4-氯苯甲脒盐酸盐的制备

发布日期:2022/2/17 13:56:40

背景及概述

脒是一类含氮羧酸类化合物，种类繁多，最常见的有甲脒、环脒和聚脒等。甲脒中的亚氨基和氨基能够相互转化，形成互变异构体，在农药上应用广泛，绿色安全。脒类化合物在农药、医药上有很广泛的用途，早年发现某些脒盐可以治疗血吸虫病（但毒性较大），现在脒盐的主要用途是合成嘧啶环。苯甲脒盐类化合物也是一类重要的化合物，研究发现长链烷氧基取代的苯甲脒盐具有表面活性剂的作用，而被称为杀虫脒、克死螨的氯苯甲脒对于水稻螟虫、棉花红蜘蛛、红铃虫、果树红蜘蛛、介壳虫等有很好的防治作用并且具有良好的内吸作用，用作杀虫剂、杀螨剂效果很好。脒盐在含氮杂环的合成中应用广泛，合成方法一般采用酸催化法即Pinner法。4-氯苯甲脒盐酸盐英文名称：4-Chlorobenzene-1-carboximidamidehydrochloride，中文别名：对氯苯甲脒盐酸盐，CAS号：14401-51-5，分子式：C7H8Cl2N2，分子量 :191.058，沸点：241.1ºCat760mmHg，熔点：244°C。

制备

脒盐合成方法一般采用酸催化法即Pinner法，此方法脂肪族腈或芳香腈作原料均可，尽管这种方法的收率很高，但使用氯化氢气及氨气，实验室合成颇为不便且污染大、反应周期长。在工业化生产中氯化氢气腐蚀性强、毒性高、对设备要求高，应用时采用如搪瓷等材料制作的设备，并要有严格的安全措施，虽然有工业品供应，但价格高，运输、贮存危险性大，因此工业化生产中要考虑设备及氯化氢气的来源问题。基于以上缺点笔者改进了Pinner法，采用碱催化法合成了标题化合物。这种方法反应条件缓和，无污染，对α-位有吸电子基的脂肪族及芳香腈有较高的收率，适于实验室合成且易于实现工业化。笔者采用此法成功合成标题化合物，并且通过强化反应条件，显著地缩短了各步反应时间、降低了反应温度[1]。4-氯苯甲脒盐酸盐的合成路线图如下图：

图14-氯苯甲脒盐酸盐的合成路线图

在室温条件下将0.1mol对氯苯甲腈、100mL无水乙醇加入到250mL四口瓶中，同时开动搅拌，15min左右对氯苯甲腈完全溶解；再加入氨基钠，为防止氨基钠暴露空气中被氧化，将称好的氨基钠放在封闭的试剂瓶中分批加入，待全部加入完毕后，反应14h；将氯化铵一次性加入0.1mol，同时升高温度至60℃反应2h反应结束。将反应液趁热真空抽滤后滤液用盐酸调节pH值1~2，使用接有真空泵的旋转蒸发仪，在0.085MPa真空度下将滤液减压蒸馏回收，余下部分乙醇倒入表面皿中风干得到淡黄色固体，放入烘箱82℃烘干12h后研磨放入自封袋内保存，收率在85%左右。IR（KBr，v／cm-1）：3291（N-H），3256.74~3080.26（NH3+，Ar-H）；1658.5，1599.8（C＝N），847.5（＝C-H），原料对氯苯甲腈中C≡N（2225.70）消失。m.p.238~242℃（理论值：244~245℃）。

结果与讨论

1）笔者研究创新在用碱催化法来制备脒盐，其中以氨基钠作为步反应物与溶剂乙醇产生乙醇钠和氨气，乙醇钠作为加成的催化剂，氨气作为第二步胺化的原料可以在步反应完全后及时参与第二步的反应，使第二步反应充分。

2）关键技术是步要在室温下反应，温度不能超过35℃，否则会有副反应发生，步加成产物部分会发生热分解生成酰胺和氯乙烷，反应方程式如下。

3）较以前的Pinner（酸催化法）合成方法，碱催化法无污染条件缓和，易于控制，并且笔者实验采用的氨基钠与乙醇反应生成乙醇钠作为加成反应的催化剂，较参考文献中直接用醇碱作为催化剂的方法在温度、时间控制方面更为适宜：温度低，时间明显缩短并且反应完全、易于控制，为脒盐合成方法提供了较新的合成方法。

4）发展趋势。可以更换高活性的催化剂，在现有的基础上进一步更优化反应条件提高收率；另一方面脒盐的提纯仍然存在问题，笔者进行了初步提纯，但不是高纯度的，实验的侧重点是避免了副反应。

5）高纯度脒类盐酸盐的提纯方法可以参考有关文献。将酸催化法或碱催化法得到的脒类盐酸盐粗产品配成甲醇溶液蒸发干燥得脒类盐酸盐结晶，准确称重后用氢氧化钠滴定法测定其中氯化铵的含量，再根据浓缩倍数算出脒盐的甲醇溶液中氯化铵的含量，再加入醇盐，醇盐与氯化铵的物质的量比为0.95~1.05，回流冷凝（保持溶液沸腾）0.5h后加入分子筛或大孔吸附树脂做为吸附剂，最后将除去氯化铵的脒盐的醇溶液减压蒸馏出固体结晶，即高纯度脒盐产品，纯度可达98.8%，氯化铵的含量0.4%。

结论

笔者采用碱催化法来制备苯甲脒盐酸盐，选用乙醇做溶剂，氨基钠为原料，优势是氨基钠与乙醇反应既能生成步需要的催化剂乙醇钠，又能产生氨气可以作为第二步胺化的原料，使第二步反应及时开始；步的温度控制在室温，避免了高温发生副反应（热分解反应）；两步反应的时间较以前的文献大大缩短，步时间14h，第二步的时间2h；笔者方法反应原料易得，反应条件温和，易于控制，适合业化生产。所得产物产品总收率达到85%以上。且最终产品经过IR、熔点测定确定。