Page 239 - 《精细化工》2023年第5期

第 5 期 张珍明，等: 桃醛还原胺化制备双(4-羟基十一烷基)胺 ·1159·

应收率的影响，结果如表 3 所示。 表 5 底物拓展还原胺化实验结果
Table 5 Test results of reductive-amination for substrate
表 3 催化剂和还原剂用量对产物收率的影响 expansion
Table 3 Effect of catalyst dosage and reactant dosage on 底物
yield of bis(4-hydroxyundecyl)amine -丁内酯 -戊内酯 -己内酯 丁酸乙酯
n〔Ti(n-BuO) 4〕∶n(NaBH 4) 二烷基胺收率/% 81.4 12.6 0 0

1.0∶1.0 1.0∶1.5 1.0∶2.0 1.45∶2.0 2.5∶2.5 酰胺收率/% 10.7 67.0 93.0 52.0
收率/% 38.0 51.1 54.5 57.7 57.2 注：酯（11.9 mmol），Ti(n-BuO) 4（17.3 mmol），NaBH 4
（23.8 mmol），NH 4Cl（17.3 mmol），Et 3N（17.3 mmol），在 20 ℃
注：桃醛 （ 11.9 mmol ）， NH 4Cl （ 17.3 mmol ）， Et 3N 反应 24 h。
（17.3 mmol），在 20 ℃反应 24 h；设定桃醛的比例基准为 1。
2.5 工艺放大实验
由表 3 可知，当 n(桃醛)∶n〔Ti(n-OBu) 4 〕∶ 为进一步确认还原胺化工艺的合理性和有效
n(NaBH 4 )=1.0∶1.45∶2.0 时，收率为 57.7%。其他 性，根据上述优化的实验条件，将工艺放大到百克
反应条件不变，用 Ti(i-PrO) 4 为催化剂，收率仅为 级。工艺操作如下：
48.2%，因此，Ti(n-BuO) 4 反应效果优于 Ti(i-PrO) 4 。 在 3 L 玻璃反应釜中，一次加入桃醛 220 g
2.3.4 NH 4 Cl/Et 3 N 物质的量比对收率的影响 （1.19 mol，质量分数为 97%）、Ti(n-BuO) 4 590 g
按 1.2 节方法，n(桃醛)∶n〔Ti(n-OBu) 4 〕∶ （1.73 mol）、NH 4 Cl 氯化铵 93 g（1.73 mol）和 Et 3 N
n(NaBH 4 )=1.0∶1.45∶2.0 在反应温度 20 ℃，反应 175 g（1.73 mol），在 20 ℃下搅拌反应 12 h，然后，
24 h 的条件下，考察 NH 4 Cl/Et 3 N 物质的量比对反应 从密封的固体加料漏斗中分批加入 NaBH 4 90 g
的影响，结果如表 4 所示。可以看出，n(NH 4 Cl)∶ （2.38 mol），约 1 h 加完，加完 NaBH 4 后在 20 ℃反
n(Et 3 N)=1∶1 时反应仅生成二烷基胺产物，且收率 应 24 h，用 TLC 监测反应。反应完成后，加入乙酸
为 57.7%，低浓度的 NH 4 Cl/Et 3 N 有利于目标化合物 乙酯 800 mL 和水 1000 mL 淬灭反应，搅拌 0.5 h，
生成；当 n(NH 4 Cl)∶n(Et 3 N)=2∶1、3∶1 或 4∶3 时 抽滤出不溶物，滤液静置分层，分出有机层，水层
有三烷基胺生成；当 n(NH 4 Cl)∶n(Et 3 N)=3∶4 时， 用 300 mL 乙酸乙酯萃取 3 次，合并有机相，用
未发现三烷基胺化合物生成，但产物收率低。因此， 200 mL 饱和食盐水洗 3 次，减压蒸馏浓缩除去大部
n(NH 4 Cl)∶n(Et 3 N)=1∶1 反应效果最好。 分的乙酸乙酯，蒸馏残余物用 200 mL 二氯甲烷/ 甲醇
（体积比为 50∶50）重结晶，得到白色固体 128 g，
表 4 NH 4 Cl/Et 3 N 物质的量比对产物收率的影响 收率为 61.5%。
Table 4 Effect of molar ratio of NH 4 Cl to Et 3 N on yield of
bis(4-hydroxyundecyl)amine 3 结论
n(NH 4Cl)∶n(Et 3N)
（1）以含有内酯结构、廉价易得的桃醛为起始
1∶1 2∶1 3∶1 4∶3 3∶4
原料，采用 Ti(n-BuO) 4 为催化剂，NaBH 4 为还原剂，
二烷基胺收率/% 57.7 51.0 43.6 38.2 41.2
三烷基胺收率/% 0 13.5 15.7 37.0 0 以 NH 4 Cl/Et 3 N 为胺源，经还原胺化反应得到双(4-
羟基十一烷基)胺。
注：桃醛（11.9 mmol），Ti(n-BuO) 4 （17.3 mmol），NaBH 4
（23.8 mmol），NH 4Cl（17.3 mmol），在 20 ℃下反应 24 h。 （2）确定的最佳反应条件为：桃醛用量为 2.20 g，
n(桃醛)∶n(NH 4 Cl)∶n(Et 3 N)∶n〔Ti(n-BuO) 4 〕∶
2.4 底物拓展实验 n(NaBH 4 )= 1.0∶1.45∶1.45∶1.45∶2.0，反应温度
由于其他具有长链的内酯原料不易得到，因此， 20 ℃，反应时间 24 h，收率为 57.7%。并将该工
以 -丁内酯、-戊内酯、-己内酯和丁酸乙酯为底物， 艺放大到百克级。
根据优化工艺条件，考察还原胺化工艺对类似底物 （3）目标化合物是含有羟基的长链二烷基胺，
的适应性，结果如表 5 所示。由表 5 可见，对于没 制备操作简便，易于和环氧乙烷或活性卤代烃等反
有取代基的 -丁内酯，经还原胺化反应得到二(4-羟 应衍生出具有抑菌、表面活性等功能的化合物，有
基丁基)胺的收率为 81.4%，相应的酰胺收率降至 广泛的工业应用前景。
10.7%。对于 -戊内酯，相应的二烷基胺收率仅为
参考文献：
12.6%，酰胺为主要产物。底物为 -己内酯和丁酸乙
[1] CAO Y P (曹玉朋), YANG W G (杨伟光), JIANG Y J (姜亚洁),
酯，还原胺化反应几乎得不到二烷基胺，主要产物 et al. Synthesis and properties of a zwitterionic Gemini surfactant[J].
Fine Chemicals (精细化工), 2021, 38(2): 335-340.
是相应的酰胺。结果表明，该还原胺化反应工艺对
[2] FU D (付东), WANG J (王珏), LI P (李鹏), et al. Synthesis and
-丁内酯衍生物有一定的选择性。 properties of surfactants: Long-chain N-alkyl-3-methylpyridinium