化 学 试 剂2010年6月
化学试剂,2010,32(6),570～572
N ,N -(R 1,R 2)
，王明刚
＊1
，袁培琳2，董润涛
1
(1.山东大学化学与化工学院，山东济南 250100;2.菏泽市经济技术开发区管委会，山东菏泽 274020)
摘要：在复合催化剂作用下,3-氯-1,2-丙二醇与氨水作用生成缩水甘油中间体，后者与不同的胺化试剂进行催化开环合成了标题化合物，比较相关文献，收率分别提高10%以上。该过程实现了“一锅法”合成，
路线简便易行，易于控制。合成的目标产物减压蒸馏纯化后，经液相谱检测纯度>99.0%，通过F T -I R ,1H N M R ,13C N M R ,M S 表征了其结构。关键词:3-氯-1,2-丙二醇；催化开环；氨基丙二醇;“一锅法”合成 中图分类号:O 622.6 文献标识码:A 文章编号:0258-3283(2010)06-0570-03
收稿日期:2009-12-01
作者简介：王枫(1986-)，男，江西吉安人，硕士生，主要从事药物中间体合成研究。
N ,N -(R 1,R 2)-3-氨基-1,2-丙二醇化合物是重要的医药、农药中间体。如3-氨基-1,2-丙二醇是合成非离子型造影剂碘海(佛)醇的重要原料。相关文献合成N ,N -(R 1,R 2)-3-氨基-1,2-丙二醇类化合物原料不同，方法各异，均以合成该类化合物的单一产物为主，且目标产物的纯度、收率不高。本文以3-氯-1,2-丙二醇为原料，与氨水作用生成缩水甘油中间体，后者在复合催化剂作用下，与胺化试剂进行开环反应 [2]
合成了该类化合物,
经纯化处理，得到了纯度较高的目标产物。比较相关文献，收率分别提高了10%以上；反应过程中的中间产物勿需分离，实现了“一锅法”合成；反应条件温和，合成路线简便易行，易于控制。合成路线如下
。
a :R 1=R 2=H ;
b :R 1=C H 3,R 2
=H ;c :R 1=R 2=C H 3;d :R 1=R 2=C 2H 5
1 实验部分
1.1 主要仪器与试剂
高压反应釜G H S -2型(威海化工器械厂);R E -5299旋转蒸发仪(予华仪器有限责任公司)；红外光谱仪、400M 超导核磁共振仪(德国B r u k e r 公司);Q -T O F 6510液相谱质谱联用仪(美国A g i l e n t 公司)。
3-氯-1,2-丙二醇、N -亚硝基二苯胺、N H 4C
l 、30%甲胺溶液、33%二甲胺溶液、二乙胺(以上试剂均为分析纯);25%氨水溶液(自制)；实验用水为去离子水。
1.2 目标化合物的合成1.
2.1 复合催化剂的制备
本实验所用复合催化剂由N -亚硝基二苯胺和N H 4C l 按物质的量比1∶0.5～2.0混合制成。1.2.2 3-氨基-1,2-丙二醇的催化合成
在2.0L 高压反应釜中，加入60.1m L (约0.72m o l )的3-氯-1,2-丙二醇、1.89g 复合催化剂及1.1L 25%氨水(7.20m o l N H 3)，缓慢升温、搅拌进行反应。温度达60℃时，补充通入12.0g N H 3(5a )，控温60～65℃反应5h 。用T L C 法跟踪原料转化情况，展开剂为V (氯仿)∶V (甲醇)∶V (醋酸)=70∶30∶2
[3]
。
反应结束后，降温、过滤回收催化剂(回收率为75%)。滤液经加热搅拌除氨，加入40%N a O H 溶液调节至p H 12.0～12.5，减压蒸除水，加入100m L 无水甲醇、5.0g 活性炭及1.0g 偏
重亚硫酸钠，控温60℃搅拌回流30m i n ，抽滤除去固体物质，蒸除滤液中的溶剂甲醇得到3-氨基-1,2-丙二醇粗产物，最终减压蒸馏收集141～152℃/665P a (文献[4]
值:125℃/270P a )的馏
分。得到目标产物(6a )52.9g ，收率80.7%(文
献
[4]
值：收率70%)，产物纯度经液相谱检测结
果为99.5%(文献[4]
值:97.5%)。
570
第32卷第6期王枫等:N,N-(R
1,R
2
)-3-氨基-1,2-丙二醇化合物的催化合成
1.2.3 N,N-(R1,R2)-3-氨基-1,2-丙二醇(6b～6d)的催化合成
在带有搅拌、温度计、回流冷凝器、恒压滴液漏斗的四口瓶中加入41.8m L(0.5m o l)的3-氯-1,2-丙二醇，缓慢滴入34.0g25%氨水(0.5m o l N H3)，其中N H4O H与3-氯-1,2-丙二醇的物质的量比为1∶1[5]，控温0～5℃[6]，搅拌反应4h，随即加入一定量的胺化试剂R1N H R2(5b～5d)及1.26g复合催
化剂，控制反应温度，搅拌反应4h。
蒸除过量的胺化试剂。过滤、回收催化剂(回收率70%～76%)。按1.2.2中描述的后处理过程得到粗产物N,N-(R1,R2)-3-氨基-1,2-丙二醇化合物，经减压蒸馏，收集一定温度/压力下的馏分，得到目标产物(6b～6d)。目标产物(6a～6d)的收率、纯度及相关反应参数参见表1。
表1 化合物6a～6d的理化性质及主要反应参数
T a b.1 P h y s i c a l p r o p e r t i e s a n d r e a c t i o n p a r a m e t e r s
f o r c o m p o u n d s6a～6d
化合物温度/℃收率/%纯度/%b.p./真空度6a60～6580.799.5141～143℃/665P a 6b35～4080.299.0121～122℃/590P a 6c50～5580.699.297.0～98.0℃/530P a 6d50～5566.699.1107～108℃/590P a 注:6a～6d:n(5a～5d)∶n(1)=10∶1、6∶1、2.5∶1、4∶1。
2 结果与讨论
所得各目标化合物6a～6d的光谱分析数据见表2。
比照化合物6a～6d结构中的相同基团，在3400c m-1附近有羟基的强吸收峰，说明产品中存在着—O H官能团;1660～1640c m-1是O—H、C—O的偶合振动吸收峰;3000～2800 c m-1为甲基、亚甲基中C—H的伸缩振动吸收峰，其强度大于3-氯-l,2-丙二醇的亚甲基的C—H伸缩振动吸收峰;1100～1035c m-1处是C—O的伸缩振动峰;1140～1180c m-1是N—C的骨架振动吸收峰,3-氯-1,2-丙二醇在此处没有吸收峰。在化合物6b～6c的I R谱图中,860～867c m-1是C H3的面内摇摆振动吸收峰，说明产品中含有大量甲基。化合物6b中721c m-1是N—H的弯曲振动吸收峰,3-氯-1,2-丙二醇在746c m-1处存在C—C1变形振动吸收峰，而化合物6a～6d的I R 谱图中均不存在此峰。红外分析表明，经反应,3-氯-1,2-丙二醇上的氯原子已为相应的胺基所取代。
表2 化合物6a～6d的光谱分析数据T a b.2 S p e c t r a l a n a l y s i s d a t a f o r c o m p o u n d s6a～6d 化合物I R(K B r),σ,c m-11H N M R(D M S O,-d6),δ
6a
3360,2928,2873,
1597,1458,1236,
1177,1079,1036,
971,671,491
2.410～2.613(m,2H,N C H2);
2.511(t,2H,J=1.6H z,N H2);
3.269～3.322(m,2H,C H2);
3.334～3.378(m,1H,C H)
6b
3322,2938,2806,
1644,1634,1471,
1455,1146,1117,
1085,1039,922,
867,721,673,586,492
2.285(s,3H,C H3);2.371～
2.419(q,H,J=6.4H z,
C H
2
C);2.446(s,1H,N H);
2.510～2.551(q,H,J=5.5
H z,N C H
2
);3.291～3.368(m,
2H,C H2);3.520～3.578(m,
1H,C H);3.820(b,2H,2O H) 6c
3385,2863,2826,
2780,1656,1462,
1327,1264,1177,
1162,1101,1040,
1007,968,935,917,
867,839,664,591,496
2.134～2.299(t,8H,J=9.6
H z,2C H
3
a n d q,J=5.9H z,
N C H
2
);3.269～3.360(m,2H,
C H
2
);3.524～3.581(m,1H,
C H);4.353～4.501(b,2H,
2O H)
6d
3420,2971,2935,
2876,2826,1642,
1462,1386,1336,
1292,1202,1168,
1036,983,938,908,
860,808,774,659
0.937～0.973(t,6H,J=7.2
H z,2C H
3
);2.297～2.538(m,
6H,N3(C H2);3.313～3.416
(m,2H,C H
2
);3.518～3.576
(m,1H,C H);4.432(b,2H,
2O H)
化合物13C N M R(D M S O,-d6),δM S(m/z) 6a
77.2654,64.4016,45.4104,(D M S O:
40.5219,40.3137,40.1052,39.8958,
39.6878,39.4782,39.2699)
H
2
N31
O H
2O H
91(M+)注6b
70.4003,65.0778,55.4188,(D M S O:
40.3714,40.1635,39.9543,39.7455,
39.5366,39.3280,39.1186),36.6120
4N
H
31
O H
2O H
105(M+) 6c
69.4210,65.3261,63.3102,46.3713,
(D M S O:40.5703,40.3611,40.1523,
39.9435,39.7347,39.5260,39.3182)
H O21
O H
3N
4
4
119(M+) 6d
69.2708,65.5390,57.1862,47.6086,
(D M S O:40.4576,40.2490,40.0402,
39.8312,39.6223,39.4138,39.2045),
12.1040
N
54
54
31
O H
2O H
147(M+)
注:M+代表化合物的分子离子峰。
化合物6a～6d的1H N M R谱图中除上表描述的数据所对应的峰形外，无其他多余峰形。3-氨基-1,2-丙二醇具有吸湿性，在化合物6a结构中的羟基氢在1H N M R谱图中无法出现。由上表中
571
化 学 试 剂2010年6月
1H N M R谱图数据可知,6a～6d谱图数据在δ3.8～4.5出现二醇中羟基的特征化学位移,δ3.3和δ2.4附近出现结构中两位置亚甲基的特征化学位移,δ3.4～3.5附近出现次甲基的特征化学位移,6a和6b谱图数据在δ2.5附近出现胺基的特征化学位移。各峰质子积分数与结构所含氢数对应。在13C N M R谱图数据中,D M S O溶剂峰为化学位移在δ39.5附近的七重峰，括号外数据按附图中C1～C5顺序对应排列。在δ70.0与δ65.0附近出现的峰分别表征了与羟基相连的次甲基碳和亚甲基碳；由于N上取代基不同，与N相连的亚甲基碳化学位移出现在δ44.8～62.3；图中δ值较小的峰，为N上取代基中烷基碳的特征峰。各质子积分数与结构所含碳数对应。综合分析数据，可以确证化合物6a～6d的化学结构。
3 结论
3.1 采用先环氧化再催化开环反应的两步合成方法，与直接胺化合成方法相比较，目标产物收率提高了10%～20%。
3.2 该反应过程用氨水取代烧碱作为反应原料，具有反应条件温和，仪器设备简单，原料易得等优点；反应设计过程中对反应条件进行了合理控制，反应虽分为两步，但主体反应只是在“一锅”内完成，易于操作及产物的后处理。该工艺路线为N,N-(R1,R2)-3-氨基-1,2-丙二醇化合物的合成提供了一种简便高效的方法。
3.3 实验中采用了N-亚硝基二苯胺与N H4C l[8,9]组成的复合催化剂。研究发现,N-亚硝基二苯胺与N H4C l组成的复合催化剂既提高了开环反应的转化率，又起到了阻止原料、中间产物及目标产物的聚合作用。
3.4 合成的目标产物经减压蒸馏纯化，由液相谱检测纯度>99.0%；目标产物经过F T-I R、1H N M R、13C N M R、M S分析，确证了其结构。
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C a t a l y t i cs y n t h e s i so fN,N-(R
1
,R
2
)-3-a m i n o-1,2-p r o-p a n e d i o l W A N GF e n g1,W A N GM i n g-g a n g＊1,Y U A NP e i-l i n2, D O N GR u n-t a o1(1.S c h o o l o f C h e m i s t r y a n dC h e m i c a l E n g i-n e e r i n g,S h a n d o n gU n i v e r s i t y,J i n a n250100,C h i n a;2.M a n-a g e m e n t C o m m i t t e e o f H e z e E c o n o m i ca n dT e c h n o l o g i c a l D e-v e l o p m e n t Z o n e,H e z e274020,C h i n a),H u a x u eS h i j i,2010, 32(6),570～572
A b s t r a c t:T h e c o m p o s i t e c a t a l y s t,w h i c h w a s m a d e b y o u r o w n l a b,w a s u s e di nt h es y n t h e s i sp r o c e s s.A ni m p r o v e d,s i m p l e
a n d e f f i c i e n t t w o-s t e p m e t h o d f o r s y n t h e s i z i n g N,N-(R
1
,R
2
)-3-a m i n e-1,2-p r o p a n e d i o li n t h ep r e s e n c eo ft h ec o m p o s i t e c a t a l y s tw a sd e v e l o p e d,w h e r e i n3-c h l o r o-1,2-p r o p a n e d i o l u s e da s t h e r a wm a t e r i a l u n d e r w e n t e p o x i d a t i o na n dc a t a l y t i c r i n g-o p e n i n gr e a c t i o n sw i t h d i f f e r e n ta m i n a t i n g r e a g e n t st o s y n t h e s i z e t h e t a r g e t c o m p o u n d s6a～6d.T h a n k s t ot h i s i m-p r o v e dm e t h o d,t h ey i e l do f e a c ht a r g e t c o m p o u n d w a si n-c r e a s e db ym o r et h a n10%c o m p a r e dw i t hr e l a t e dl i t e r a t u r e i n f o r m a t i o na n d t h e s y n t h e s i s p r o c e s s w a s r e a l i z e d i n o n e p o t. T h e p u r i t y o f e a c ht a r g e t c o m p o u n d e x c e e d e d99.0%,a s v e r i-f i e db y H P L C.T h ec a t a l y t i c s y n t h e s i s m e t h o dh a s t h ea
d v a n-t a g e o f s i m p l e o p e r a t i o na n de a s i n e s s i nc o n t r o l.T h ec a t a l y s t h a s h i g ha c t i v i t ya n d g o o d s e l e c t i v i t y.T h es e r i e so ft a r g e t c o m p o u n d s w e r ec h a r a c t e r i z e db yF T-I R,1H N M R,13C N M R a n d M S.
K e yw o r d s:3-c h l o r o-1,2-p r o p a n e d i o l;c a t a l y t i c r i n g-o p e n i n g;
a m i n o p r o p a n e d i o l;s y n t h e s i s i n o n e p o t
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