背景及概述[1][2]
1,4-二碘是一种重要的有机中间体,与不同活性基团反应合成多种取代官能团化合物,在医药、农药以及材料等领域有着广泛应用,其合成与应用极具研究价值。
制备[1]
1,4-二碘的合成方法有多种,其中芳胺的重氮化碘化法是较为常见的方法。这 类方法主要分为以下几种。
对二胺盐酸盐重氮化,再与碘化钾进行置换反应,二胺的氨基被碘取代,得到 1,4-二碘。由于原料对二胺经过两次重氮化,重氮化收率较低;此外,产物中4-氯碘化 和碘化的含量很高,难以分离。
为了简化反应步骤,化学工作者采用对碘胺重氮化,再与碘化钾进行置换反应,得到产品1,4-二碘。由于对碘胺来源稀少,不易保存且价格较高,难以在工业中规模化应用。
目前,1,4-二碘的制取通常胺在弱碱性碳酸氢钠介质中进行环亲电取代碘化,在经过亚硝酸钠和作为重氮化试剂,碘化亚铜和氢碘酸作为置换试剂。由于的 凝固点为16.6℃,低温重氮化时易凝固造成反应不充分。此外,碘化亚铜和氢碘酸的价格相对较高,且氢碘酸的用量大,使得反应成本较高。
CN201610129881.6提供了一种低成本且绿色环保的1, 4-二碘的制备方法,该方法原料易得,产率高,适应于工业化规模生产。如图1工艺流程,将9.3g胺(0.1mol)加入到110毫升10%(w/w)的碳酸氢钾溶液中,然后15~20分钟内分批加入已碾碎的碘与胺摩尔比1.05:1的26.7g单质碘,5~10℃ 下进行亲电取代反应4小时,反应完成后过滤。液体是反应生成的碘化钾溶液,直接用于的碘置换反应。固体干燥后得对碘胺21.0g,产率95.8%。
核磁共振氢谱分析结果:1HNMR(CDCl3,270MHz),7.40(d,2H),6.47(d,2H),3.38(s,2H),核磁共振测试表明为目标产物。将21.0g对碘胺(0.096mol)加入到400毫升水中,控制反应温度小于0℃,加入盐酸与对碘胺摩尔比11.1:1的90毫升36.5%(w/w)的浓盐酸,快速冷却至-10℃析出超细白色晶体,然后15~20分钟内滴加亚硝酸钠与对碘胺摩尔比为1.15:1的20%(w/w)的亚硝 酸钠溶液33毫升,在-10~-5℃下反应4小时,制得重氮盐,多余的亚硝酸钠用少量尿素淬 灭;保持-10℃的反应温度,向上述制得的重氮盐溶液中加入150毫升氯仿,再加入回收的碘 化钾溶液110毫升,低温反应4小时,缓慢升至室温,反应2小时。反应混合液分层,有机相用 亚钠溶液洗至桔黄色,再分别用碳酸钠溶液、水洗涤,无水镁干燥,减压蒸馏回收 氯仿得淡黄色固体28.39g。核磁共振氢谱分析结果:1HNMR(CDCl3,270MHz),7.45(d, 2H),核磁共振测试表明为目标产物。该合成方法以胺计,摩尔产率为80.0%,纯度为93%,熔点127~133℃。
应用 [2]
一、用于制备纳米空腔结构疏水多孔材料
疏水材料是一种在日常生活中和工业领域应用非常广泛的功能材料。CN201810020104.7提供一种具有大比表面积和不同尺寸纳米空腔结构疏水多孔 材料,并为该材料提供一种制备方法和应用。该纳米空腔结构疏水多孔材料是以纳米二氧化硅为硬模板,将1,3,5-乙炔和1,4-二碘通过Sonogashira偶联反应包覆在纳米二氧化硅表面,然后用氢氟酸刻蚀除去纳米二氧化硅,即得到纳米空腔结构疏水多孔材料,其中所述的纳米二氧化硅的粒径为100~500nm。本发明纳米空腔结构疏水多孔材料对-羟甲基糠醛具有超高的吸附性能和选择 性,通过间歇釜式吸附和解吸工艺在常温下可以有效的将5-羟甲基糠醛从果糖脱水体系中吸附分离,具有操作简单、能耗低、环境友好的优点,适用于各种有机废水和原油泄露中的油水分离领域。
二、用于制备基双三唑化合物
1-[4-(1H-1,2,4-三氮唑-1-基)基]-1H-1,2,4-三氮唑(基双三唑化合物)可用作防锈剂,采用喷涂、浸泡、涂刷方式对金属进行防锈处理,使之吸附在金属表面形成一层很薄的膜,紧密地附着于金属表面,保护铜及其它金属免受大气及有害介质的腐蚀,及防止更深的锈蚀。
CN201310055202.1以1,4-二碘代,1H-1,2,4-三氮唑,碳酸钾和碘化亚铜为主要原材料,反应中以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,控制温度在80-200℃时,可以得到收率高的1-[4-(1H-1,2,4-三氮唑-1-基)基]-1H-1,2,4-三氮唑及其单晶。优点和特点在于:
(1) 反应操作简便易行。
(2) 反应收率高,所得产品的纯度高。
(3) 本发明所制备的1-[4-(1H-1,2,4-三氮唑-1-基)基]-1H-1,2,4-三氮唑可以用于染料及发光剂,其生产成本低,利润空间大,更适合大规模的工业化生产。
主要参考资料
[1] CN201610129881.6 一种1,4-二碘的绿色制备工艺
[2] CN201810020104.7 纳米空腔结构疏水多孔材料及制备方法和吸附分离5-羟甲基糠醛的应用
[3] CN201310055202.1 基双三唑化合物及其制备方法与应用