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CN106883165B - 一种模板剂中间体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工合成领域，尤其涉及一种模板剂中间体的制备方法，包括以下步骤：A、在氢气保护性气体的高压反应釜内加入吡啶衍生物、催化剂、烷基化试剂、有机溶剂进行反应，反应后抽滤除去催化剂，脱干有机溶剂，得到模板剂中间体哌啶四级铵盐粗品；B、将步骤A中得到的模板剂中间体哌啶四级铵盐粗品与有机溶剂混合，打浆搅拌，抽滤，得到模板剂中间体哌啶四级铵盐；本发明制备得到的模板剂中间体哌啶四级铵盐，其收率高，收率可达85％以上，成本低，一步法制得，反应步骤简单，后处理方便，适合工业化生产。

Description

一种模板剂中间体的制备方法
技术领域
本发明属于化工合成领域，尤其涉及一种模板剂中间体的制备方法。
背景技术
模板剂中间体哌啶四级铵盐是化工合成领域重要的中间体，常规合成方法如下(以哌啶四级铵盐为例进行说明)：
其中X可为碳酸单甲酯离子、硫酸单甲酯离子、碳酸单乙酯离子或硫酸单乙酯离子；常规合成方法第一步是以吡啶衍生物为原料，经催化氢化反应制得相应的哌啶衍生物；第二步以哌啶衍生物为原料，经烷基基化试剂(甲酸/甲醛、碘甲烷、碳酸二甲酯、硫酸二甲酯、碳酸二乙酯、硫酸二乙酯等)制得三级胺；第三步以三级胺为原料，经季胺化试剂制得相应的模板剂中间体哌啶四级铵盐。
经本发明人研究发现上述制备方法，其反应步骤繁琐、收率较低难以适应于工业化生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种反应步骤简单，收率高，适合工业化生产的模板剂中间体哌啶四级铵盐的制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种模板剂中间体，其特征在于，其结构式如下：
R1为甲基或乙基；R2、R3、R4、R5、R6分别为甲基、乙基、异丙基、叔丁基、直链、支链C1-C30烷基或环烷基中的一种；X为碳酸单甲酯离子、硫酸单甲酯离子、碳酸单乙酯离子或硫酸单乙酯离子中的一种。
一种模板剂中间体的制备方法，包括以下步骤：
A、在氢气保护性气体的高压反应釜内加入吡啶衍生物、催化剂、烷基化试剂、有机溶剂进行反应，反应后抽滤除去催化剂，脱干有机溶剂，得到模板剂中间体哌啶四级铵盐粗品；
B、将步骤A中得到的模板剂中间体哌啶四级铵盐粗品与有机溶剂混合，打浆搅拌，抽滤，得到模板剂中间体哌啶四级铵盐。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，在步骤A中，所述烷基化试剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、硫酸二甲酯、硫酸二乙酯中的一种或几种。
进一步，在步骤A中，所述吡啶衍生物结构式如下：
R2、R3、R4、R5、R6分别为甲基、乙基、异丙基、叔丁基、直链、支链C1-C30烷基或环烷基中的一种；优选为3,5-二甲基吡啶、3,5-二乙基吡啶，2,6-二甲基吡啶，2,6-二乙基吡啶。
进一步，在步骤A中，所述催化剂为钯碳、钌碳、活性炭、钯氧化铝、镍中的一种或几种。
进一步，在步骤A中，所述有机溶剂为甲苯、甲醇、THF、乙腈、石油醚、正己烷、DMF、乙酸乙酯中的一种或几种。
进一步，在步骤A中，所述吡啶衍生物、烷基化试剂与有机溶剂摩尔比为1：(2-12):(1-30),所述吡啶衍生物与所述催化剂质量比为1:(0.01-1.0)。
进一步，在步骤A中，所述反应温度为50-250℃，压力为0.10-1.20Mpa。
进一步，在步骤B中，所述有机溶剂为甲苯、甲醇、THF、乙腈、石油醚、正己烷、DMF、碳酸二甲酯、乙酸乙酯中的一种或几种。
进一步，在步骤B中，所述有机溶剂与所述模板剂中间体哌啶四级铵盐粗品质量比为1：(0.5-10)。
本发明的有益效果是：本发明将吡啶氢化成哌啶，哌啶甲基化成N-甲基哌啶，N-甲基哌啶甲基化成盐三步合成一步，直接由吡啶衍生物合成出模板剂中间体哌啶四级铵盐，其收率高，收率可达85％以上，成本低，一步法制得，反应步骤简单，后处理方便，适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明实施例1模板剂中间体核磁碳谱图；
图2为本发明实施例1模板剂中间体核磁氢谱图。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
A、将214.3g(2.0mol)3,5-二甲基吡啶、540.0g(6.0mol)碳酸二甲酯、64.0g(2.0mol)甲醇、10.7g钌碳(有效含量5％)加入2L的高压反应釜中，关闭高压反应釜，氮气置换6次，氢气置换6次，充压升温至氢气压力为9.0MPa、温度为150℃后，反应过程中氢气压力会大幅降低，保温保压反应10.0h，降温泄压，抽滤除去催化剂，脱出甲醇并烘干得淡黄色产品粗品403.6g；
B、2L三口瓶配有机械搅拌、温度计、干燥管，将上述反应得到的403.6g粗品、200g正己烷、200.0g乙酸乙酯加入2L三口瓶中，升温至50℃，打浆1.0h，降温至室温抽滤，100g正己烷与100g乙酸乙酯混合溶剂淋洗滤饼，滤饼烘干得白色粉末状固体381.9g，收率为87.8％，即为模板剂中间体哌啶四级铵盐。
核磁碳谱(D2O，100MHZ)：δ＝160.295，67.630，56.437，48.109，38.096，25.849，17.397。
核磁氢谱(D2O，400MHZ)：δ＝3.196-3.206(t，1H)，3.165-3.174(t，1H)，2.903-2.955(d，6H)，2.598-2.661(t,2H),1.918-1.996(m,2H),1.726-1.768(m,1H),0.761-0.778(d,6H),0.595-0.690(m,1H)
实施例2
A、将212.3g3,5-二甲基吡啶、538.0g碳酸二乙酯、64.0g(2.0mol)甲醇、15.7g钯碳加入2L的高压反应釜中，关闭高压反应釜，氮气置换6次，氢气置换6次，充压升温至氢气压力为9.0MPa、温度为200℃后，反应过程中氢气压力会大幅降低，保温保压反应10.0h，降温泄压，抽滤除去催化剂，脱出甲醇并烘干得淡黄色产品粗品386.4g；
B、2L三口瓶配有机械搅拌、温度计、干燥管，将上述反应得到的386.4g粗品、200g正己烷、200.0g乙酸乙酯加入2L三口瓶中，升温至50℃，打浆1.0h，降温至室温抽滤，100g正己烷与100g乙酸乙酯混合溶剂淋洗滤饼，滤饼烘干得白色粉末状固体371.3g，收率为85.5％，即为模板剂中间体哌啶四级铵盐。
实施例3
A、将212.4g3,5-二甲基吡啶、540.0g(6.0mol)碳酸二甲酯、64.0g(2.0mol)甲醇、11.2g钌碳(有效含量5％)加入2L的高压反应釜中，关闭高压反应釜，氮气置换6次，氢气置换6次，充压升温至氢气压力为9.0MPa、温度为250℃后，反应过程中氢气压力会大幅降低，保温保压反应10.0h，降温泄压，抽滤除去催化剂，脱出甲醇并烘干得淡黄色产品粗品401.8g；
B、2L三口瓶配有机械搅拌、温度计、干燥管，将上述反应得到的401.8g粗品、200g乙腈、200.0gDMF加入2L三口瓶中，升温至50℃，打浆1.0h，降温至室温抽滤，100g乙腈与100gDMF混合溶剂淋洗滤饼，滤饼烘干得白色粉末状固体391.3g，收率为90.16％，即为模板剂中间体哌啶四级铵盐。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种模板剂中间体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、在氢气保护性气体的高压反应釜内加入吡啶衍生物、催化剂、烷基化试剂、有机溶剂进行反应，反应后抽滤除去催化剂，脱干有机溶剂，得到模板剂中间体哌啶四级铵盐粗品；
所述吡啶衍生物为3,5-二甲基吡啶，所述催化剂为钯碳、钌碳、活性炭、钯氧化铝、镍中的一种或几种，所述烷基化试剂为碳酸二甲酯；
所述反应温度为50-250℃，压力为0.10-1.20MPa；
B、将步骤A中得到的模板剂中间体哌啶四级铵盐粗品与有机溶剂混合，打浆搅拌，抽滤，得到模板剂中间体哌啶四级铵盐；
其模板剂中间体结构式如下：
R1为甲基，R3为甲基，R5为甲基，R2、R4、R6均为氢，X为碳酸单甲酯离子。
2.根据权利要求1所述一种模板剂中间体的制备方法，其特征在于，在步骤A中，所述有机溶剂为甲苯、甲醇、THF、乙腈、石油醚、正己烷、DMF、乙酸乙酯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述一种模板剂中间体的制备方法，其特征在于，在步骤A中，所述吡啶衍生物、烷基化试剂与有机溶剂摩尔比为1：(2-12):(1-30),所述吡啶衍生物与所述催化剂质量比为1:(0.01-1.0)。
4.根据权利要求1所述一种模板剂中间体的制备方法，其特征在于，在步骤B中，所述有机溶剂为甲苯、甲醇、THF、乙腈、石油醚、正己烷、DMF、碳酸二甲酯、乙酸乙酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述一种模板剂中间体的制备方法，其特征在于，在步骤B中，所述有机溶剂与所述模板剂中间体哌啶四级铵盐粗品质量比为1：(0.5-10)。
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