阅读说明：本技术 一种合成环丙氨的新方法和工艺 (Novel method and process for synthesizing cyclopropylammonia ) 是由 王可为 刘威 唐培昆 蔡小川 韩建国 于 2021-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种环丙氨合成路线合成工艺路线,该工艺路线中,先以氰基乙酸酯和二氯乙烷为起始原料,通过环化生成1-氰基环丙烷-1-甲酸酯(1),(1)在强碱的作用下水解生成1-氰基环丙烷-1-甲酸(2),(2)脱羧生成环丙基氰(3),(3)在强碱的作用下生成环丙烷甲酰胺(4),(4)经过霍夫曼重排得到目标产物环丙氨。本工艺路线虽然较现阶段生产工艺,反应路线长,但避免了高温高压的使用,降低了危险性,提高了安全性,降低了对反应设备的要求,所使用的原料易得,易于操作,安全环保,可以实现工业化生产。(The invention discloses a synthetic process route of a cyclopropane ammonia synthetic route, which comprises the steps of firstly using cyanoacetate and dichloroethane as starting raw materials, generating 1-cyanocyclopropane-1-formic ester (1) through cyclization, (1) hydrolyzing under the action of strong base to generate 1-cyanocyclopropane-1-formic acid (2), (2) decarboxylating to generate cyclopropyl cyanide (3), (3) generating cyclopropane formamide (4) under the action of strong base, and (4) obtaining a target product of the cyclopropane ammonia through Hofmann rearrangement. Although the process route is longer than the existing production process, the reaction route avoids the use of high temperature and high pressure, reduces the danger, improves the safety, reduces the requirements on reaction equipment, has easily obtained used raw materials, is easy to operate, is safe and environment-friendly, and can realize industrial production.)

一种合成环丙氨的新方法和工艺

技术领域

本发明涉及一种环丙氨合成工艺路线，属于化学类。

背景技术

环丙氨是一种重要的农用精细化工、医药中间体，主要应用于合成药物环丙沙星、环丙氟啶酸和斯帕沙星。

现有的工业生产路线是将环丙基甲酸酯和氨水在160atm的高压下进行氨解得到环丙基甲酰胺，再经过霍夫曼重排得到环丙胺。

发明内容

本发明的目的是提供一种环丙氨的合成工艺，其方法如下：

1.一种环丙氨合成工艺，此工艺包括：

（1）1-氰基环丙烷-1-甲酸酯（1）的制备：将氰基乙酸酯、二氯乙烷、碱和相转移催化剂投入到反应瓶中，升温至回流，GC监测至反应完全；过滤，滤液减压蒸出过量的二氯乙烷，剩余液体为1-氰基环丙烷-1-甲酸酯（1）；实验中发现用强碱会发生副反应，使氰基乙酸酯发生分解，降低产物收率，因此选用弱碱做原料，其中摩尔比氰基乙酸酯：1,2-二氯乙烷：弱碱：相转移催化剂=1:5-15-1:0.8-5:0.01-0.1；

（2）1-氰基环丙烷-1-甲酸（2）的制备：将1-氰基环丙烷-1-甲酸酯（1）、碱和水投入反应瓶中，升温至15-110℃，GC检测（1）反应完毕，用盐酸中和至PH为4-6，得到1-氰基环丙烷-1-甲酸（2）的水溶液，其中摩尔比1-氰基环丙烷-1-甲酸酯：碱=1:1-5；

（3）环丙基氰（3）的制备：将上步得到的1-氰基环丙烷-1-甲酸（2）的水溶液投入反应瓶中，酸化至PH为3-4升温至15-110℃，GC检测（2）反应完毕，用中和至PH为7，EA萃取，旋蒸出EA，得到环丙基氰；

（4）环丙烷甲酰胺（4）的制备：将环丙基氰（3）、乙醇、水和氢氧化钠投入反应瓶中，升温至50-110℃，GC检测（3）反应完毕，中和至PH为7，EA萃取，旋蒸出EA，得到环丙烷甲酰胺（4）；

（5）环丙氨的制备：环丙烷甲酰胺（4）霍夫曼重排得到目标产物环丙氨，

如权利要求1所述的合成工艺，步骤（1）中氰基乙酸酯：1,2-二氯乙烷：弱碱的摩尔比为=1:5-15:0.8-5，优选为1:8:3。

如权利要求1所述的合成工艺，步骤（1）中弱碱包括碳酸钾、碳酸钠、醋酸钾和醋酸钠，其中，反应加入碳酸钠、醋酸钾和醋酸钠作为原料，反应速率慢，因此从成本考虑选用碳酸钾做原料。

如权利要求1所述的合成工艺，步骤（1）中氰基乙酸酯包括氰基乙酸甲酯和氰基乙酸乙酯，从成本考虑选用氰基乙酸乙酯做原料。

如权利要求1所述的合成工艺，步骤（2）中的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

如权利要求1所述的合成工艺，步骤（2）中反应温度为15-110℃，优选15-30℃。

如权利要求1所述的合成工艺，步骤（3）中反应温度为15-110℃，优选65-95℃。

如权利要求1所述的合成工艺，步骤（4）中反应温度为15-110℃，优选80-100℃。

如权利要求1所述的合成工艺，步骤（4）中环丙基氰：氢氧化钠的摩尔比为=1:1.5-5，优选为1:2.1。

本发明的合成工艺路线虽然较现阶段生产工艺，反应步骤多，但避免了高压的应用，降低了反应的危险性，设备要求不苛刻，操作简单，原料易得，反应条件温和，成本低，易于工业化。

具体实施方式

下面通过具体实例说明本发明。

【实施例1】1-氰基环丙烷-1-甲酸乙酯（1）的制备

将1mol氰基乙酸乙酯、8mol二氯乙烷、2.5mol碳酸钾和0.015mol四丁基溴化铵投入装有分水器的2L四口反应瓶中，加热至回流分水；GC监测至氰基乙酸乙酯完全反应；过滤，滤液旋蒸出过量的二氯乙烷，得到86.2g（收率62%）1-氰基环丙烷-1-甲酸乙酯（1）。

【实施例2】1-氰基环丙烷-1-甲酸乙酯（1）的制备

将1mol氰基乙酸乙酯、8mol二氯乙烷、2.5mol醋酸钠和0.015mol四丁基溴化铵投入装有分水器的2L四口反应瓶中，加热至回流分水；GC监测至氰基乙酸乙酯完全反应；过滤，滤液旋蒸出过量的二氯乙烷，得到128.3g（收率92.3%）1-氰基环丙烷-1-甲酸乙酯（1）。

【实施例3】1-氰基环丙烷-1-甲酸（2）的制备

将0.2mol1-氰基环丙烷-1-甲酸乙酯（1）、0.24mol氢氧化钠和100mL水投入反应瓶中，室温反应，GC检测（1）反应完毕，用盐酸中和至PH为4-6，得到1-氰基环丙烷-1-甲酸（2）的水溶液。

【实施例4】环丙基氰（3）的制备

将上步得到的1-氰基环丙烷-1-甲酸（2）的水溶液投入反应瓶中，酸化至PH为3-4升温至80℃，GC检测（2）反应完毕，用中和至PH为7，EA萃取，旋蒸出EA，得到环丙基氰11.5g（收率85.8%）。

【实施例5】环丙烷甲酰胺（4）的制备

将0.17 mol环丙基氰（3）、20mL乙醇、50mL水和0.36mol氢氧化钠投入反应瓶中，升温至100℃，GC检测（3）反应完毕，中和至PH为7，EA萃取，旋蒸出EA，得到13.4g（收率92%）环丙烷甲酰胺（4）。

【实施例6】环丙氨的制备

环丙烷甲酰胺（4）利用经典的霍夫曼重排反应得到目标产物环丙氨，收率83%。