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CN105481782B - 一种磺胺喹噁啉的制备方法 - Google Patents

一种磺胺喹噁啉的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磺胺喹噁啉的制备方法，所述方法为：将邻苯二胺、氯乙酸、碱性离子液体和固体碱催化剂混合，在不断吹入空气的条件下，80～150℃下反应1～5小时，反应结束停止吹入空气，再加入三氯氧磷和对氨基苯磺酰胺，在80～150℃下继续反应1～3小时，反应液分离纯化，获得磺胺喹噁啉；本发明方法易操作，对反应设备要求低，对环境污染小，产物易于分离，离子液体和固体碱可重复使用，是经济实用的绿色环保技术。

Description

一种磺胺喹噁啉的制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种磺胺喹噁啉的制备方法，特别是利用固体碱和碱性离子液体作为催化剂和反应介质制备磺胺喹噁啉的方法。
(二)背景技术
磺胺喹噁啉是一种在国内需求量大的抗球虫病兽药，能够有效地预防和治疗家禽畜的球虫病同时又是禽畜生长促进剂，具有促进生长提高饲料转化率的作用。具有良好抑制球虫生长繁殖功能，作用机理是与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶，阻止二氢叶酸合成，使其难以达到蛋白质的合成，实现抑制球虫的目的。喹噁啉衍生物又是一种重要的化工中间体，被广泛用于农药、医药、染料等各行业中。
目前磺胺喹噁啉的制备方法主要是以邻苯二胺和氯乙酸为起始原料合成基3,4-二氢喹噁啉，然后空气催化氧化二氢喹喹噁合成了羟基喹噁啉，再用三氯氧磷氯化制得氯代喹噁啉，最后和磺胺反应到最终产物磺胺喹噁啉。另外也可以将氯乙酸换为氯乙酸酯为原料使用一锅法直接到羟基喹噁啉，然后再采用氯化制得氯代喹噁啉，最后和磺胺反应到最终产物磺胺喹噁啉。近年来，我们正致力于绿色化学合成技术的研究，研究离子交换树脂、离子液体、固体酸碱催化剂的制备与应用研究，从源头上开展节能减排和可持续发展的清洁生产工艺的研究，因此，将离子液体和固体酸碱作为反应介质和催化剂用于磺胺类药物的合成工艺中，是经济实用环境友好的清洁生产新技术。
离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子两部分组成、在室温及相邻温度下呈液态的离子体系。离子液体具有许多其它物质无法比拟的优点，如液态温度范围宽，没有显著的蒸汽压，热稳定性好，其酸碱性可以根据需要进行调变，对许多无机化合物和有机化合物等具有良好的溶解性，电化学窗口宽等。基于这些特点，离子液体在萃取分离、催化反应、电化学等方面有着广泛的应用，有望成为21世纪最有前景的绿色溶剂和催化剂之一。作为一种新型环境友好型催化剂，离子液体可以克服均相催化剂的分离和回收困难、对环境造成污染等缺点，同时兼有均相催化剂高反应活性和多相催化剂易与产物分离的优点，在有机合成工业中具有广阔的应用前景，其开发研究正日益受到人们的广泛关注。
固体酸碱催化反应技术已经用于许多重要的化学反应领域。固体酸碱催化剂取代液相酸碱催化剂在传统工艺中的使用，在工艺上容易实现连续生产，对反应设备要求低，对环境污染小，产物易于分离，可在高温下反应，能大大提高生产效率，扩大固体酸碱的应用领域，可回收重复使用，节约能源和资源，是一项节能减排的催化技术，有着非常广阔的应用前景。
(三)发明内容
本发明目的是提供一种碱性离子液体和固体碱的新用途，将其应用到磺胺类药物的合成领域。利用碱性离子液体作为反应介质和固体碱作为催化剂，可以通过改变反应时间和反应温度等工艺条件，研究磺胺类药物的绿色合成方法。
本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种磺胺喹噁啉的制备方法，所述方法为：将邻苯二胺、氯乙酸、式(Ⅰ)所示碱性离子液体和固体碱催化剂混合，在不断吹入空气的条件下，80～150℃下反应1～5小时，反应结束停止吹入空气，再加入三氯氧磷和对氨基苯磺酰胺，在80～150℃下继续反应1～3小时，反应液分离纯化，获得式(Ⅱ)所示磺胺喹噁啉；
所述固体碱催化剂由如下质量配比的原料制成：γ-Al2O3100份，Mg(OH)210份，Ca(OH)20.5份，聚丙烯酰胺3份，水10份；
式(Ⅰ)中，R为C1～C10的烷基，L为OH-，COO-，HCO3 -。
所述邻苯二胺与氯乙酸、三氯氧磷和对氨基苯磺酰胺投料物质的量之比为1：1～1.5：1～1.5：1～1.5，优选1：1～1.5：1～1.2：1～1.1。
所述式(Ⅰ)所示碱性离子液体的投料量为邻苯二胺和氯乙酸投料质量的30～50％。
所述固体碱催化剂的投料量为为邻苯二胺和氯乙酸投料质量的10～30％。
所述固体碱催化剂按如下方法制备：将各组分混合，研磨0.5～5小时后，100℃下烘干2小时，然后于200℃干燥1小时，最后于600℃焙烧6小时，冷却、干燥，得所述固体碱催化剂。
进一步，优选所述碱性离子液体为下列之一：氢氧化甲基丁基咪唑碱式盐离子液体、氢氧化甲基庚基咪唑碱式盐离子液体、甲基庚基咪唑乙酸盐离子液体、甲基己基咪唑碳酸氢盐离子液体、甲基丁基咪唑碳酸氢盐离子液体。
进一步，所述反应液分离纯化方法为：反应结束后，将反应液冷却，用甲苯萃取，萃取液用质量浓度10％的盐酸调pH＝6.5，分离浓缩，加入100毫升水加热溶解后，放置冷却，析出固体，过滤，干燥，得到式(Ⅱ)所示磺胺喹噁啉。
反应式如下：
本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：本发明方法易操作，对反应设备要求低，对环境污染小，产物易于分离，离子液体和固体碱可重复使用，是经济实用的绿色环保技术。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1固体碱催化剂
(1)固体碱催化剂配方：γ-Al2O3100g，Mg(OH)210g，Ca(OH)20.5g，聚丙烯酰胺3g，水10g。
(2)固体碱催化剂制备：将各组分混合研磨1小时后，100℃烘干2小时，然后于200℃干燥1小时，最后于600℃焙烧6小时，冷却、干燥，得固体碱催化剂。
实施例2
在500毫升三口瓶中，加入邻苯二胺108g(1mol)，氯乙酸94.5g(1mol)，氢氧化甲基丁基咪唑碱式盐离子液体61g，实施例1方法制备的固体碱催化剂21g，在不断吹入空气的条件下，80℃下反应5小时，反应结束停止吹入空气，再加入三氯氧磷153.5g(1mol)，对氨基苯磺酰胺172g(1mol)，在80℃下继续反应3小时，冷却，反应液用甲苯150毫升萃取三次，萃取液用10wt％的盐酸调pH＝6.5，分离浓缩，加入100毫升水加热溶解后，放置冷却析出淡黄色固体，过滤，干燥得到如式(Ⅱ)所示的磺胺喹噁啉产品273.5g，收率92％。熔点：252～254℃。
实施例3
在500毫升三口瓶中，加入邻苯二胺108g(1mol)，氯乙酸141.5g(1.5mol)，氢氧化甲基庚基咪唑碱式盐离子液体100g，实施例1方法制备的固体碱催化剂70g，在不断吹入空气的条件下，100℃下反应2小时，反应结束停止吹入空气，再加入三氯氧磷184g(1.2mol)，对氨基苯磺酰胺189g(1.1mol)，在100℃下继续反应3小时，冷却，反应液用甲苯150毫升萃取三次，萃取液用10wt％的盐酸调pH＝6.5，分离浓缩，加入100毫升水加热溶解后，放置冷却析出淡黄色固体，过滤，干燥得到如式(Ⅱ)所示的磺胺喹噁啉产品29g，收率93％。熔点：252～254℃。
实施例4
在500毫升三口瓶中，加入邻苯二胺108g(1mol)，氯乙酸94.5g(1mol)，甲基庚基咪唑乙酸盐离子液体101g，实施例1方法制备的固体碱催化剂21g，在不断吹入空气的条件下，120℃下反应5小时，反应结束停止吹入空气，再加入三氯氧磷153.5g(1mol)，对氨基苯磺酰胺172g(1mol)，在120℃下继续反应3小时，冷却，反应液用甲苯150毫升萃取三次，萃取液用10wt％的盐酸调pH＝6.5，分离浓缩，加入100毫升水加热溶解后，放置冷却析出淡黄色固体，过滤，干燥得到如式(Ⅱ)所示的磺胺喹噁啉产品273g，收率91％。熔点：252～254℃。
实施例5
在500毫升三口瓶中，加入邻苯二胺108g(1mol)，氯乙酸94.5g(1mol)，甲基己基咪唑碳酸氢盐离子液体61g，实施例1方法制备的固体碱催化剂21g，在不断吹入空气的条件下，150℃下反应1小时，反应结束停止吹入空气，再加入三氯氧磷153.5g(1mol)，对氨基苯磺酰胺172g(1mol)，在150℃下继续反应1小时，冷却，反应液用甲苯150毫升萃取三次，萃取液用10wt％的盐酸调pH＝6.5，分离浓缩，加入100毫升水加热溶解后，放置冷却析出淡黄色固体，过滤，干燥得到如式(Ⅱ)所示的磺胺喹噁啉产品270g，收率90％。熔点：252～254℃。
实施例6
在500毫升三口瓶中，加入邻苯二胺108g(1mol)，氯乙酸104g(1.1mol)，甲基丁基咪唑碳酸氢盐离子液体106g，实施例1方法制备的固体碱催化剂42g，在不断吹入空气的条件下，120℃下反应5小时，反应结束停止吹入空气，再加入三氯氧磷153.5g(1mol)，对氨基苯磺酰胺172g(1mol)，在100℃下继续反应3小时，冷却，反应液用甲苯150毫升萃取三次，萃取液用10wt％的盐酸调pH＝6.5，分离浓缩，加入100毫升水加热溶解后，放置冷却析出淡黄色固体，过滤，干燥得到如式(Ⅱ)所示的磺胺喹噁啉产品277.5g，收率92.5％。熔点：252～254℃。

Claims (7)

1.一种磺胺喹噁啉的制备方法，其特征在于所述方法为：将邻苯二胺、氯乙酸、式(Ⅰ)所示碱性离子液体和固体碱催化剂混合，在不断吹入空气的条件下，80～150℃下反应1～5小时，反应结束停止吹入空气，再加入三氯氧磷和对氨基苯磺酰胺，在80～150℃下继续反应1～3小时，反应液分离纯化，获得式(Ⅱ)所示磺胺喹噁啉；
所述固体碱催化剂由如下质量配比的原料制成：γ-Al2O3 100份，Mg(OH)2 10份，Ca(OH)2 0.5份，聚丙烯酰胺3份，水10份；
式(Ⅰ)中，R为C1～C10的烷基，L为OH-，CH3COO-，HCO3 -。
2.如权利要求1所述磺胺喹噁啉的制备方法，其特征在于所述邻苯二胺与氯乙酸、三氯氧磷和对氨基苯磺酰胺投料物质的量之比为1：1～1.5：1～1.5：1～1.5。
3.如权利要求1所述磺胺喹噁啉的制备方法，其特征在于所述式(Ⅰ)所示碱性离子液体的投料量为邻苯二胺和氯乙酸投料质量的30～50％。
4.如权利要求1所述磺胺喹噁啉的制备方法，其特征在于所述固体碱催化剂的投料量为邻苯二胺和氯乙酸投料质量的10～30％。
5.如权利要求1所述磺胺喹噁啉的制备方法，其特征在于所述固体碱催化剂按如下方法制备：将各组分混合研磨0.5～5小时后，100℃烘干2小时，然后于200℃干燥1小时，最后于600℃焙烧6小时，冷却、干燥，得所述固体碱催化剂。
6.如权利要求1所述磺胺喹噁啉的制备方法，其特征在于所述碱性离子液体为下列之一：氢氧化甲基丁基咪唑碱式盐离子液体、氢氧化甲基庚基咪唑碱式盐离子液体、甲基庚基咪唑乙酸盐离子液体、甲基己基咪唑碳酸氢盐离子液体、甲基丁基咪唑碳酸氢盐离子液体。
7.如权利要求1所述磺胺喹噁啉的制备方法，其特征在于所述反应液分离纯化方法为：反应结束后，将反应液冷却，用甲苯萃取，萃取液用质量浓度10％的盐酸调pH＝6.5，分离浓缩，加入100毫升水加热溶解后，放置冷却，析出固体，过滤，干燥，得到式(Ⅱ)所示磺胺喹噁啉。
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