本发明专利技术公开了一种偶氮二甲酸二甲酯的合成方法，包括下列步骤：（1）在甲醇钠的作用下，碳酸二甲酯与肼基甲酸甲酯加热反应1～6h，将溶液调节pH=3～8，析出白色晶体，用重结晶得到氢化偶氮二甲酸二甲酯；（2）在-15℃～45℃下，加入氢化偶氮二甲酸二甲酯，在酸性溶液中，以溴或氢溴酸或溴化钠、溴化钾作催化剂，滴加过量双氧水，反应1～10h，萃取，蒸馏除去有机溶剂，得到淡黄色偶氮二甲酸二甲酯。本发明专利技术还提供一种中间体氢化偶氮二甲酸二甲酯及其合成方法。本发明专利技术选用碳酸二甲酯为原料，清洁环保，无污染；原料可以循环利用，经济性更好；操作简单，反应温度范围广，反应稳定；能耗低，产率高，利于工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
偶氮二甲酸二酯是一类同时带有偶氮和羧基官能团的化合物。偶氮二甲酸二酯由于具有独特的电子和结构特性，作为一种多功能化的试剂在有机合成中得到了广泛的应用。特别是在Mitsunobu反应、羰基化合物的氨化、不饱烃的氨化及杂环化合物的合成中有着非常重要的作用，此外偶氮二甲酸二酯还可以作为氧化剂，用于醇、胺的脱氢氧化反应。偶氮二甲酸二甲酯(DMAD)，是该类试剂的主要成员，广泛应用于医药中间体、泡沫聚合物的发泡及自由基引发剂的领域。偶氮二甲酸二甲酯可以通过Didls和Fritzsche在ChemischeBerichte, v(44) 3022(1911)中提出的方法合成，其合成方法如下先将理论量一半的氯甲酸酯滴加到水合肼的甲醇溶液中搅拌一段时间，保持温度在20°C以下，然后同时滴加剩余的氯甲酸甲酯和碳酸氢钠溶液继续反应半小时，经抽滤、洗涤、干燥得到白色固体氢化偶氮二甲酸二甲酯，将上述产物在冰浴条件下与二氯甲烷中和水混合机械搅拌，缓慢滴加浓硝酸氧化，经洗涤、干燥等步骤得产物。然而，该方法以氯甲酸甲酯为原料，该物质是易燃液体，对呼吸道眼结膜有剧烈刺激作用，对环境污染严重，而且价格昂贵；用硝酸氧化产生的废气废液对环境也有很大污染；另外该方法中第一步易生成取代一侧的副产物肼基甲酸甲酯，很难分离出去，并且易被硝酸氧化使下一步的分离更加困难。Norman Rabjohn 在 Organic syntheses, V (28)，58 (1948)中将上述方法做出了改进氯甲酸甲酯和水合肼在碳酸钠的水溶液中的反应产物不经处理直接快速通入氯气进行下一步氧化反应，通气完毕以后继续搅拌10分钟，分出有机层，处理得到目标产物，产率达到75%以上。这种方法与前一种相比以水做溶剂进行第一步反应，大大减少了单侧取代的副产物，操作可行性加强，提高了反应收率。但是，该方法仍然以氯甲酸酯为原料，并且第二步中改用氯气为氧化剂增大了反应的危险性，而且反应终点较难控制，对环境也有很大的污染。在U. S. Patent No. 3192196中Frederic D. Vidal等人提出了氧化亚餅基化合物的新方法将一定量的二氧化氮通入到冰醋酸溶液，加热到85°C，此时反应液中有气泡冒出。取少量该溶液移入三口烧瓶中，向其中滴加加入亚肼基化合物的冰醋酸溶液，低价完毕后将剩余的二氧化氮的醋酸溶液加入到反应瓶中，继续加热到90-95°C，保持lOmin，然后分离出偶氮二甲酸二甲酯，洗涤，干燥，最后产率在76%以上。这种方法在一定程度上节省了成本，反应的剧烈程度有所减缓，但是容易产生大量的含氮化合物，对环境有较大污染。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种偶氮二甲酸二甲酯的新型合成方法，与已有反应相比，反应原料清洁环保，反应条件温和，氧化剂温和，副产物少，产品收率闻等优点。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案一种偶氮二甲酸二甲酯的合成方法，包括下列步骤(I)在甲醇钠的作用下，碳酸二甲酯与肼基甲酸甲酯加热反应I 6h，将溶液调节pH=3 8，析出白色晶体，用重结晶得到氢化偶氮二甲酸二甲酯；(2)在-15°C 45°C下，加入氢化偶氮二甲酸二甲酯，在酸性溶液中，以溴或氢溴酸或溴化钠、溴化钾作催化剂，滴加过量双氧水，反应I I0h，萃取，蒸馏除去有机溶剂，得到淡黄色偶氮二甲酸二甲酯。 步骤(I)中所述的反应温度为25°C 200°C;所述温度优选为60_120°C，当温度需要高于溶液的沸点时加入环丁砜作溶剂，以提高回流温度。步骤(2)所述的反应温度为5°C 25°C。步骤(I)中，等量或过量的碳酸二甲酯与肼基甲酸甲酯反应。优选摩尔比例为(1-1. 5) :1。步骤(I)中所述的pH值优选为5-7。步骤(I)中甲醇钠占肼基甲酸甲酯的摩尔百分比为10%_110%。优选甲醇钠与肼基甲酸甲酯的摩尔比为(O. 5-1. I): I;进一步优选为(1-1. I): I。步骤(I)所述调节pH的盐酸质量浓度为5%_37%。步骤(2)中所述的双氧水的质量百分浓度为10%_40%双氧水。步骤(I)中所述的重结晶的溶剂分别为丙酮及石油醚，石油醚可选自石油醚30-60或石油醚60-90 ；步骤(2)中所述的萃取剂为乙酸乙酯、二氯甲烷或三氯甲烷。所述步骤(I)中甲醇钠为甲醇与金属钠在原装反应器中制备，或者市购的甲醇钠。所述步骤(I)中肼基甲酸甲酯是通过以下方法合成的以过量的碳酸二甲酯及水合肼原料，加热回流反应I 5h，得粗肼基甲酸甲酯，经丙酮重结晶得到肼基甲酸甲酯。所述的反应温度为反应液的回流温度。目标产物偶氮二甲酸二甲酯，它的化学结构是是OO N、义 / 丫 O本专利技术还提供一种中间体，它为氢化偶氮二甲酸二甲酯。它的化学结构是 ,, O H I! O N A /z 丫、㈨八^O H该中间体氢化偶氮二甲酸二甲酯合成方法，步骤为在甲醇钠的作用下，碳酸二甲酯与肼基甲酸甲酯加热反应I 6h，将溶液调节pH=3 8，析出白色晶体，用重结晶得到氢化偶氮二甲酸二甲酯。步骤中，所述的反应温度为25°C 200°C ;所述温度优选为60_120°C，当温度需要高于溶液的沸点时加入环丁砜作溶剂，以提高回流温度。步骤中，等量或过量的碳酸二甲酯与肼基甲酸甲酯反应。优选摩尔比例为(1-1. 5) :1。步骤中所述的pH值优选为5-7。 步骤中甲醇钠占肼基甲酸甲酯的摩尔百分比为10%-110%。优选摩尔比为(O. 5-1. I) : I ;进一步优选为(1-1. I) : I。 步骤所述调节pH的盐酸质量浓度为5%_37%。步骤中，所述的重结晶的溶剂分别为丙酮及石油醚，石油醚可选自石油醚30-60或石油醚60-90。本专利技术与现有技术相比，有显著优点( I)本专利技术所选用碳酸二甲酯为原料，清洁环保，无污染，符合现代绿色化学的概念；(2)本专利技术中的过量的碳酸二甲酯，重结晶选用的丙酮，石油醚，氧化过程中的硫酸，及萃取剂等可以循环利用，经济性更好；(3)本专利技术操作简单，反应温度范围广，反应稳定；(4)本专利技术所得产品不需要进一步精制，能耗低，产率高，利于工业化生产。具体实施例方式下面通过具体实例对本专利技术进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本专利技术，并不对其内容进行限定。I、肼基甲酸甲酯制备实施例I在装有机械搅拌的500ml三口烧瓶中，加入250ml碳酸二甲酯，加入125g质量百分比80%的水合肼。油浴中加热回流5h，蒸出其中过量的碳酸二甲酯，剩余混合液减压旋干后，得粗品肼基甲酸甲酯。用丙酮重结晶，得到白色透明晶体171g (95.0%)，mp=69-72°C。II、氢化偶氮二甲酸二甲酯的制备实施例2在装有机械搅拌的250ml三口烧瓶中，加入120ml无水甲醇，氮气保护下加入6. 9g金属钠，待金属钠全部溶解后，加入肼基甲酸甲酯27g，0. 5h后，溶液变为橘红色。缓慢滴加30g碳酸二甲酯，滴加完毕后，常温反应6h，得到淡黄色混浊液体，常压蒸馏回收甲醇和碳酸二甲酯。用10%的盐酸溶液调节pH 6.0，有白色晶体析出，用冷水洗涤，得到粗产品氢化偶氮二甲酸二甲酯，用将上述粗品依次用丙酮、石油醚重结晶得到白色固体氢化偶氮二甲酸二甲酯 5. 4g (本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种偶氮二甲酸二甲酯及其中间体的合成方法，其特征在于，包括下列步骤：（1）在甲醇钠的作用下，碳酸二甲酯与肼基甲酸甲酯加热反应1～6h，将溶液调节pH=3～8，析出白色晶体，用重结晶得到氢化偶氮二甲酸二甲酯；（2）在？15℃～45℃下，加入氢化偶氮二甲酸二甲酯，在酸性溶液中，以溴或氢溴酸或溴化钠、溴化钾作催化剂，滴加过量双氧水，反应1～10h，萃取，蒸馏除去有机溶剂，得到淡黄色偶氮二甲酸二甲酯。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张志德，吕硕，陈玉琴，张兴红，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：
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