[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201510274783.7
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104860886B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙貴哲;向陽;程冬冬;劉亞青
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號: C07D233/32
• 分類號: C07D233/32
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙)14100
• 代理人: 朱源

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)脲化合物制備領(lǐng)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(shù)

二氧化碳的大量排放帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題和氣候問題，但二氧化碳同時(shí)也是一種儲量豐富、廉價(jià)、無毒、可循環(huán)利用的碳源，是有機(jī)化工很有潛力的原料。利用二氧化碳進(jìn)行有機(jī)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(jià)值的有機(jī)化學(xué)品。本發(fā)明利用胺類物質(zhì)固定二氧化碳，并且成功合成出一種環(huán)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(jié)構(gòu)式如下所示：

1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮作為一種環(huán)脲化合物，廣泛應(yīng)用于分子生物學(xué)、藥理學(xué)等領(lǐng)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(huán)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(jià)格較貴，且反應(yīng)溫度過高，因此限制了反應(yīng)的規(guī)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(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中反應(yīng)原料成本高、反應(yīng)條件苛刻的缺陷，本發(fā)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(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)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(yīng)獲得的。

為了對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的闡述，提供了所述方法的步驟：

(1)向高壓反應(yīng)釜中依次加入乙醇胺、溶劑和堿性化合物的催化劑；

(2)預(yù)通入CO₂，并將反應(yīng)溫度逐步升至130～200℃，調(diào)節(jié)高壓反應(yīng)釜內(nèi)CO₂壓力至2～8MPa，機(jī)械攪拌下反應(yīng)；

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

(4)經(jīng)過色譜柱洗脫得到終產(chǎn)物1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮。

本發(fā)明所述1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮的合成路線為：

本發(fā)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(yōu)選乙醇。具體使用時(shí)，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(fā)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(yīng)用時(shí)采用上述任意堿性化合物的催化劑均可，其終產(chǎn)物產(chǎn)率均在15％以上；但是優(yōu)化的采用 K₃PO₄，終產(chǎn)物的產(chǎn)率在60％以上。

具體使用時(shí)，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(yīng)工藝的研究，在此摩爾比下反應(yīng)原料轉(zhuǎn)化率高，即終產(chǎn)物的產(chǎn)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(lǐng)域其他洗脫溶劑也能夠達(dá)到產(chǎn)物分離的目的，但是采用本發(fā)明所述洗脫溶劑，分離純化時(shí)間短，且產(chǎn)物純度很高。

本發(fā)明反應(yīng)步驟中機(jī)械攪拌下反應(yīng)時(shí)間的長短并不影響反應(yīng)終產(chǎn)物(1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮)的獲得，即反應(yīng)時(shí)間過短、反應(yīng)原料轉(zhuǎn)化率低、產(chǎn)物產(chǎn)率低，反應(yīng)時(shí)間過長、反應(yīng)原料轉(zhuǎn)化完成、耗時(shí)長。因此，優(yōu)化的采用6～10h的反應(yīng)時(shí)間，另外本發(fā)明優(yōu)化的采用170～190℃的反應(yīng)溫度，6～8MPa的CO₂壓力。

本發(fā)明與現(xiàn)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(yōu)越性：

(1)合成方法設(shè)計(jì)科學(xué)，執(zhí)行路線簡潔可靠，適合工業(yè)生產(chǎn)。

(2)所需原料毒性低，便宜易得，符合綠色化學(xué)發(fā)展趨勢。

(3)反應(yīng)過程中采用催化劑催化活性高，產(chǎn)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(yīng)產(chǎn)物水也不會對環(huán)境造成壓力。