一种由腈直接合成嘧啶、1,3,5-三嗪、酞菁和聚腈的方法技术

一种以脂肪腈、芳香腈为原料制得嘧啶、１，３，５－三嗪、酞菁、聚腈的方法，属有机合成领域。本发明专利技术提供一种通过腈基催化聚合由腈类直接合成嘧啶、１，３，５－三嗪、酞菁和聚腈的方法。特征是以廉价易得的碱金属、碱土金属氮化物作催化剂，以各种脂肪腈和芳香腈为反应原料，在大于８０℃的反应温度下反应数小时至一天，直接制得目标产物。与已有的制备方法相比，该方法不需要特定的耐高压设备，反应步骤简单，催化剂廉价易得，用量少，效率高，通过选择特定的腈类可以合成所需产物。反应既可在少量溶剂的存在下进行，也可以完全不使用溶剂，因此对环境的危害小，产物分离容易。制得的产物在医药、涂料、电子、光学材料等重要行业有广泛的应用前景，潜在的经济效益高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
,3,5－三嗪、酞菁和聚腈的方法
本专利技术涉及嘧啶、1，3，5-三嗪、酞菁和聚腈的合成方法，属有机合成领域。2.加入反应物摩尔计量0.1～1％的碱金属、碱土金属的氮化物作催化剂；3.将上述混合物装入反应釜中，密封，在80～200℃温度下加热数小时至数十小时，冷却。4.打开反应釜，所得产物通过升华、柱层析、重结晶等技术提纯。上述反应涉及的化学反应方程式如下 其中，R为各种取代基团，反应1为单一腈类的三聚成环反应，反应2和3为两种或三种腈类的共聚成环反应。另外，某些三嗪在较高的温度下会发生重排生成嘧啶(反应4)。对于某些α或β位具有非碳取代基的腈类会发生如反应5和反应6的聚合反应形成共扼和非共扼型聚腈。如果引入具有两个以上腈基的单体，还可以形成线型和体型(交联)的聚合物分子。如果以单腈和二腈混聚，会发生类似反应7和8的反应或形成线型或交联的结构。利用邻二腈基苯作反应物，可以形成酞菁。与已有的制备方法相比，该方法不需要特定的耐高压设备，反应步骤简单，产率高，催化剂廉价易得，用量少且在一定的贮存条件下具有较高的稳定性，通过选择特定的腈类可以合成所需的产物。反应既可在少量的溶剂存在下进行，也可以不使用溶剂，对环境的危害小，产物分离容易。制得的产物在医药、涂料、电子、光学材料等重要行业有广泛的应用前景。图2为4-氨基-2，6-二甲基嘧啶的晶体结构堆积图。图3为4-氨基-2，6-二甲基嘧啶的核磁共振氢谱(氘代氯仿作溶剂)图。图4为4-氨基-2，6-二甲基嘧啶的红外光谱(溴化钾压片)图。图5为4-氨基-2，6-二丙基-5-乙基嘧啶的红外光谱(氘代氯仿作溶剂)图。图6为4-氨基-2，6-二丙基-5-乙基嘧啶的核磁共振氢谱(溴化钾压片)图。图7为2，4，6-三苯基-1，3，5-三嗪的核磁共振氢谱(氘代氯仿作溶剂)图。图8为2，4，6-三苯基-1，3，5-三嗪的红外光谱(溴化钾压片)图。图9为4-氨基-2，6-二苯基嘧啶的核磁共振氢谱(氘代氯仿作溶剂)图。附图说明图10为4-氨基-2，6-二苯基嘧啶的红外光谱(溴代钾压片)图。实施例一量取40mL乙腈于50mL反应釜中，加入反应物摩尔计量1％的氮化锂作为催化剂，密封反应釜，于180℃反应24小时。打开反应釜，得棕黄色固体粗产物，该粗产物经升华后得到针状无色晶体，在氯仿中重结晶得纯产物，产率为96％。经单晶X射线衍射，粉末X射线衍射，核磁共振氢谱，红外光谱，质谱等确认反应产物为4-氨基-2，6-二甲基嘧啶(参见图1，2，3，4)。实施例二量取40mL正丁腈于50mL反应釜中，加入反应物摩尔计量1％的氮化镁作为催化剂，密封反应釜，于180℃反应24小时。打开反应釜，得棕黄色固体粗产物，该粗产物经升华后得到针状无色晶体，在氯仿中重结晶得纯产物，产率为88％。经粉末X射线衍射，核磁共振氢谱，红外光谱，质谱等确认反应产物为4-氨基-2，6-二丙基-5-乙基嘧啶(参见图5，6)。实施例三量取40mL苯甲腈于50mL反应釜中，加入反应物摩尔计量1％的氮化锂作为催化剂，密封反应釜，于180℃反应24小时。打开反应釜，得墨绿色固体粗产物，该粗产物在空气中放置变为棕黄色，经升华后得到针状无色晶体，在氯仿中重结晶得纯产物，产率为85％。经粉末X射线衍射，核磁共振氢谱，红外光谱，质谱等确认反应产物为2，4，6-三苯基-1，3，5-三嗪。(参见图7，8)实施例四量取10mL乙腈和20mL苯甲腈置于50mL反应釜中，加入反应物摩尔计量1％的氮化锂作为催化剂，密封反应釜，于180℃反应24小时。打开反应釜，得棕色具有粘性的固体产物，该产物不溶于水，但溶于一般的有机溶剂。重结晶提纯后经核磁共振氢谱，红外光谱，质谱等表征确认为乙腈和苯甲腈的共聚成环产物4-氨基-2，6-二苯基-嘧啶。实施例五量取20mL丁腈和10mL苯甲腈置于50mL反应釜中，加入反应物摩尔计量1％的氮化锂作为催化剂，密封反应釜，于180℃反应24小时。打开反应釜，得浅黄色的固体产物。经核磁共振氢谱，质谱等表征确认产物包括2，4，6-三丙基-1，3，5-三嗪、2，4-二丙基-6-苯基-1，3，5-三嗪以及，2-丙基-4，6-二苯基-1，3，5-三嗪。实施例六称取一定量的邻二腈基苯，加入30mL惰性溶剂如苯，置于50mL反应釜中，加入反应物摩尔计量1％的氮化锂作为催化剂，密封反应釜，于100℃反应24小时。打开反应釜，得靛青色固体产物，该产物不溶于水以及一般的有机溶剂，但可溶于浓硫酸，经红外光谱，质谱，紫外-可见光谱等鉴定产物为酞菁，产率为81％。实施例七称取一定量的丙二腈，加入30mL惰性溶剂如苯，置于50mL反应釜中，加入反应物摩尔计量1％的氮化锂作为催化剂，密封反应釜，于180℃反应24小时。打开反应釜，得棕黑色固体产物，该产物不溶于水以及一般的有机溶剂，但可溶于N，N-二甲基甲酰胺。经红外光谱，紫外-可见光谱，凝胶色谱等确定为丙二腈中一个腈基聚合的具有共扼结构的聚合物。实施例八量取40mL 3-甲氧基丙腈于50mL反应釜中，加入反应物摩尔计量1％的Na3N作为催化剂，密封反应釜，于120℃反应24小时。打开反应釜，得棕黑色固体产物，该产物不溶于水以及一般的有机溶剂。经红外光谱等确认产物为3-甲氧基丙腈的聚合产物。实施例九量取40mL 3-溴丙腈于50mL反应釜中，加入反应物摩尔计量1％的氮化锂作为催化剂，密封反应釜，于180℃反应24小时。打开反应釜，得棕黑色固体产物，该产物不溶于水和一般的有机溶剂。经红外光谱等确认产物为3-溴丙腈的聚合产物。权利要求1.一种以脂肪腈、芳香腈为原料制得嘧啶、1，3，5-三嗪、酞菁、聚腈的方法，其特征是在密封的反应釜中，在80～200℃的温度下，以碱金属、碱土金属氮化物为催化剂，催化剂加入量为反应物摩尔计量的0.1～1％，反应时间为数小时到数十小时，即可直接制得嘧啶、1，3，5-三嗪、酞菁、聚腈产物，其操作步骤如下(1)按配方所需量取一定量的脂肪腈、芳香腈；(2)加入反应物摩尔计量0.1～1％的碱金属、碱土金属的氮化物；(3)将上述混合物装入反应釜中，密封，在80～200℃的温度下加热数小时至数十小时，冷却；(4)打开反应釜，所得产物通过升华、柱层析、重结晶等技术提纯。全文摘要一种以脂肪腈、芳香腈为原料制得嘧啶、1,3,5－三嗪、酞菁、聚腈的方法,属有机合成领域。本专利技术提供一种通过腈基催化聚合由腈类直接合成嘧啶、1,3,5－三嗪、酞菁和聚腈的方法。特征是以廉价易得的碱金属、碱土金属氮化物作催化剂,以各种脂肪腈和芳香腈为反应原料,在大于80℃的反应温度下反应数小时至一天,直接制得目标产物。与已有的制备方法相比,该方法不需要特定的耐高压设备,反应步骤简单,催化剂廉价易得,用量少,效率高,通过选择特定的腈类可以合成所需产物。反应既可在少量溶剂的存在下进行,也可以完全不使用溶剂,因此对环境的危害小,产物分离容易。制得的产物在医药、涂料、电子、光学材料等重要行业有广泛的应用前景,潜在的经济效益高。文档编号C07D487/00GK1382687SQ02117869公开日2002年12月4日 申请日期2002年5月24日 优先权日2002年5月24日专利技术者李亚栋, 邓兆祥 申请人:清华大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以脂肪腈、芳香腈为原料制得嘧啶、１，３，５－三嗪、酞菁、聚腈的方法，其特征是在密封的反应釜中，在８０～２００℃的温度下，以碱金属、碱土金属氮化物为催化剂，催化剂加入量为反应物摩尔计量的０．１～１％，反应时间为数小时到数十小时，即可直接制得嘧啶、１，３，５－三嗪、酞菁、聚腈产物，其操作步骤如下：（１）按配方所需量取一定量的脂肪腈、芳香腈；（２）加入反应物摩尔计量０．１～１％的碱金属、碱土金属的氮化物；（３）将上述混合物装入反应釜中，密封，在８０～２００℃的温度下 加热数小时至数十小时，冷却；（４）打开反应釜，所得产物通过升华、柱层析、重结晶等技术提纯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚栋，邓兆祥，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]