[發明專利]以CO2為原料制備1?(2?羥乙基)?2?咪唑啉酮的方法

有效

• 申請號: 201510274783.7
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104860886B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 趙貴哲;向陽;程冬冬;劉亞青
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C07D233/32
• 分類號: C07D233/32
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙)14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本發明涉及環脲化合物制備領域，具體是一種以CO₂為原料制備1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮的方法。

背景技術

二氧化碳的大量排放帶來嚴重的環境問題和氣候問題，但二氧化碳同時也是一種儲量豐富、廉價、無毒、可循環利用的碳源，是有機化工很有潛力的原料。利用二氧化碳進行有機合成不僅能夠減少大氣中二氧化碳的濃度，而且還可以將二氧化碳固定為有價值的有機化學品。本發明利用胺類物質固定二氧化碳，并且成功合成出一種環脲化合物1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮。

1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮的CAS號為3699-54-5，結構式如下所示：

1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮作為一種環脲化合物，廣泛應用于分子生物學、藥理學等領域。目前，1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮的合成途徑主要為：以尿素和1-(2-羥乙基)乙二胺為原料，高溫環化合成1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮。但該方法所用的原料1-(2-羥乙基)乙二胺價格較貴，且反應溫度過高，因此限制了反應的規模。

鑒于此，亟需一種成本低廉、簡單易得的方法制備獲得1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮。

發明內容

為了克服現有技術中反應原料成本高、反應條件苛刻的缺陷，本發明的目的在于提供一種綠色、高效、簡潔的以CO₂為原料制備1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮的方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：以CO₂為原料制備1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮的方法，1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮是由CO₂和乙醇胺反應獲得的。

為了對本發明進行詳細的闡述，提供了所述方法的步驟：

(1)向高壓反應釜中依次加入乙醇胺、溶劑和堿性化合物的催化劑；

(2)預通入CO₂，并將反應溫度逐步升至130～200℃，調節高壓反應釜內CO₂壓力至2～8MPa，機械攪拌下反應；

(3)反應完成后將高壓反應釜冷卻至室溫，取出產物，并利用旋轉蒸餾去除溶劑和副產物水；

(4)經過色譜柱洗脫得到終產物1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮。

本發明所述1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮的合成路線為：

本發明所述方法步驟中的溶劑采用可溶解乙醇胺的溶劑即可，優選乙醇。具體使用時，溶劑乙醇的加入量為與乙醇胺的體積比為1:1即可。

另外，本發明提供了所述堿性化合物的催化劑為K₃PO₄、Na₃PO₄、Li₃PO₄、K₂CO₃、Na₂CO₃、KOH、NaOH、[BMIm]OH中的一種。具體應用時采用上述任意堿性化合物的催化劑均可，其終產物產率均在15％以上；但是優化的采用 K₃PO₄，終產物的產率在60％以上。

具體使用時，乙醇胺與堿性化合物的催化劑的摩爾比為1:0.01，通過對反應工藝的研究，在此摩爾比下反應原料轉化率高，即終產物的產率高。所述色譜柱洗脫溶劑為體積比為1:4～6的乙醇和二氯甲烷混合物，理論上采用本領域其他洗脫溶劑也能夠達到產物分離的目的，但是采用本發明所述洗脫溶劑，分離純化時間短，且產物純度很高。

本發明反應步驟中機械攪拌下反應時間的長短并不影響反應終產物(1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮)的獲得，即反應時間過短、反應原料轉化率低、產物產率低，反應時間過長、反應原料轉化完成、耗時長。因此，優化的采用6～10h的反應時間，另外本發明優化的采用170～190℃的反應溫度，6～8MPa的CO₂壓力。

本發明與現有制備1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮的工藝相比，具有如下所述的優越性：

(1)合成方法設計科學，執行路線簡潔可靠，適合工業生產。

(2)所需原料毒性低，便宜易得，符合綠色化學發展趨勢。

(3)反應過程中采用催化劑催化活性高，產物收率較高。

(4)從資源角度來看，CO₂是一種安全、無毒、豐富的碳資源，而且反應產物水也不會對環境造成壓力。