4一氨基一1,2,4一三氮唑的合成

玛丽莲梦兔
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2020年07月30日 08:02
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桂林理工大学教务处-盐道街


第30卷第4期
2008年07月
武汉工程大学学报
Wuhan
lnst.Tech.
J.
V01.30No.4
2008
JuL
文章编号:1674—2869(2008)04一0028一03
4一氨基一1,2,4一三氮唑的合 成
刘安昌,刘芳,谭珍友,肖
庆,张

(武汉工程大学湖北省新型反应器与绿 色化学工艺重点实验室,湖j匕武汉430074)

要:以甲酸和水合肼为原料,采用缩合一 环合两步法反应合成了4一氨基一1,2,4一三氮唑.优化影响缩合反
应和环合反应的反应条件.结果 表明缩合反应的最优条件为:行(甲酸):超(水合肼)=2.2:1.o、缩合温度
120℃、缩合时 间2h,在此条件下中间产物N,N一二甲酰肼的收率为92.3%;环合反应的最优条件为:押(N,N一二甲酰肼):n(水合肼)=1.o。1.1、环合温度160℃,环合时间4h,在此条件下4一氨基一1 ,2,4一三氮唑收率为
95.6%,两步反应总收率85.5%.
关键词:甲酸;水合;N, N-二甲酰;4一氨基一1,2,4一三氮唑
中图分类号:TQ031.2文献标识码:A
O< br>引言

1.1
实验部分
实验原料与仪器
4一氨基一1,2,4 一三氮唑主要用作农药、医药等
方面的中间体,其衍生物可作为合成大量1,2,4一
三氮唑类 化合物的重要中间体.
合成4一氨基一1,2,4一三氮唑的主要方法有[1 ̄5]:
(1)甲 酸乙酯与水合肼在200℃左右进行高温缩合
反应,排除反应生成的乙醇和水,趁热进行溶剂处理
得到,收率只有65%~71%,且纯度不高;(2)甲酸、
水合肼和磷酸在160~180℃反应, 收率可达96%,
但是磷酸会残留在产物中,纯度很低;(3)甲酸与
水和肼在离子交换树脂为 催化剂中进行高温缩
合,产率为80%~85%,所用树脂的成本高,后处
理困难;(4)甲酸 和水合肼蒸馏除水后,在200~
280℃高温缩合反应,纯度较低.经分析对比,得出
由甲酸 和水合肼制备4一氨基一1,2,4一三氮唑的反
应,实际上是由两步反应构成:一是甲酸和水合肼缩合生成N,N一二甲酰肼,二是N,N一二甲酰肼与
水合肼环合成4一氨基一1,2,4一三氮唑 ,两步反应要
求不同的工艺.本文在此基础上对工艺进行研究,
使产品纯度大大提高,收率也有 所提高,产物经重
结晶后,纯度可达到99.6%.合成路线如图1:
0o
甲酸(质量 分数0.88),分析纯,上海试剂一厂
生产;水合肼(质量分数o.85),分析纯,中国医药
(上海)试剂化学有限公司生产;无水乙醇,分析
纯,天津市大茂化学试剂厂生产;异丙醇,分析纯,
天津市大茂化学试剂厂生产.CarIoErba一1106型元
素自动分析仪;RY一1熔点 仪,天津市分析仪器厂
生产.
1.2
N.N一二甲酰肼(2)的合成
在装有温 度计、机械搅拌器和回流冷凝器的
mL三口反应瓶中先加入质量分数为O.88的
250
甲酸29.8
g(O.5
m01),冰浴冷却下从滴液漏斗中
缓慢滴加质量分数为O .85的水合肼57.8
(1.1

m01),控制温度在10℃以下,缓慢升温至< br>m1
120℃,恒温反应2h,冷却至50℃后加入100
无水乙醇,加热至回流1h后,自然冷却,放人冰箱
过夜,大量白色固体析出,抽滤,真空干燥得
40.6
g,收率92.3%(文献[6]收率91%).m.p.:
4一氨基一1。2,4一三氮唑(1)的合 成
158~160℃.
1.3
HCooH+NH2
。o
NH2——・ HC—NH—NH—CH

l0
在装有温度计、搅拌器和回流冷凝器的
250
mL的四口反应瓶中先加入44.O
g(o.5m01)


HC— NH—NH—CH

N,N一二甲酰肼,搅拌下加入85%的水合肼
+NH2NH2一

32.35
g(O.55
m01),慢慢加热升温控制反应温度
不 超过85℃.继续在85℃下搅拌2
h,然后逐渐
圈l
Fig.1
4一氯基一 1.2.4一三氮唑的合成路线
提高反应温度,在2~3
h下加温至160℃,此过
程 中,有大量的水从蒸馏装置中排出.在160℃下
The
synthesis
road of
4一amino-l,2,4一triazoIe
收稿日期:2008一03一06
作者简介:刘安昌(1964一),男,江西吉安人,教授,博士.研究方向:精细有机合成及药物中间体合成 .
万方数据


第4期
刘安昌,等:4一氨基一1。2。4一三氮唑的合成
29
保温3
h后改常压蒸馏为减压蒸馏,用水泵减压使真
空度逐步提高,直至 最大压力达55
kPa、无液体蒸
出,在此条件下继续蒸馏1lL停止蒸馏,使系统与大
气相通,室温下冷却至60℃,大量的白色结晶固体析
出,用75
mL异丙醇重结晶,母液浓 缩后,抽滤,真空
下干燥得4一氨基一1,2,4-三氮唑42.1g.收率95.6%,
m< br>p.:86~88℃(文献[7]收率94.4%,m
p.:88~
89℃).对GH< br>N进行元素分析,计算值(质量分
数):C
O.2857,H
0.000
5,N
O.666
8;实测值(质量
分数):C
0.285
3,H
O.000
5,N
O.6671.
2结果与讨论
4一氨基一1,2, 4一三氮唑的合成工艺关键在于中
间产物N,N一二甲酰肼与水合肼的环合反应,通过
对原料配 比、反应温度、反应时间、操作技术等条
件的优化得到了比较好的结果.
2.1原料配比对产品 收率的影响
根据1.3的合成方法,改变不同用量的水合
肼,以改变原料的物质的量配比.原料 配比对产品
收率的影响如表1所示.
裹1N。N一二甲酰肼与水合肼配比对产品收率的影响TablelTheeffect
of
theratioofN,N—diformylh ydrazine
and
hydrazinehydrate
to
theyield
of4一amino一1,
2,4一triazole
由表1可知,当 N,N一二甲酰肼与水合肼的配
比为1.O:1.1时,产品收率最高.配比较小时,会
产生单 甲酰化合物而影响收率;配比较大时,水合
肼的利用率已达到最大,收率提高不明显.
2.2反 应温度对产品收率的影响
进行环合反应时,反应温度对反应结果的影
响如表2所示,其它条件与 1.3的实验过程相同,
物料摩尔比为1.O:1.1.
表2反应温度对产品收率的影响
Table2
Theeffectof
temperature
to
the
yieId
of4一amino・
1,2,4一triazole
由表2可知 ,控温160℃时,收率最高.当温
度小于160℃时,环合反应不完全,而且采用较低
温度, 则环合速度慢,所需反应时间就长.当温度
大于180℃时,能耗高,反应过程中水合肼挥发损
失大,使产品的收率下降,且产品质量也有所降
低[s].
万方数据
2.3反应时间对 产品收率的影响
本实验是高温环合反应,升温过程的反应蒸
馏时间对反应起关键性作用,充足的 蒸馏时间才
能使环合反应进行的完全,由表3可知常压蒸馏
至160℃反应3h、减压蒸馏1< br>h收率最高.
表2反应时间对产品收率的影响
Table3The
effect of
reactiontime
to
the
yield
of4一amin0-1,2。4一triazole
2.4操作技术对产品收率的影响‘9]
在实 验过程中若反应后期不进行1h减压蒸
馏,反应温度达不到所需的温度,收率仅为80.2%,
由此得出采用逐步升温的常压蒸馏和恒温的减压
蒸馏技术相结合使收率大大提高.

结 语
a.以甲酸和水合肼为起始原料,合成4一氨基一
1,2,4一三氮唑采用缩合一环合两步反 应法,可提高
产品纯度,两步总收率可达85.5%,工艺简单,成
本低.
b.环合反 应过程中,必须采用逐步升温、先常
压蒸馏后减压蒸馏的操作方式,反应温度在
160℃,后期 真空度逐渐升至55
kPa,N,N一二甲
酰肼与水合肼与的摩尔配比为1.o。1.1,产品 收率
可达95.6%.
参考文献:
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Quinlin

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Catalytic
cyck∞妇lsat疏
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on
the
Synthesis
of
4一amin0—1,2,4-triazole
LI【,An—c^口Hg,L J【,Fn—g,弘N
(Hubei
Key
zIIlP一一yoH,XJAo
Qfng,ZHAⅣG
Lf口Hg
hb
ofNovelReactorandGree nCheIIlical
Technology,Wuhan
IIlstituteof
Techn0109y,Wullan
430074,Chim)
Abstract:4一a mino一1,2,4一triazoIe
was
synthesized
fromf ormicacidand
hydrazinehydrateby
condensation and
cyclocondensation.Optimize
theinfluenceo fthe
two—step
reactionconditions.
acid):” (hydrazinehydrate)

2.2:1。0,
Under
Op timal
condensationconditions:n(formic
temper ature
120℃,condensation
time6
condensatio n
h,yield
ofintermediate
N,N—Diformylhydr azine
is
92.3%;
N—formylhydrazine)。竹(hydr azine
time4
h,yield
of
two
step
Underthe
optimal
conditionsof
followingcy clocondensation‘竹(N,
hydrate)一1.0:1.1,cyclocond ensationtemperature
160
℃,
cyclocondensat ion
2,
4一triazole
4一amino—l,2,4一triazole< br>is
reactionsis
91%.
98.6%.Overall
y ield
of4一amino一1,
fromabove
Keywords:form ic
acid;hydrazine
hydrate;N,N—diformylhydraz ine;4一amino_1,2,4一triazole
本文编辑:张瑞

(上接第 27页)
Synthesis
of
glyoxylic
acid
fr om
glyoxalby
airoxidation
W,ANG
Qf一矗H口 1・2”,W,ANG
Ch聘一wenl,CHEN
S“一,口n91,W,ANG’-0f— gHDl
(1.Key
LabofNovelReactorandGreenChemica l
2.schoolof
Technology,Wuhan
Instituteof
Technology,Wuhan
430074,China;
MateriaIs
and
Engineering,Wuhan
University
ofTechnology,Wuhan
430070,China)
Abstract:Th isstudy,by
choiceand
air
synthesis
ofm etal
catalysts,
hasmadesome
progress
i n
the
synthesis
of
glyoxalic
acidby
conversionof
glyoxal
was
oxidatio n.The
optimum
condition
of
synthesiswere:
percentage
85.1%,yield
of
Glyo xylic
acidwas
60.2%and
selectivity
of< br>Glyoxylic
acid
was
70.7%;under
pH1~2,reaction
temperature
43℃andreactiontim e20h.
1(eywords:glyoxylicacid;glyoxal;catalyst; air
oxidation
本文编辑:张瑞

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