[发明专利]一种新型合成3,6-二甲基-2,5-哌嗪二酮的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型合成3,6-二甲基-2,5-哌嗪二酮的方法，属有机合成技术领域。

背景技术

3,6-二甲基-2,5-哌嗪二酮是一种生化试剂，同时也是合成2,5-二甲基哌嗪的原料。可通过金属钠还原合成2,5-二甲基哌嗪。2,5-二甲基哌嗪是一种非常重要的化工原料和医药中间体，可用来合成医药、农药、染料和表面活性剂等多种精细化学品。在医药领域由哌嗪为原料可合成氟哌酸，吡啶酸等喹诺酮类药物的合成；在兽药领域由哌嗪的无机酸盐可用于病虫害的防治；在表面活性剂领域，哌嗪的胺基氢被长链烷基取代或烷氧基取代的衍生物可用作润湿剂，乳化剂，分散剂和清洁剂。同时还可用于橡胶助剂，聚合物的合成等多个领域。

目前有报道了的制备方法，具体如下：

文献1（Dokl.Akad.NaukSSSRSer.Khim.,1991,vol.318,#4p.905-906），以L-丙氨酸为原料经过固定床高温反应合成了3,6-二甲基-2,5-哌嗪二酮。该工艺条件苛刻，且后处理工艺复杂，不适合进行工业化生产。

文献2（Nonappa;Ahonen,Kari;Lahtinen,Manu;Kolehmainen,Erkki；GreenChemistry,2011,vol.13,#5p.1203-1209），同样采用L-丙氨酸为原料，通过微波反应，高温实验室条件下也合成了3,6-二甲基-2,5-哌嗪二酮。该工艺反应温度要求200℃，且反应设备要求苛刻，且存在安全隐患。

文献3（Shibata;Asahina，BulletinoftheChemicalSocietyofJapan,1926，vol.1,p.72），介绍了以L-丙氨酸为原料，采用丙三醇作为溶剂，高温条件下合成3,6-二甲基-2,5-哌嗪二酮的方法，其后处理精制比较麻烦，由于高温反应，成本也比较高。

文献4（Abderhalden;Gebelein，Hoppe-Seyler'sZeitschriftfuerPHysiologischeChemie,1926，vol.152,p.131）以丙氨酰-L-丙氨酸为原料在200-220℃的条件下通过自身缩合合成3,6-二甲基-2,5-哌嗪二酮，高温反应，且成本较高。

文献5（AnalyticalChemistry,1993,vol.65,#14p.1861–1867）以丙氨酰-L-丙氨酸为原料，通过甲醇的氨体系合环合成3,6-二甲基-2,5-哌嗪二酮。

其他文献中还介绍了丙氨酰-L-丙氨酸为原料，以盐酸作为催化剂或二苯胺为催化剂合成3,6-二甲基-2,5-哌嗪二酮。综上所述的几种合成方法，工艺条件苛刻，且后处理工艺复杂，成本较高。不适合进行工业化生产。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种反应条件温和且产品质量及收率相对较高的合成3,6-二甲基-2,5-哌嗪二酮的方法。

本发明的目的是这样实现的：一种丙氨酸和醇合成3,6-二甲基-2,5-哌嗪二酮法，其特征在于：它以L-丙氨酸和醇为起始原料，经酯化、环合离心制得。

第一步：酯化反应：

由L-丙氨酸和醇在催化剂作用下合成酯化物。反应式如下：

R：代表异丙基或叔丁基。

所述醇为异丙醇或正丁醇，异丙醇最佳，醇的使用量为原料L-丙氨酸的3-10倍重量，最好6-8倍的范围内，反应结束后采用碱中和后处理调节pH值。碱为碳酸钾、氢氧化钠等，氢氧化钠最佳。

第二步自身缩合

第一步所得的有机相，先常压低温（40-60℃）蒸馏回收溶剂；然后60-90℃常压蒸馏，逐渐蒸出反应生成的异丙醇。得到缩合产物和酯化物的混合溶液。反应式如下：

R：代表异丙基或叔丁基。

母液继续重复自身缩合及析晶操作，可提高总收率。

作为优选方案，具体工艺步骤如下：

第一步：酯化反应

反应釜内加入有机醇，L-丙氨酸，催化剂，降温至10-25℃之间；逐渐滴加氯化亚砜，控制反应液温度35℃以下；滴加完毕升温至回流，保温；减压浓缩至干，加入庚烷带溶剂一次；采用二氯甲烷溶解，逐渐滴加碱液，调pH值至10-11，静置分层，水相用二氯甲烷反萃一次；合并有机相，并用饱和盐水洗涤，硫酸钠干燥，得到二氯甲烷的L-丙氨酸酯溶液；

第二步：自身环合