5-羟甲基噻唑的合成工艺

论文摘要

5-羟甲基噻唑是一种重要的医药、农药中间体和性能优良的溶剂,广泛应用于医药、农药、电子等行业,因而科学家对5-羟甲基噻唑的合成工艺进行了广泛的研究。为了降低合成5-羟甲基噻唑的成本,研究了以2-氯-5-氯甲基噻唑为原料,通过乙醇酯化法、水溶液酯化法、“一锅法”和树脂催化水解法四条工艺合成5-羟甲基噻唑。采用单因素实验和直观分析确定了四条合成工艺的适宜条件,其结果如下：1.乙醇酯化法合成5-羟甲基噻唑的适宜条件为：对于1 mol 2-氯-5-氯甲基噻唑,酯化反应条件为：在w（乙醇）=80%-90%的乙醇溶液中,回流状态下反应5 h-6 h,物料比n（2-氯-5-氯甲基噻唑）：n（三水合醋酸钠）=1：2；锌粉/冰醋酸还原脱氯反应条件为：物料比n（2-氯-5-氯甲基噻唑）：n（锌粉）=1：3,反应1h；水解反应条件为：在w（氢氧化钠）=25%的氢氧化钠溶液中水解,反应温度为70℃-75℃,反应时间为2 h。5-羟甲基噻唑总产率为76.23%,w（5-羟甲基噻唑）≥99%（GC,峰面积归一法）。2.水溶液酯化法合成5-羟甲基噻唑的适宜条件为：对于0.05 mol 2-氯-5-氯甲基噻唑,酯化反应条件为：在w（醋酸钠）=33%的醋酸钠溶液中酯化,反应温度为85℃,反应时间为3 h；还原脱氯反应条件为：物料比n（2-氯-5-氯甲基噻唑）：n（锌粉）=1：3,反应1 h；水解反应条件为：在w（氢氧化钠）=25%的氢氧化钠溶液中水解,反应温度为70℃-75℃,反应时间为2 h,5-羟甲基噻唑总产率为68.30%,w（5-羟甲基噻唑）≥99%（GC,峰面积归一法）。3.“一锅法”合成5-羟甲基噻唑的适宜条件为：对于0.25 mol 2-氯-5-氯甲基噻唑,在冰醋酸体系中,酯化反应条件为：物料比n（2-氯-5-氯甲基噻唑）：n（三水合醋酸钠）=1：2,反应温度为120℃,反应时间为3 h；还原脱氯反应条件为：物料比n（2-氯-5-氯甲基噻唑）:n（锌粉）=1：3,反应1 h；水解反应条件为：在w（氢氧化钠）=25%的氢氧化钠溶液中水解,反应温度为70℃-75℃,反应时间为2 h,5-羟甲基噻唑的总产率为68.20%,w（5-羟甲基噻唑）≥99%（GC,峰面积归一法）。4.树脂催化水解法合成5-羟甲基噻唑的适宜条件为：对于0.05 mol 2-氯-5-氯甲基噻唑,水解反应条件为：在80 mL蒸馏水水解,树脂用量为57.3 g,反应温度为75℃,反应时间为3 h,树脂重复使用6次；还原脱氯反应条件为：物料比n（2-氯-5-氯甲基噻唑）：n（水合肼）=1:3,10% Pd/C用量为2.0 g,反应时间为1 h,Pd/C重复使用4次。5-羟甲基噻唑总产率为72.65%,w（5-羟甲基噻唑）≥99%（GC,峰面积归一法）。5.经过原料成本核算,确定了较优的5-羟甲基噻唑合成工艺路线为乙醇酯化法。经20 L反应釜放大试验后,5-羟甲基噻唑总产率提高到81.00%,原料成本下降10%。6.各中间体结构经IR、LC-MS和1 H-NMR确证,5-羟甲基噻唑结构经元素分析、IR、LC-MS、1H-NMR和13C-NMR确证。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及目的和意义
• 1.1.1 艾滋病的危害及在我国的发病情况
• 1.1.2 抗HIV药物的研发情况
• 1.1.3 HIV蛋白酶抑制剂利托那韦的介绍
• 1.1.4 研究目的和意义
• 1.2 5-羟甲基噻唑的性质和用途
• 1.2.1 5-羟甲基噻唑的性质
• 1.2.2 5-羟甲基噻唑的用途
• 1.3 5-羟甲基噻唑合成的研究进展
• 1.3.1 5-噻唑羧酸酯还原工艺
• 1.3.2 2,4-噻唑二酮合成工艺
• 1.3.3 1,1,3,3-四甲氧基丙烷合成工艺
• 1.3.4 丙烯醛双氧水合成工艺
• 1.3.5 2-氯-5-氯甲基噻唑合成工艺
• 1.4 研究内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 2 乙醇酯化法合成5-羟甲基噻唑
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 主要试剂和仪器
• 2.1.2 主要化合物的结构表征
• 2.1.3 5-羟甲基噻唑的合成
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 乙醇浓度对2-氯-5-羟甲基噻唑乙酸酯合成的影响
• 2.2.2 物料比对2-氯-5-羟甲基噻唑乙酸酯合成的影响
• 2.2.3 锌粉用量对5-羟甲基噻唑合成的影响
• 2.2.4 酯水解反应温度对5-羟甲基噻唑合成的影响
• 2.3 小结
• 3 水溶液酯化法合成5-羟甲基噻唑
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 主要试剂和仪器
• 3.1.2 5-羟甲基噻唑的合成
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 反应温度对2-氯-5-羟甲基噻唑乙酸酯合成的影响
• 3.2.2 醋酸钠浓度对2-氯-5-羟甲基噻唑乙酸酯合成的影响
• 3.2.3 反应时间对2-氯-5-羟甲基噻唑乙酸酯合成的影响
• 3.3 小结
• 4 "一锅法"合成5-羟甲基噻唑
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 主要试剂和仪器
• 4.1.2 5-羟甲基噻唑的合成
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 反应温度对2-氯-5-羟甲基噻唑乙酸酯合成的影响
• 4.2.2 物料比对2-氯-5-羟甲基噻唑乙酸酯合成的影响
• 4.2.3 锌粉用量对5-羟甲基噻唑合成的影响
• 4.2.4 酯水解温度对5-羟甲基噻唑合成的影响
• 4.3 小结
• 5 树脂催化水解法合成5-羟甲基噻唑
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 主要原料及试剂
• 5.1.2 717强碱型阴离子交换树脂的活化
• 5.1.3 10%Pd/C催化剂的制备
• 5.1.4 2-氯-5-轻甲基唾哇的合成
• 5.1.5 5-羟甲基噻唑的合成
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 树脂活化方式对2-氯-5-羟甲基噻唑合成的影响
• 5.2.2 反应温度对2-氯-5-羟甲基噻唑合成的影响
• 5.2.3 摩尔比对2-氯-5-羟甲基噻唑合成的影响
• 5.2.4 反应时间对2-氯-5-羟甲基噻唑合成的影响
• 5.2.5 树脂使用次数对2-氯-5-羟甲基噻唑合成的影响
• 5.2.6 水合肼用量对5-羟甲基噻唑合成的影响
• 5.2.7 10%Pd/C用量对5-羟甲基噻唑合成的影响
• 5.2.8 10%Pd/C使用次数对5-羟甲基噻唑合成的影响
• 5.3 小结
• 6 成本核算
• 6.1 乙醇酯化法成本核算
• 6.2 水溶液酯化法成本核算
• 6.3 "一锅法"成本核算
• 6.4 树脂催化水解法成本核算
• 6.5 核算结果
• 6.6 小结
• 7 结论和展望
• 7.1 结论
• 7.2 不足与展望
• 7.2.1 不足
• 7.2.2 展望
• 参考文献
• 附录A
• 攻读学位期间的主要学术成果
• 致谢