一种过氧化物制备羟肟酸类化合物的方法与流程

2021-02-02 23:02:31|

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本发明涉及有机化学技术领域，具体涉及一种过氧化物制备羟肟酸类化合物的方法。

背景技术：

羟肟酸类化合物是一类重要的金属络合剂，广泛应用于医药、生物、化工、矿物加工等领域。

目前，羟肟酸类化合物常用的合成方法主要有：羟胺法、硝基烷烃重排法、硝基烷烃还原法、胺类氧化法、亚硝基化合物与甲醛反应法、硝基烷酮热裂解法、生物酶催化转化法等，一般用羧酸低级醇酯和羟胺在碱性溶剂中进行反应，羟肟化反应，比如美国专利us3922872中公开的，用低级醇作为溶剂，在二甲胺作用下使羟胺硫酸盐和脂肪酸甲酯反应，生成的羟肟酸经中和反应，得到羟肟酸铵或碱金属盐沉淀，将其过滤、干燥，即可得到较纯的羟肟酸产品，因反应的非均相性使得反应的速率和产率非常低，如在甲醇介质中反应15h，羟肟酸的产率低于75％；专利us6145667，以油和水作为反应介质，并加入了表面活性剂，以c6～c22脂肪酸酯为初始原料与羟胺和碱反应制得羟肟酸；专利cn106946792a公开了一种异羟肟酸类化合物可通过羧酸类化合物与羟胺或盐酸羟胺在缩合剂以及碱存在下于溶剂中进行，或者通过羧酸类化合物与羟基带保护基团的羟胺在缩合剂作用下先反应生成羟肟酸盐类化合物，再由羟肟酸盐类化合物脱除保护基团后得到；choi等[choij,parkjg,pangyp.convenientsynthesisofalibraryofdiscretehydroxamicacidsusingthehydroxythiophenol(marshall)resin[j].tetrahedronletters,2008,49(7):1103-1106.]报道了以羧酸为原料先制备酚酯，再以酚酯作为原料酯，在溶剂二氯甲烷中与羟氨反应17～24h得到羟肟酸；专利cn108929246a公开了一种固态法制备羟肟酸类化合物的方法，该方法通过将酯、羟胺、碱类物质混合，固态研磨或球磨获得羟肟酸类化合物。

综上所述，现有技术中制备羟肟酸类化合物的过程中存在反应时间长，后处理过程繁琐，转化率低等技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述技术问题问题，本发明以过氧化物和羟胺类化合物在、还原性盐和碱的作用下，直接反应制备获得羟肟酸类化合物，反应时间短，后处理过程简单，原料转化率高。

本发明提供了一种过氧化物制备羟肟酸类化合物的方法，所述方法具体包括：

s1:将如式ⅰ或式ⅱ的过氧化物、还原性盐溶于溶剂中，反应获得第一混合物；

s2:向所述第一混合物中加入如式ⅲ或式ⅳ的羟胺类化合物和碱，反应获得第二混合物，经分离纯化后获得如式ⅴ或式ⅵ的羟肟酸类化合物；

其中，

所述r1为c2～c20烷基、c3～c20环烷基、c3～c20烯烃基、c3～c20炔烃基、c3～c20杂环基、c5～c12杂芳基或c6～c20芳香基；

所述r2为h、c1～c20烷基、c3～c20环烷基、c3～c20烯烃基、c3～c20炔烃基或c6～c20芳香基；

所述y为盐酸、硫酸、磺酸、碳酸、硝酸或磷酸任意一种；

所述m为na、k或nh4；

所述烷烃、环烷烃、烯烃、炔烃或芳香烃可进一步任选地被卤素、羟基、烷氧基、氨基、氰基或芳香基单取代或相同或不同的多取代。

进一步的，所述还原性盐为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、硫化钠、硫氢化钠、亚硝酸钠、亚硫酸钾或亚硫酸氢钾中的任意一种。

进一步的，所述溶剂为甲醇、乙醇、乙醚、正己烷、异丙醇、丁醇、二氯甲烷、二氯乙烷、四氢呋喃、乙腈、甲苯、二氧六环、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、环己烷、三氯甲烷、四氯甲烷、吡啶或水中的任意一种。

进一步的，所述碱为磷酸二氢钠、三乙胺、叔丁基醇钠、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或氢氧化钡中的任意一种。

进一步的，所述过氧化物、还原性盐、羟胺类化合物、碱、溶剂的摩尔比为1:0.3～2.0:1.0～3.0:0～20。

进一步的，所述步骤s1反应的温度为0～80℃，反应时间为5～120min。

进一步的，所述步骤s2反应的温度为0～80℃，反应时间为0.5～6h。

进一步的，所述步骤s2中的分离纯化具体包括：

将所述第二混合物过滤获得滤液，经常压蒸馏或减压蒸馏脱除溶剂，并行水洗涤，获得羟肟酸类化合物。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

1)本发明将过氧化物和羟胺类化合物在碱存在作用下，直接制备所得羟肟酸类化合物，原料转化率高，操作简单，反应时间短，后处理简单，易于实现工业化生产。

2)直接采用过氧化物与羟胺类化合物为原料，不仅原料来源广，而且避免了采用羧酸甲酯等低级醇酯为原料，提高了反应的原子利用率；

3)反应产物单一，通过过滤可分离产物和盐，原子利用率高，生产效率高，对环境友好，易于实现工业化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的苯甲羟肟酸的质谱图；

图2为本发明实施例提供的苯甲羟肟酸的1hnmr谱图；

图3为本发明实施例提供的苯甲羟肟酸的13cnmr谱图；

图4为本发明实施例提供的十二烷基羟肟酸的质谱图；

图5为本发明实施例提供的十二烷基羟肟酸的1hnmr谱图；

图6为本发明实施例提供的十二烷基羟肟酸的13cnmr谱图；

图7为本发明实施例提供的十二烷基羟肟酸的红外光谱图；

图8为本发明实施例提供的3-氯苯甲羟肟酸的质谱图；

图9为本发明实施例提供的3-氯苯甲羟肟酸的红外光谱图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1

将6.17份过氧化二苯甲酰(含量为99.0％)加入装有13.46份四氢呋喃的反应器中，加入5.25份亚硫酸氢钠，反应20min后，加入4.49份盐酸羟胺(含量为98.5％)和5.21份氢氧化钠(含量为96.0％)，搅拌反应3h，过滤脱除反应得到的无机盐，蒸馏回收四氢呋喃溶剂，得到白色的苯甲羟肟酸钠固体产品。

实施例2

将10.17份过氧化十二酰(含量为98.0％)加入装有13.46份四氢呋喃的反应器中，加入5.25份亚硫酸氢钠(含量99.0％)，反应20min后，加入4.25份盐酸羟胺(含量为98.5％)和5.21份氢氧化钠(含量96.0％)，反应3h，过滤脱除反应得到的无机盐，蒸馏回收四氢呋喃溶剂，得到淡黄色的十二烷基羟肟酸钠固体产品。

实施例3

将6.17份3-氯过氧化苯甲酸(含量为99.0％)加入装有30份甲醇的反应器中，加入5.1份氯化亚铜(含量97.0％)，反应20min后，加入4.49份盐酸羟胺(含量为98.5％)和6.21份氢氧化钾(含量99.8％)，反应3h，过滤脱除反应得到的无机盐，蒸馏回收甲醇溶剂，得到白色的3-氯苯甲羟肟酸钠固体产品。

实施例4

将6.17份过氧化二苯甲酰(含量为99.0％)加入装有30份甲醇的反应器中，加入2.62份亚硫酸氢钠，反应20min后，加入4.49份盐酸羟胺(含量为98.5％)和5.21份氢氧化钠(含量96.0％)，反应3h，过滤脱除反应得到的无机盐，蒸馏回收甲醇溶剂，得到淡黄色的苯甲羟肟酸钠固体产品。

实施例5

实施例6

将10.17份过氧化十二酰(含量为98.0％)加入装有13.46份四氢呋喃溶液的反应瓶中，加入2.62份亚硫酸氢钠(含量99.0％)，反应20min后，加入4.49份硫酸羟胺(含量为98.5％)和5.21份碳酸钠(含量99.8％)，反应3h，过滤脱除反应得到的无机盐，蒸馏回收甲醇溶剂，得到淡黄色的十二烷基羟肟酸钠固体产品。

实施例7

将6.17份过氧化二苯甲酰(含量为99.0％)加入装有30份甲醇的反应器中，加入2.62份亚硫酸氢钠，反应20min后，加入5.38份n-甲基羟胺盐酸盐(含量为98.5％)和5.21份氢氧化钠(含量96.0％)，反应3h，过滤脱除反应得到的无机盐，蒸馏回收甲醇溶剂，得到淡黄色的n-甲基-苯甲羟肟酸钠固体产品。

将获得的羟肟酸类固体产品称重，并根据原料的加入量计算其理论产量，计算收率，其中实施例1-6制备羟肟酸类化合物的收率分别为82％、82％、82％，87％、87％、78％和84％。

结构表征

将获得的羟肟酸盐类化合物经酸化、重结晶分离提纯后获得相应的羟肟酸，并采用质谱、¹hnmr谱、¹³cnmr谱图或红外光谱中的多种表征方式进行结构表征，以下以实施例1-3获得的羟肟酸类化合物的表征结果为例。

实施例1获得的苯甲羟肟酸的质谱如图1所示，谱图中质荷比为136.0388的峰是[m-h]离子峰，苯甲羟肟酸的理论分子量m为137.14；苯甲羟肟酸的¹hnmr谱图中(如图2所示)各质子化学位移(δ)及其归属具体如下：¹hnmr(400mhz，dmso-d6):δ7.43-7.52(m,4h)，7.74-7.76(d,1h),9.01(s,1h),11.17(s,1h)；苯甲羟肟酸的¹³cnmr谱图中(如图3所示)各质子化学位移(δ)及其归属具体如下：¹³cnmr(400mhz，dmso-d6)δ164.71,133.28,131.60,128.84,127.35。

实施例2获得的十二烷基羟肟酸的质谱如图4所示，谱图中质荷比为214的峰是[m-h]离子峰，十二烷基羟肟酸的理论分子量m为215.3324；十二烷基羟肟酸的¹hnmr谱图中(如图5所示)各质子化学位移(δ)及其归属具体如下：¹hnmr(400mhz，dmso-d6)δ:0.85(t,j＝6hz,3h),1.24(m,16h),1.45～1.48(m,2h),1.91～1.94(m,2h)，3.34(s,1h)，10.33(s,1h)；十二烷基羟肟酸的¹³cnmr谱图中(如图6所示)各质子化学位移(δ)及其属具体如下：¹³cnmr(400mhz，dmso-d6)δ167.50,30.63,29.70,27.44,27.42,27.37,27.17,27.12,27.00,23.52,20.49,12.29；十二烷基羟肟酸的红外光谱如图7所示，其主要特征峰有(cm^-1)：3252归属n-h伸缩振动峰，2916、2848归属亚甲基的伸缩振动峰，1661归属酰胺弯曲振动峰，1470归属ch2弯曲振动峰,718归属ch2面内摇摆振动峰。

实施例3获得的3-氯苯甲羟肟酸的质谱如图8所示，谱图中质荷比为170.0027的峰是[m-1]离子峰，3-氯苯甲羟肟酸的理论分子量m为171.01；3-氯苯甲羟肟酸的红外光谱如图9所示，其主要特征峰有(cm^-1)：3443归属o-h伸缩振动峰，3304归属n-h伸缩振动峰，3027归属苯环上c＝c-h伸缩振动峰，16o4归属n-h弯曲振动峰，1563,1495,1393归属苯环骨架振动峰,1255归属c-n伸缩振动峰，755归属间苯二取代的振动峰，729归属于c-cl的振动峰。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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