[发明专利]哌嗪及其衍生物的合成方法

说明书

本发明涉及的是化合物的合成方法，尤其是一种哌嗪及其衍生物的合成方法。

众所周知，哌嗪及其衍生物为重要的医药中间体，同时也作为多种化工产品的原料，在医药，高分子，表面活性剂等多种精细化工工业上有广泛应用，具有重要的市场价值。鉴于该类产品的重要性，目前国际上发达国家对其制备方法的研究仍十分活跃。国内目前生产哌嗪，均用一乙醇胺作原料，在液氨，氢气及高温高压下环合，或制得其盐酸盐，在高温下环合，经碱中和，提纯后得到六水哌嗪，再经苯带水制得无水哌嗪。该制作工艺繁琐，收率低，反应周期长，环境污染严重，设备复杂，投资大，能耗高，同时产生大量理化性质相近的副产物，分离纯化困难，产品品质低，故已相继停产。国外除以一乙醇胺为原料外，也有用乙二胺，二乙醇胺，羟乙基乙二胺，二亚乙基三胺为原料进行催化加氢反应制备的，催化剂一般为稀有金属，价格高，流失严重。国外哌嗪类的合成，多采用高压反应，如美国专利4647701的方法，压力达940公斤/厘米²，同时采用较高的温度和高压氢气或有毒的液氨，一般温度达300-450℃，为满足工艺中的高温，高压的条件，所配备的设备技术高，投资大，稍有差错易产生爆炸造成事故。另外，在上述条件下合成哌嗪类化合物，往往发生缩合，裂解，聚合等副反应，如西德专利3543228报导，在合成哌嗪的同时有八种副产物同时产生，分离纯化困难，既影响收率，又增加了成本。

美国专利2,345,237和，2,345,236曾报导一种新的制造哌嗪及其衍生物的方法，是以乙二醛与乙二胺或取代乙二胺为原料，在水或醇类中缩合反应，提纯后得到并哌嗪或并哌嗪衍生物，再在146个大气压的压力下于90℃至125℃用氢气催化氢解，其催化剂为铂，镍或铜，得到哌嗪或其衍生物，比如N-甲基哌嗪。该方法虽反应温度低，但收率不稳定，而且使用高压氢气，设备复杂，操作繁琐，成本高，乙二胺或取代乙二胺单程转化率低。

本发明的目的是针对上述哌嗪及其衍生物制造工艺中存在的不足，提供一种哌嗪及其衍生物的合成方法，这种合成方法制备工艺简单，反应条件温和，副产物少，生产成本低，易于工业化生产。

本发明的目的是这样实现的，哌嗪及其衍生物的合成方法，包括使以下式(1)表示的邻二羰基化合物其中R₅,R₆=H或其它碳氢基团，如烷基，芳基或芳烷基与下式(2)表示的邻二胺基化合物其中，R₁,R₂,R₃,R₄=H或其它碳氢基团，如烷基，芳基或芳烷基所述邻二羰基化合物与邻二胺基化合物的摩尔比为1∶1～4，在水或醇类溶剂中，于温度低于42℃，常压状态下搅拌反应获得含有：下式(3)表示的2,3-二羟基哌嗪类其中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆=H或其它碳氢基团如烷基，芳基或芳烷基有下式(4)表示的2,3-二氢吡嗪类其中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆=H或其它碳氢基团，如烷基，芳基或芳烷基有下式(5)表示的并哌嗪类其中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆=H或其它碳氢基团R，如烷基，芳基或芳烷基有下式(6)表示的1,4,6,9-四氮杂-5,10-二氧杂蒽烷类其中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆=H或其它碳氢基团R，如：烷基芳基或芳烷基的混合物，其特征在于：在所得混合物中加入碱，调制成相对于邻二羰基化合物的终浓度为0.1-0.5摩尔/升、碱终浓度为0.2-0.5摩尔/升的电解液，在低析氢超电压电催化活性电极存在下的密闭隔膜电解槽中，以电解温度为60-140℃、电流密度为20-80安培/分米2进行电解，电解完成液经浓缩蒸馏，蒸出含水哌嗪及其衍生物，然后加入苯分水剂脱水，再蒸馏出如下式(7)的哌嗪及其衍生物其中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆=H或其它碳氢基团，烷基，芳基或芳烷基等不同碳氢基团。