30倍。
其它同實施例1，得5-(4-硝基苯基)-1H-四氮唑17.9g，收率81％，純度86.4％，熔點220℃。
實施例9腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶3∶0.4；腈為乙腈，用量為4.1g(0.1mol)；水用量為腈質量的40倍。
其它同實施例1，得5-甲基-1H-四氮唑6.6g，收率78％，純度99.0％，熔點146℃。
實施例10腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.1；腈為2-氰基吡啶，用量為10.4g(0.1mol)；水用量為腈質量的20倍。
其它同實施例1，得5-(2-吡啶基)-1H-四氮唑12.3g，收率82％，純度98.3％，熔點211℃。
實施例11腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.5；腈為十二腈，用量為18.1(0.1mol)；水用量為腈質量的20倍，反應溫度為70℃。
其它同實施例1，得5-十一烷基-1H-四氮唑17.1g，收率75％，純度98.1％，熔點206℃。
實施例12腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.1，腈為苄腈，水用量為腈質量的10倍。
在裝有溫度計、回流冷凝管和機械攪拌的150ml四口燒瓶內，加入水100g，苄腈10.3g(0.1mol)，疊氮化鈉6.5g(0.1mol)，三氟甲磺酸鋅3.63g(10mmol)，加熱至回流(100℃)，回流4小時。反應完畢，冷卻至室溫，過濾，除去未反應的原料腈，濾液水層用濃鹽酸中和至pH＝5。過濾，收集所析出的白色固體，得5-苯基-1H-四氮唑13.14g，收率90％，純度99.6％，熔點215℃。
實施例13
腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶1，腈為苄腈，水用量為腈質量的10倍。苄腈10.3g(0.1mol)，疊氮化鈉6.5g(0.1mol)，三氟甲磺酸鋅36.3g(0.1mol)。
其它同實施例12，得5-苯基-1H-四氮唑13.9g，收率95％，純度99.7％，熔點215℃。
實施例14腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.5，腈為苄腈，水用量為腈質量的10倍。苄腈10.3g(0.1mol)，疊氮化鈉6.5g(0.1mol)，三氟甲磺酸鋅18.2g(50mmol)。
其它同實施例12，得5-苯基-1H-四氮唑13.6g，收率93％，純度99.5％，熔點215℃。
實施例15腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶2∶0.1，腈為苄腈，水用量為腈質量的10倍。苄腈10.3g(0.1mol)，疊氮化鈉13g(0.2mmol)，三氟甲磺酸鋅3.63g(10mmol)。
其它同實施例12，得5-苯基-1H-四氮唑14.2g，收率97％，純度99.8％，熔點215℃。
實施例16腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶4∶0.1，腈為苄腈，水用量為腈質量的10倍。苄腈10.3g(0.1mol)，疊氮化鈉26g(0.4mol)，三氟甲磺酸鋅3.63g(10mmol)。
其它同實施例12，得5-苯基-1H-四氮唑14.3g，收率98％，純度99.7％，熔點215℃實施例17腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.1；腈為對硝基苄腈，用量為14.8g(0.1mol)；水用量為腈質量的10倍。反應時間為2小時。
其它同實施例12，得5-(4-硝基苯基)-1H-四氮唑17.6g，收率92％，純度99.7％，熔點220℃。
實施例18腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶2∶0.1；腈為β-氰基萘，用量為15.3g(0.1mol)；水用量為腈質量的10倍。
其它同實施例12，得5-(2-萘基)-1H-四氮唑17.8g，收率91％，純度99.7％，熔點204℃。
實施例19腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶3∶0.1；腈為乙腈，用量為4.1g(0.1mol)；水用量為腈質量的10倍。反應時間為1小時。
其它同實施例12，得5-甲基-1H-四氮唑6.72g，收率80％，純度99.1％，熔點146℃。
實施例20腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶2∶0.1；腈為正辛腈，用量為12.5(10mmol)；水用量為腈質量的10倍。反應時間為24小時。
其它同實施例12，得5-庚基-1H-四氮唑13.3g，收率78％，純度99.2％，熔點36℃。
實施例21腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0..02；腈為2-氰基吡啶，用量為10.4g(0.1mol)；水用量為腈質量的10倍。
其它同實施例12，得5-(2-吡啶基)-1H-四氮唑13.5g，收率92％，純度99.0％，熔點211℃。
實施例22腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.1；腈為2-氰基呋喃，用量為9.3g(0.1mol)；水用量為腈質量的10倍。反應時間為10小時。
其它同實施例12，得5-(2-呋喃基)-1H-四氮唑13.4g，收率88％，純度99.6％，熔點166℃。
實施例23水用量為腈質量的20倍。
其它同實施例12，得5-苯基-1H-四氮唑13g，收率89％，純度99.5％，熔點215℃。
實施例24水用量為腈質量的40倍。
其它同實施例12，得5-苯基-1H-四氮唑12.8g，收率88％，純度99.8％，熔點215℃。
實施例25反應溫度為50℃。
其它同實施例12，得5-苯基-1H-四氮唑11.7g，收率80％，純度99.5％，熔點215℃。
實施例26反應溫度為70℃。
其它同實施例12，得5-苯基-1H-四氮唑12.3g，收率84％，純度99.1％，熔點215℃。
實施例27反應溫度為90℃。
其它同實施例12，得5-苯基-1H-四氮唑12.7g，收率87％，純度99.3％，熔點215℃。
實施例28反應時間為12小時。
其它同實施例12，得5-苯基-1H-四氮唑13.4g，收率92％，純度99.4％，熔點215℃。
實施例29反應時間為24小時。
其它同實施例12，得5-苯基-1H-四氮唑13.7g，收率94％，純度99.6％，熔點215℃。
實施例30腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.1；腈為十二腈，用量為18.1(0.1mol)；水用量為腈質量的20倍，反應溫度為70℃。
其它同實施例12，得5-十一烷基-1H-四氮唑16.8g，收率75％，純度99.5％，熔點206℃。
實施例31腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.5；腈為對氯苄腈，用量為13.8g(0.1mol)；水用量為腈質量的15倍。
其它同實施例1，得5-(4-氯苯基)-1H-四氮唑15.0g，收率83％，純度99.1％，熔點247-248℃。
實施例32腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶1∶0.1；腈為2-氯-3-氰基吡啶，用量為13.8g(0.1mol)；水用量為腈質量的20倍。
其它同實施例12，得5-[3-(2-氯)-吡啶基]-1H-四氮唑12.7g，收率70％，純度99.4％，熔點219-221℃。
實施例33腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的投料摩爾比為1∶2∶0.2，腈為2-噻吩乙腈，用量為12.4g(0.1mol)；水用量為腈質量的20倍。
其它同實施例12，得5-(2-噻吩甲基)-1H-四氮唑13.5g，收率81％，純度99.6％，熔點204-207℃。
權利要求
1.一種如式(I)所示的1，2，3，4-四氮唑類化合物的化學合成方法， 其中R1為C1～C18的飽和烷基或如通式(II)～(VII)所示的取代基， 其中R2為下列之一氫、甲基、乙基、丙基、丁基、氯、溴、碘、胺基、羥基；其特徵在於包括以下順序步驟(1)提供三氟甲磺酸鋅溶於水的溶液A，將如式(VIII)所示的腈與式(IX)所示的疊氮化鈉在上述的溶液A中於50～100℃下反應得反應液；(2)將步驟(1)所得反應液加酸中和，過濾得濾餅為產物，濾液為溶液B；(VIII) R1-CN (IX) NaN3式(VIII)R1定義同上。
2.按權利要求1所述的化學合成方法，其特徵在於所述的腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的摩爾比為1∶1.0～4.0∶0.02～1.0。
3.按權利要求2所述的化學合成方法，其特徵在於所述的水與腈的重量比為2～50∶1。
4.按權利要求3所述的化學合成方法，其特徵在於所述的步驟(1)還將所述反應液濾過。
5.按權利要求2～4之一所述的化學合成方法，其特徵在於所述的腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅的摩爾比為1∶1.0～2.0∶0.1～1.0。
6.按權利要求5所述的化學合成方法，其特徵在於所述的水與腈的重量比為10～30∶1。
7.按權利要求1～4之一所述的化學合成方法，其特徵在於反應時間為1～24小時。
8.按權利要求7所述的化學合成方法，其特徵在於反應時間為4～24小時。
9.按權利要求1～4之一所述的化學合成方法，其特徵在於步驟(2)過濾所得的溶液B用作步驟(1)中所述的溶液A。
10.按權利要求8所述的化學合成方法，其特徵在於摩爾比為1∶1.0～2.0∶0.1～1.0的腈、疊氮化鈉、三氟甲磺酸鋅加入到質量為腈10～30倍的水中，升溫到50～100℃反應4～24小時，過濾，濾液用鹽酸中和至pH＝5～6，過濾得濾餅為產物。
全文摘要
一種1，2，3，4－四氮唑類化合物的化學合成方法，包括以下順序步驟(1)提供三氟甲磺酸鋅溶於水的溶液A，將腈與疊氮化鈉在上述的溶液A中於50～100℃下反應得反應液；(2)將步驟(1)所得反應液加酸中和，過濾得濾餅為產物，濾液為溶液B。本發明所述的化學合成方法有益效果體現在反應收率高(一般在80％以上)、生產成本低；工藝路線先進、反應條件溫和；催化劑用量少、且可回收套用、基本無三廢；水作為溶劑可以最大限度的避免有機溶劑的使用和汙染。
文檔編號C07D257/04GK1718574SQ20041005277
公開日2006年1月11日 申請日期2004年7月9日 優先權日2004年7月9日
發明者蘇為科, 金燦 申請人:浙江工業大學