[发明专利]一种1,4,7,10-四氮杂十二烷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种1,4,7,10-四氮杂十二烷的制备方法。

背景技术

1,4,7,10-四氮杂十二烷；CAS：294-90-6分子式：C₈H₂₀N₄，分子量：172.28，为白色结晶。1,4,7,10-四氮杂十二烷是合成金属离子的大环螯合剂的前体。

目前文献报道的1,4,7，10-四氮杂十二烷的合成方法主要有Stetter法、Richman-Atkins法、Weisman法和乙二醛縮合法四种，其中用缩醛法制备1,4,7，10-四氮杂十二烷，原料易得，条件温和，操作方便，是实验室和生产较为理想的方法。

中国发明专利公开CN1343203A公开了一种制备式（I）化合物，1,4,7,10-四氮杂十二烷的方法，其采取如下路线：

其中：步骤a）中，三亚乙基四胺（TETA）与乙二醛缩合物在水或水溶性溶剂或其混合物中，于0~5℃，在化学计量量或过量的氢氧化钙存在下缩合，得到式（IV）的化合物；步骤b）中，式（IV）的化合物和用量为1至5mol/mol化合物（IV）的1,2-二氯乙烷、在二甲基乙酰胺（DMAC）中并且在用量为5至10mol/mol化合物（IV）的碳酸钠的存在下，加入0.1至2mol/mol化合物（IV）的溴化钠反应，反应温度为25至150℃，得到式（III）化合物，式（III）化合物以无机盐的酸的形式分离；步骤c）中，在惰性气氛或空气下，通过在水中，于pH5至9和90-120℃的温度下，在5-10mol二亚乙基三胺/mol化合物（III）的存在下与二亚乙基三胺（DETA）反应12-48小时，化合物（III）水解，转化为化合物（II）；步骤d）中，定量释放碱，得到式（I）的化合物。该专利方法通过使式（III）化合物转化成化合物（I）的四盐酸盐形式，再将化合物（I）的四盐酸盐形式定量转化为化合物（I）的方式，有效避免了直接制备化合物（I）的粗品在提纯过程中的较大的损失（直接转化再提纯时，提纯步骤的收率仅为70%）。该方法虽然提高了目标的收率，但是，同时也使得操作步骤变得更加繁琐，生产周期变长，最终产品收率仍然不是很理想，成本并未下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种收率高，成本低，适于工业化生产的1,4,7,10-四氮杂十二烷的制备方法。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种1,4,7,10-四氮杂十二烷的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）、双咪唑啉的制备：在装有回流冷凝器、温度计、干燥管、搅拌器的反应容器中，加入三亚乙基四胺(TETA)、N,N-二甲基甲酰胺二甲缩醛、溶剂苯，加热至75~85℃，不断蒸出反应生成的甲醇，回流1.5~3小时，减压蒸出适量苯，冷却，结晶，过滤，得白色结晶，即为双咪唑啉，其中，三亚乙基四胺与N,N-二甲基甲酰胺二甲縮醛的投料摩尔比为1:2~3；

（2）、扩环反应制备溴盐中间体：在装有回流冷凝器、温度计、搅拌器的反应容器中，加入碳酸钾，溶剂乙醇，加热并搅拌，在75~85℃下缓慢滴加步骤（1）所得双咪唑啉、1,2-二溴乙烷和乙醇的混和液，反应1.5~3小时后，冷却至50℃以下，滤去碳酸钾，减压蒸去乙醇，得琥珀色半固体，即为溴盐中间体，加水溶解下一步用，其中，双咪唑啉、1,2-二溴乙烷和碳酸钾的投料摩尔比为1:1~1.1:2~2.5；

（3）、1,4,7,10-四氮杂十二烷的制备：在装有回流冷凝器、温度计、搅拌器和稳压滴液漏斗的反应容器中，加入水，搅拌加热，回流，同时滴加步骤（2）制备的水溶液和20wt%~35wt%的氢氧化钠水溶液，滴毕，回流2~3小时，趁热过滤，将滤液转入蒸馏瓶中，减压蒸出水，冷却得白色结晶，过滤，得粗品，粗品用甲苯脱水重结晶，得白色晶体即为1,4,7，10-四氮杂十二烷，其中氢氧化钠与步骤（2）制备的溴盐中间体的投料摩尔比为5~8:1。

优选地，步骤（1）中，三亚乙基四胺与N,N-二甲基甲酰胺二甲縮醛的投料摩尔比为1:2~2.2。

优选地，步骤（2）中，双咪唑啉、1,2-二溴乙烷和碳酸钾的投料摩尔比为1:1:2。

本发明步骤（2）所述的溴盐中间体的结构式如下：

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明工艺过程简单，操作方便，且目标产品的总收率超过60%，适于工业化规模生产。

具体实施方式