一種利用重氮甲烷甲基化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氣體生成和轉(zhuǎn)化方法，具體地說，是一種生成重氮甲烷和利用其 進(jìn)行甲基化的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 重氮甲烷是一種由N-甲基-N-亞硝基對(duì)甲基苯磺酰胺與強(qiáng)堿作用后產(chǎn)生的高活 性試劑，針對(duì)不同的反應(yīng)對(duì)象可以進(jìn)行甲基化、環(huán)加成、卡賓插入等多種反應(yīng)。比如與酸反 應(yīng)得到羧酸甲酯、與醇反應(yīng)得到甲醚、與含有氨基的化合物反應(yīng)得到相應(yīng)的甲基化產(chǎn)物、與 醛反應(yīng)得到酮、與烯鍵則既可進(jìn)行環(huán)加成反應(yīng)也可以實(shí)現(xiàn)卡賓插入反應(yīng)等，利用此試劑可 以獲得一般實(shí)驗(yàn)條件下無法實(shí)現(xiàn)的化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，獲得結(jié)構(gòu)獨(dú)特的有機(jī)化合物，在有機(jī)合 成、分析化學(xué)、環(huán)境分析、工業(yè)制備等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但該化合物有劇毒、易爆炸、具 有致癌活性且不易儲(chǔ)存、需要使用者現(xiàn)制現(xiàn)用等，在制備過程中還要求嚴(yán)密防護(hù)，使用的玻 璃儀器也必須是燒結(jié)玻璃，一般實(shí)驗(yàn)室都避免使用這種試劑而選用其他的甲基化方法，但 其獨(dú)特的性能有時(shí)又無法用其它試劑取代，比如對(duì)空間位阻較大的底物進(jìn)行甲基化，其它 甲基化試劑幾乎無法實(shí)現(xiàn)完全轉(zhuǎn)化，如果要利用卡賓反應(yīng)時(shí)其它試劑也無法替代。因此，如 何能夠?qū)崿F(xiàn)安全、可控、穩(wěn)定地使用重氮甲烷一直是廣大化學(xué)工作者追求的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種利用重氮甲烷甲基化的方法，該法可安全可控地產(chǎn)生重 氮甲烷并即時(shí)利用其作為甲基化劑進(jìn)行反應(yīng)。
[0004] 本發(fā)明提供的利用重氮甲烷的甲基化方法，包括在氣體發(fā)生和轉(zhuǎn)化裝置中進(jìn)行重 氮甲烷產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化，所述的裝置包括依次由頂部設(shè)置的氣體導(dǎo)管串連的鼓泡器、第一反應(yīng) 器、第二反應(yīng)器和尾氣吸收器，所述鼓泡器的頂部設(shè)有氣體導(dǎo)入管，尾氣吸收器頂部設(shè)有氣 體排出管，所述的鼓泡器的氣體導(dǎo)入管的氣體導(dǎo)入端以及第一反應(yīng)器、第二反應(yīng)器和尾氣 吸收器內(nèi)氣體導(dǎo)管的氣體導(dǎo)入端均接有鼓泡攪拌器，第一反應(yīng)器的頂部還設(shè)有反應(yīng)液導(dǎo)入 管，所述的第一反應(yīng)器中進(jìn)行重氮甲烷生成反應(yīng)，第二反應(yīng)器中進(jìn)行重氮甲烷與待甲基化 劑的甲基化反應(yīng)。
[0005] 優(yōu)選地，將第一反應(yīng)器頂部的反應(yīng)液導(dǎo)入管與反應(yīng)液注射泵相連，以可控地注入 反應(yīng)液與第一反應(yīng)器內(nèi)裝有的反應(yīng)原料反應(yīng)產(chǎn)生重氮甲烷氣體。
[0006] 所述的鼓泡攪拌器形狀優(yōu)選為蓮蓬狀，其底端為多孔燒結(jié)玻璃板。所述的多孔燒 結(jié)玻璃板上設(shè)有多個(gè)孔。
[0007] 優(yōu)選地，鼓泡器氣體導(dǎo)入管的一端與氣體流量調(diào)節(jié)器和氣體壓力調(diào)節(jié)器串連，以 監(jiān)控引入裝置的載氣的量，所述的載氣為惰性氣體，優(yōu)選氮?dú)狻?br>[0008] 優(yōu)選地，所述第一反應(yīng)器中裝有氫氧化鉀的水-卡必醇-乙醚溶液，N-甲基-N-亞 硝基對(duì)甲基苯磺酰胺的卡必醇-乙醚溶液由反應(yīng)液注射泵通過反應(yīng)液導(dǎo)入管引入第一反 應(yīng)器，在經(jīng)鼓泡攪拌器引入的惰性氣體的鼓泡和攪拌下，使反應(yīng)物接觸產(chǎn)生重氮甲烷。
[0009] 優(yōu)選地，所述N-甲基-N-亞硝基對(duì)甲基苯磺酰胺的卡必醇-乙醚溶液的加入速度 為 0? 3 ?I. OmT,/min〇
[0010] 在N-甲基-N-亞硝基對(duì)甲基苯磺酰胺的卡必醇-乙醚溶液中，N-甲基-N-亞硝 基對(duì)甲基苯磺酰胺的含量可以為10-50重量％、優(yōu)選15-35重量％。在氫氧化鉀的水-卡必 醇-乙醚溶液中，氫氧化鉀的含量可以為10-60重量％、優(yōu)選15-40重量％。
[0011] 優(yōu)選地，所述第二反應(yīng)器中裝有待甲基化劑，在經(jīng)鼓泡攪拌器引入的惰性氣體和 重氮甲烷的混合氣體的鼓泡和攪拌下，使重氮甲烷與待甲基化劑接觸反應(yīng)。所述的待甲基 化劑為羧酸、有機(jī)胺、醇、醛或烯烴，也可為煤炭、浙青質(zhì)、膠質(zhì)或芳烴中的至少一種由釕離 子催化氧化的產(chǎn)物。
[0012] 優(yōu)選地，所述鼓泡器內(nèi)盛裝乙醚，用于檢測(cè)氣路是否通暢，并補(bǔ)充第一反應(yīng)器使用 的反應(yīng)原料的溶劑，尾氣吸收器內(nèi)盛裝醋酸和乙醚混合液體，用于吸收氣體轉(zhuǎn)化過程中未 反應(yīng)的過量氣體。
[0013] 在本發(fā)明方法中，通過使用氣體發(fā)生和轉(zhuǎn)化裝置進(jìn)行重氮甲烷產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化，通過 控制通入裝置的載氣量和控制進(jìn)入第一反應(yīng)器的反應(yīng)液量，可控制重氮甲烷氣體的生成量 并充分利用。與氣體導(dǎo)管氣體導(dǎo)入端相連的鼓泡攪拌器可以起到攪拌和增大反應(yīng)物之間接 觸機(jī)會(huì)的作用，使得反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)更加迅速和充分。通入的載氣可以將反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的 重氮甲烷帶入第二反應(yīng)器中作為甲基化劑，而且，通過設(shè)置的尾氣吸收器可以吸收未充分 反應(yīng)的重氮甲烷，使得整個(gè)合成過程安全可控。
[0014] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0015] 附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0016] 圖1是本發(fā)明的方法中采用的氣體發(fā)生和轉(zhuǎn)化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2是本發(fā)明的方法中采用的氣體發(fā)生和轉(zhuǎn)化裝置中的鼓泡攪拌器的鼓泡端的 示意圖；
[0018] 圖3是鼓泡攪拌器的鼓泡端的仰視圖；
[0019] 圖4是實(shí)施例1中甲基化產(chǎn)物的總離子流圖；
[0020] 圖5是實(shí)施例1中甲基化產(chǎn)物中直鏈脂肪酸甲酯的抽出離子圖，其中m/z=74 ;
[0021] 圖6是實(shí)施例1中甲基化產(chǎn)物中直鏈脂肪酸二甲酯的抽出離子圖，其中m/z=98 ;
[0022] 圖7是實(shí)施例2中甲基化產(chǎn)物的總離子流圖；
[0023] 圖8是實(shí)施例3中甲基化產(chǎn)物的總離子流圖；
[0024] 圖9是實(shí)施例3中甲基化產(chǎn)物中苯四甲酸四甲酯的抽出離子圖，其中m/z=279 ;
[0025] 圖10是實(shí)施例3中甲基化產(chǎn)物中苯六甲酸六甲酯的抽出離子圖，其中m/z=395。
[0026] 附圖標(biāo)記說明
[0027] 1 鼓泡器 2 第一反應(yīng)器
[0028] 3 第二反應(yīng)器 4 尾氣吸收器
[0029]5a?5d鼓泡攪拌器 6 流量調(diào)節(jié)器
[0030] 7 壓力調(diào)節(jié)器 8 液體注射泵
[0031] 9 氣體排出管 10載氣源
[0032] 11 反應(yīng)液導(dǎo)入管 12、氣體導(dǎo)入管
【具體實(shí)施方式】
[0033] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描 述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0034]如圖1所示，本發(fā)明的方法采用的氣體發(fā)生和轉(zhuǎn)化裝置包括鼓泡器1、第一反應(yīng)器 2、第二反應(yīng)器3和尾氣吸收器4四個(gè)器皿，由氣體導(dǎo)管依次串連，即一個(gè)器皿的氣體導(dǎo)出口 與其相鄰的器皿的氣體導(dǎo)入口之間由氣體導(dǎo)管相連，鼓泡器1和尾氣吸收器的頂部分別設(shè) 有氣體導(dǎo)入管12和氣體排出管9。所述鼓泡器1、所述第一反應(yīng)器2、所述第二反應(yīng)器3和 所述尾氣吸收器4內(nèi)分別設(shè)置有第一鼓泡攪拌器5a、第二鼓泡攪拌器5b、第三鼓泡攪拌器 5c和第四鼓泡攪拌器5d，所述第一鼓泡攪拌器5a與所述鼓泡器1的氣體導(dǎo)入管的導(dǎo)入端 連通，所述第二鼓泡攪拌器5b與所述第一反應(yīng)器2的氣體導(dǎo)管的導(dǎo)入端連通，該氣體導(dǎo)管 的另一端與所述鼓泡器1的氣體導(dǎo)出口連通，所述第三鼓泡攪拌器5c與所述第二反應(yīng)器3 的氣體導(dǎo)管的導(dǎo)入端連通，該氣體導(dǎo)管的另一端與所述第一反應(yīng)器2的氣體導(dǎo)出口連通， 所述第四鼓泡攪拌器5d與所述尾氣吸收器4的氣體導(dǎo)管的導(dǎo)入端連通，該氣體導(dǎo)管的另一 端與所述第二反應(yīng)器3的氣體導(dǎo)出口連通，尾氣吸收器4頂部設(shè)有氣體排出管9。
[0035] 在所述裝置中，第一鼓泡攪拌器5a、第二鼓泡攪拌器5b、第三鼓泡攪拌器5c和第 四鼓泡攪拌器5d各自可以為各種本領(lǐng)域常規(guī)的鼓泡攪拌器，只要能夠達(dá)到鼓泡攪拌的作 用即可。優(yōu)選情況下，第一鼓泡攪拌器5a、第二鼓泡攪拌器5b、第三鼓泡攪拌器5c和第四 鼓泡攪拌器5d的鼓泡端各自獨(dú)立地為多孔燒結(jié)玻璃板。所述泡攪拌器的鼓泡端可以設(shè)置 為各種常規(guī)的形狀，例如可以為如圖2所示的蓮蓬頭形狀。蓮蓬頭的底端為多孔燒結(jié)玻璃 板，為帶孔的圓形板，其仰視圖如圖3所示。所述多孔燒結(jié)玻璃板的直徑可以為0. 5-2cm，優(yōu) 選為1-1. 5cm。所述多孔燒結(jié)玻璃板的厚度可以為2?10mm，所述多孔燒結(jié)玻璃板上的孔 的直徑可以為〇. 1?1_。
[0036] 如圖1所示，所述裝置鼓泡器1的氣體導(dǎo)入管12的一端連有流量調(diào)節(jié)器6和/或 壓力調(diào)節(jié)器7,優(yōu)選地，串連流量調(diào)節(jié)器6和壓力調(diào)