[发明专利]一种丙酮氰醇与卤代烷反应制备腈的方法

说明书

本发明提供一种丙酮氰醇与卤代烷反应制备腈的方法。本发明是用丙酮氰醇作为氰化试剂，解决了现有制备方法中使用剧毒的氰化钠、氰化钾或价格昂贵的三甲基硅氰作氰源，反应时间长，产率较低，反应条件严格等问题。方法：将丙酮氰醇溶解在由非质子性高沸点偶极溶剂与非质子性低沸点溶剂组成的混合溶剂中，加入催化剂氢氧化锂，25‑50℃下搅拌一小时后加入卤代烷，继续反应2‑3小时，加入饱和食盐水洗涤两次，分出有机层，干燥后，蒸除溶剂，可得腈类化合物。本发明制备腈类化合物的方法反应毒性较小，工艺简单，易操作，生产成本低，产率达95％以上。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，涉及一种丙酮氰醇与卤代烷反应制备腈的方法。

背景技术

腈是一类含氰基的有机物，它是重要的化工原料，在医药、新材料等领域有重要应用，其中代表性的化合物如己二腈是制备尼龙66的原料、苯乙腈是生产多种医药、农药的中间体；丙烯腈可与其他单体共聚合，生产合成橡胶和工程塑料等等。

现有的制备腈的方法较多，但最常用的方法是脂肪卤代烃与金属氰化物进行亲核取代反应制备腈。该方法的局限性主要有(1)金属氰化物为剧毒的氰化钠、氰化钾，由此带来的严重的环境污染和人身安全等问题；(2)氰化钠/氰化钾属于无机盐，在有机溶剂中几乎不溶，需要加入相转移催化剂，如四丁基溴化铵、十六烷基三甲基铵、18冠6醚等，增加生产成本；(3)当反应物为叔卤代烷时，反应以消除产物为主，导致取代产物的产率较低；(4)当反应物是氯代烷或溴代烷等反应活性较弱的卤代烷时，需要加入碘化钾或碘化钠做助催化剂。为了克服此反应存在的上述缺陷，目前实验室多以三甲基硅氰作为氰化试剂，但是该物质价格昂贵，原子利用率低，反应需在严格无水无氧条件下进行，因此不能满足工业化生产要求。

使用丙酮氰醇这种相对安全，替代氢氰酸(人类致死量为0.57mg/kg)、氰化钠、氰化钾(丙酮氰醇的LD50是52mg/kg,而氰化钠的LD50是6mg/kg)等剧毒的氰化试剂，避免由此带来的环境污染和人身安全等问题；丙酮氰醇是生产丙烯腈的副产物，其价格低廉，用丙酮氰醇替代价格昂贵的氰化试剂，将大大降低生产成本，更具实用价值。现有的用丙酮氰醇作为氰源通过卤代烷的亲核取代反应制备氰化物的方法较少，已有的报道中用到的催化剂为不常见的有机强碱四甲基胍或者怕水、易燃的氢化锂等。

发明内容

本发明是要解决现有的用卤代烷制备腈的方法时使用剧毒的氰化钠、氰化钾催化剂或原子经济性差、价格昂贵的三甲基硅氰作氰源以及反应时间较长，产率较低，反应条件严格等问题。提供一种利用卤代烷与丙酮氰醇的亲核取代反应制备腈的新方法。

本发明利用丙酮氰醇与卤代烷的亲核取代反应制备腈的方法，具体步骤如下：

将丙酮氰醇溶解在由非质子性高沸点偶极溶剂与非质子性低沸点溶剂组成的混合溶剂中，加入催化剂氢氧化锂，25-50℃搅拌一小时后加入卤代烷，TLC监控原料消失后，加水洗涤，乙酸乙酯萃取，乙酸乙酯层再分别用水和饱和食盐水洗涤，用无水Na₂SO₄干燥后过滤浓缩得到腈。

进一步的所述氰化试剂为丙酮氰醇。

进一步的所述丙酮氰醇与卤代烷的摩尔比为1.1-1.5:1。

进一步的所述催化剂为单水合氢氧化锂，单水合氢氧化锂与卤代烷的摩尔比为1.1-1.5:1。

进一步的所述卤代烷为伯卤代烷及仲卤代烷。

进一步的所述卤代烷为氯代烷、溴代烷及碘代烷，其中卤代烷可以是但不局限于下列化合物：氯化苄、氯代正丁烷、氯代仲丁烷、1,4-二氯丁烷、1-氯辛烷、3-氯丙酸乙酯、1-氯-2-苯乙烷、3-氯丙腈、1,2-二氯乙烷、氯代十二烷；溴代正丁烷、溴代仲丁烷、1,4-二溴丁烷、1-溴-3-苯基丙烷、3-溴丙腈、溴化苄、3-溴-丙酸甲酯、1-溴乙基苯、4-溴丁酸甲酯、溴代正辛烷、溴代十八烷、二苯溴甲烷、2-溴戊烷、7-溴庚酸乙酯、1,2-二溴乙烷；碘代正丁烷、碘代正辛烷、碘代十四烷。