一种3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑水热合成方法技术

本发明专利技术提供一种3,5‑二氨基‑1,2,4‑三氮唑水热合成方法，包括：以氰基取代衍生物、铵盐、氢氧化铜以及水为原料，在高压条件下，水热合成3,5‑二氨基‑1,2,4‑三氮唑。本发明专利技术以单氰胺、铵盐，氢氧化铜为原料，采用高压反应装置，利用铵盐在氢氧化铜作用下分解出的氨与两分子单氰胺缩合，生成双胍合铜配合物。双胍合铜配合物在硫化物存在的条件下脱去硫化亚铜，缩环得到3，5‑二氨基三氮唑。利用高压反应釜提高了氨在水体系中的浓度，有利于缩合反应的发生，同时有效降低了单氰胺缩合所需要的时间和温度。利用过量的铵盐存在，可以稳定整体反应体系pH值，避免单氰胺聚合副反应的发生。本发明专利技术工艺简单，原料成本低，最终产品纯度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机合成领域，特别涉及一种3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑水热合成方法。
技术介绍
3，5-二氨基1，2，4-三氮唑，英文简写(DAT)，是一种重要的精细化学品中间体。它是许多基于1，2，4-三氮唑医药化学品合成中间体，在医药、染料、农药、消毒以及日化产品中有着广泛的应用。基于1，5-二氨基三氮唑的金属配合物由于其结构的多样性，展示出丰富的光学、电学和磁学性能，是一类应用前景广阔的功能材料。同时DAT也是一种重要的炸药中间体原料。美国专利2648671在1953年公开了一种3，5-二氨基三氮唑的合成工艺(见图1)：以水为溶剂，将双氰胺和盐酸肼在40摄氏度条件下直接混合后，利用反应自身产生的热量，可以快速反应得到3，5-二氨基三氮唑粗产品，粗产品经过甲醇萃取提纯脱盐后，整体收率可以达到97％。但在后续的应用和研究过程中发现，由于3，5-二氨基三氮唑本身易溶于水，其产品由于含有大量易溶性的盐而纯度不高。在详细地实验研究后续报道中(王伯洲，贾思媛等，化学试剂，2007)，这种方法的实际收率没有高于90％。在2002年PCT专利WO2002060881中，采用硫酸肼取代盐酸肼，粗产品收率在75％左右，且由于其中含盐量高，提纯难度高。1963年，Frankel等人报道了以双氰胺钡为原料的合成方法(Rrankel M.B.et al.Journal of Inorganic Chemistry,1963.)(见图2)。双氰胺钡与高浓度水合肼在常温水溶液中反应，加入硫酸过滤出硫酸钡沉淀后蒸发浓缩得到3，5-二氨基三氮唑，粗产品收率可达81.3％。但双氰胺钡没有商品化，这种工艺难以工业化生产。此外，通过氨基胍硫脲(Godfrey，L.E.A.et al.J.chem.Soc.(London)1960.；Kurzer,F.et al.Angew.Chem.intrrnat.Edit.1963.见图3)、N-氰基-O-甲基异脲(Zmitek,Janko,Vestnik Slovenskega Kemijskega rustva,1992，见图4)等的缩合成环反应也可以得到相应的3，5-二氨基衍生物。但这些合成方法所用原料昂贵，没有实际应用意义。2013年，Wei Qing等人报道了一种3，5-二取代1，2，4-三氮唑衍生物的合成方法(Wei Qing,et al.Synthetic Communications,2013，见图5)。这种方法利用氰基取代衍生物、液氨、硫酸铜以及少量的水在微波或高压条件下在140摄氏度反应，可以获得3，5-二取代1，2，4-三
氮唑衍生物合铜配合物，然后将此配合物在硫化铵溶液中回流脱除硫化亚铜，可以获得相应的3，5-二取代三氮唑衍生物。这一方法在微波条件下可以获得接近80％的收率。但在Wei Qing等人的报道中，高压条件下的收率通常较低，不到30％。
技术实现思路
为了克服上述不足，本专利技术提供了一种投料简便，副反应少，生产成本低，能够实现工业化生产的3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑的合成工艺。为了克服Wei Qing等人报道的3，5-二取代1，2，4-三氮唑衍生物的合成方法(Wei Qing,et al.Synthetic Communications,2013)在高压条件下收率较低的问题，本专利技术对其合成机理和限制因素进行了系统分析和大量实验，提出：采用氢氧化铜替代硫酸铜，在提供铜离子的同时促进铵盐的分解，进而提高双胍合铜配合物的生成速率和反应活性。结果表明：高压条件下产物的收率明显提高(达到80％以上)；最终产品中双氰胺副产品杂质含量明显下降。另一方面，实验中偶然发现：采用氢氧化铜替代硫酸铜后，水热反应的反应温度由140℃降低到110℃左右，这可能是因为氢氧化铜提高了氨在水体系中的平衡浓度，有利于缩合反应的发生，同时有效降低了单氰胺缩合所需要的时间和温度。为实现上述目的，本专利技术采用如下方案：一种3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑水热合成方法，包括：以氰基取代衍生物、铵盐、氢氧化铜以及水为原料，在高压条件下，水热合成3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑。优选的，所述水热合成的温度为110-120℃，反应时间为3-5小时。优选的，所述氰基取代衍生物为单氰胺。优选的，所述氰基取代衍生物、铵盐、氢氧化铜的投料物质量之比为2：2.2-2.5：1。三种原料中单氰胺如果过量最终产品中双氰胺副产品杂质含量明显升高；氢氧化铜在提供铜离子的同时也为氯化铵的分解起促进作用，在整个反应体系中可以稍许过量，过量太多对最终收率和质量也没有影响。铵盐的量对整个收率影响较大，不足会使整体体系收率明显下降，严重过量也会影响最终的收率。优选的投料比试2：1.2：1。优选的，所述铵盐为碳酸氢铵、草酸氨、硫酸氨、氯化铵、醋酸氨或磷酸二氢铵。从成本和实际效果优选的是氯化铵。优选的，所述单氰胺水溶液的浓度为30％-50％。优选的是50％。优选的，所述的方法具体包括如下步骤：在高压、密封条件下，依次加入氢氧化铜、铵盐和单氰胺水溶液，加热至预定温度进行反应，反应完成后，降温至室温，得深红色固体；向上述深红色固体中加入硫化钠水溶液，加热回流至产生红色沉淀，过滤，采用二氯甲烷萃取滤液中的有机相，减压蒸馏，即得白色的3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑固体。优选的，所述硫化钠与氢氧化铜的投料比为1：1。采用上述任一方法制备的3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑。本专利技术制备的3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑的光学、电学和磁学性能优良，在制造医药化学品中间体、染料、农药、消毒以及日化产品或炸药中间体等领域具有广泛应用。所述单氰胺、铵盐、氢氧化铜、硫化钠、二氯甲烷均为化学纯。本专利技术以单氰胺、铵盐，氢氧化铜为原料，采用高压反应装置，利用铵盐在氢氧化铜作用下分解出的氨与两分子单氰胺缩合，生成双胍合铜配合物。双胍合铜配合物在硫化物存在的条件下脱去硫化亚铜，缩环得到3，5-二氨基三氮唑。整体反应从热力学角度讲属于自发的放热过程，但氨与单氰胺的缩合反应需要较高的温度。本技术有效降低了单氰胺缩合所需要的时间和温度。利用过量的铵盐存在，可以稳定整体反应体系pH值，避免单氰胺聚合副反应的发生。本专利技术工艺简单，原料成本低，最终产品纯度高。本专利技术的有益效果：1、本专利技术以利用高压反应釜，采用高压反应装置，利用铵盐在氢氧化铜作用下分解出的氨与两分子单氰胺缩合，生成双胍合铜配合物。双胍合铜配合物在硫化物存在的条件下脱去硫化铜，缩环得到3，5-二氨基三氮唑。简化了合成工艺的步骤，减少了副反应的发生，保证了产品至质量，提高了产率，反应收率以单氰胺计高于80％。2、本专利技术所用原料单氰胺、铵盐以及氢氧化铜相比传统工艺中的双氰胺和盐酸肼，成本低。生产工艺中用水量小，且分离硫化亚铜后可以循环套用。3、本专利技术利用双胍合铜配合物与硫化物反应后萃取获得3，5-二氨基三氮唑，产品纯度高。4、步骤简单、操作方便、实用性强。附图说明图1是现有技术中双氰胺盐酸肼法生成3，5-二氨基三氮唑的合成路径图；图2是现有技术中氰胺化钡水合肼法生成3，5-二氨基三氮唑的合成路径图；图3是文献报道的氨基胍硫脲缩合工艺生成3，5-二氨基三氮唑的合成路径图；图4是文献报道的N-氰基-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3,5‑二氨基‑1,2,4‑三氮唑水热合成方法，其特征在于，包括：以氰基取代衍生物、铵盐、氢氧化铜以及水为原料，在高压条件下，水热合成3,5‑二氨基‑1,2,4‑三氮唑。

【技术特征摘要】
1.一种3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑水热合成方法，其特征在于，包括：以氰基取代衍生物、铵盐、氢氧化铜以及水为原料，在高压条件下，水热合成3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水热合成的温度为110-120℃，反应时间为3-5小时。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氰基取代衍生物为单氰胺。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氰基取代衍生物、铵盐、氢氧化铜的投料比为2：2.2-2.5：1。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铵盐为碳酸氢铵、草酸氨、硫酸氨、氯化铵、醋酸氨或磷酸二氢铵。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单氰胺水溶液的浓度为30％-50％。7.如权利要求1所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈红余，田永富，孙风程，王科，李平，
申请(专利权)人：宁夏思科达生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64