[发明专利]一种N-乙基咔唑的合成方法

说明书

一种N‑乙基咔唑的合成方法，涉及N‑乙基咔唑。在N‑甲基吡咯烷酮溶剂中，将咔唑与去质子剂进行成盐反应，生成咔唑盐，继续通入乙炔反应后，得到N‑乙烯基咔唑；在生成的N‑乙烯基咔唑有机溶剂中，再加入Pd催化剂，在助剂中进行氢化反应，得到N‑乙基咔唑。优选了一系列特殊的催化剂，通过催化加氢工艺可以有效实现N‑乙基咔唑的绿色合成，减少三废排放。加氢过程中，催化剂可重复使用，降低成本。加氢工艺制备得到的N‑乙基咔唑产品质量更高。不需要传统烷基化试剂(硫酸二乙酯、碳酸乙酯、卤乙烷等)及有毒有机溶剂参与，无废液排放问题，是一条真正符合绿色清洁的生产工艺。

技术领域

本发明涉及N-乙基咔唑，尤其是涉及绿色、无废液排放的一种N-乙基咔唑的合成方法。

背景技术

N-乙基咔唑是用作青光海昌蓝GC及永固紫RL等染料的中间体。其中，下游产品之一的永固紫RL着色力高，色彩鲜艳，更是凭借其耐热、耐晒、耐迁移等优异的化学性能，作为高端颜料广泛应用于涂料、橡胶、合成纤维及塑料工业等。

工业合成N-乙基咔唑的方法主要分为三种：硫酸二乙酯法、碳酸乙酯法和卤乙烷法。硫酸二乙酯法采用硫酸二乙酯乙基化咔唑得到N-乙基咔唑，硫酸二乙酯烷化能力很强，并且反应条件适中即可进行氨基上的烷化反应，而不会影响苯环的羟基。文献(TeloreR.D.,Satam M.A.,Sekar N.Dyes and Pigments2015；122:359-367)报道了，用丙酮作溶剂，KOH作为去质子剂，使硫酸二乙酯和咔唑反应、回流4h，所得产率为90％。

碳酸乙酯法以碳酸乙酯作为烷基化试剂，欧洲专利EP 0635490公开了一种制备N-乙基咔唑的方法，以氢氧化钠、碳酸钾或乙醇钾作为去质子剂，反应24h，所得产品纯度为96％。与硫酸二乙酯法类似，该方法所用的烷基化试剂成本高，且反应需要有毒有机溶剂参与，反应收率不高。

相比之下，卤乙烷法在实际应用中最为广泛。常用烷基化试剂主要是氯乙烷和溴乙烷，反应可分为均相和非均相合成：均相合成是咔唑先与去质子剂生成咔唑盐，加压条件通入氯乙烷进行乙基化，反应温度较高；报道比较多的主要还是采用相转移催化法，即在一个多相系统中，利用相转移催化剂实现反应的顺利进行。常用N-烷基化以烷基季铵盐作为相转移催化剂，由50％NaOH水溶液-苯混合溶剂作为两相体系。欧洲专利EP 557993(1993)公开采用价格更低廉的胺类有机物-三乙胺代替传统季铵盐作为相转移催化剂，以48％NaOH水溶液-邻二氯苯作为溶剂，100℃下反应9h，反应收率可达到99.6％。同样的，以二乙胺、2-苯基-1-丙胺等作为催化剂反应效果也很好。欧洲专利EP 858995(1998)以邻二氯苯作溶剂，N,N,N′,N′-四甲基-1,3-丙二胺作为相转移催化剂，100℃下反应4h，所得收率达到99.3％。

传统N-乙基咔唑合成方法不仅在烷基化过程需要有毒有机溶剂参与，对人体有害、对环境造成污染，特别是卤乙烷法带来的含氯等含卤废水，处理不当会带来严重的环境问题。当前国家对环境保护方面密切关注，特别是近几年对重大的环保政策出台密集，比如新环境保护法、大气污染防治法及土十条等。为此，提出一条绿色环保的N-乙基咔唑合成路线，显得尤为重要。

加氢合成N-乙基咔唑，是实现清洁生产和提高产品质量的有效途径，但至今为止，几乎没有人通过氢化反应合成N-乙基咔唑。原因主要在于咔唑基团的强电子转移能力，使得乙烯基的氢化还原具有一定难度。还有另一个关键因素，原料-咔唑90％以上是来源于煤化工产品，由于原料本身存在含硫物种，这对于催化剂的抗毒化能力又提出了新的要求，直接关系到催化剂的套用活性。

发明内容

本发明的目的在于提供将贵金属Pd催化剂应用到N-乙烯基咔唑的氢化反应中，氢化活性高，可以循环套用的一种N-乙基咔唑的合成方法。

本发明包括以下步骤：

1)在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，将咔唑与去质子剂进行成盐反应，生成咔唑盐，继续通入乙炔反应后，得到N-乙烯基咔唑；