[发明专利]一种N-氰乙基咪唑类化合物的合成方法

说明书

本发明提供了一种N‑氰乙基咪唑类化合物的合成方法，是以咪唑及其衍生物为原料，丙烯腈作为迈克尔加成受体，在无催化剂、无溶剂、空气氛围中，一步法高收率、高选择性地合成了N‑氰乙基咪唑类化合物。本发明操作简单、绿色环保、经济实用、性能稳定，产品市场广阔；反应不需要特殊后处理，无副产物产生，适合于工业化生产。

技术领域

本发明涉及咪唑类化合物的绿色合成方法，尤其涉及以咪唑衍生物为原料经迈克尔加成反应合成N-氰乙基咪唑类化合物的方法，属于绿色有机合成技术领域。

背景技术

近年来，环氧树脂固化物的广泛应用使得其相关固化剂的研究成了化学工作者的研究热点。咪唑衍生物是一类较好环氧树脂固化剂，但咪唑类化合物一般在室温下为固体，使用时存在混合不均匀等问题，并且分子中同时含有叔胺型氮原子和活泼氢，使得固化反应较为复杂。通过反应将含有活泼氢的咪唑改善为单一的叔胺型咪唑可使固化物结构更加规整，从而提高其热变形温度。为改善咪唑类化合物的使用性能，本发明采用丙烯腈与含活泼氢的咪唑及其衍生物经迈克尔加成反应合成了N-氰乙基咪唑类化合物，其产物常温下为液体或熔点较低的固体，使用更加方便；由于其独特的结构特征，被广泛应用于环氧树脂固化剂、促进剂以及药物中间体等，在有机合成方面具有广泛应用。N-氰乙基咪唑类化合物的结构式如下图所示：

其中，R¹为氢、烷基、环烷基、芳基，脂基；R²、R³为氢、烷基、环烷基、芳基、脂基、硝基、羟甲基等。

鉴于此，大量的合成方法已经用于此类化合物的制备。文献“赵飞明，氰乙基咪唑化合物的合成及其组成分析，宇航材料工艺”以苯为溶剂，2-甲基咪唑和丙烯腈为原料反应合成氰乙基化合物。专利CN103980204报道了季胺盐类离子液体在室温下催化丙烯腈与咪唑类化合物制备N-氰乙基咪唑，催化剂用量高达40％，反应结束后需要通过萃取回收催化剂，通过柱层析纯化产物，不适宜大规模生产。专利CN103450090报道了乙醇为溶剂条件下咪唑和丙烯腈生成N-氰乙基咪唑的反应，反应完后需要减压浓缩除去溶剂，增加了生产成本。类似的，专利CN103450090、CN106575791分别报道了乙酸乙酯和甲醇做溶剂条件下，咪唑和丙烯腈生成N-氰乙基咪唑的反应。以有机溶剂和催化剂参与的该类反应均需进一步后处理，既增加了生产成本又给环境带来了一定的污染。由于该类化合物的需求量较大，具有可观的经济效益，开发一种新型简单、高效、绿色的合成方法，具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种工艺简单、操作方便，成本低廉、绿色环保的氰乙基咪唑类化合物的合成方法。

一种N-氰乙基咪唑类化合物的合成方法，以咪唑衍生物为原料，以丙烯腈为迈克尔受体，在空气氛围中反应，在温度为50-100摄氏度条件下搅拌反应3-16小时得到N-氰乙基咪唑类化合物。其反应式如下所示，

进一步的，所述咪唑衍生物的结构式如下：

其中，R¹为氢、烷基、环烷基、芳基或脂基；R²为氢、烷基、环烷基、芳基、脂基、硝基或羟甲基、R³为氢、烷基、环烷基、芳基、脂基、硝基或羟甲基。

进一步的，所述咪唑衍生物和丙烯腈的摩尔比例为1:1.1～1.5。

进一步的，所述反应温度为70-100摄氏度。

进一步的，所述反应时间为5-10小时。