氨氧基乙酸半盐酸盐合成

山・东化工　６・　ＳＨＡＮＤ０ＮＧ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　２０１０年第３９卷　氨氧基乙酸半盐酸盐合成　张健，刘钦胜，陈玉琴，张志德　２５００１４）　（山东师范大学化学化工与材料科学学院，山东，济南摘要：以丁酮和硫酸羟胺为原料，经缩合反应得到丁酮肟，在甲苯的存在下，以季铵盐作为催化剂，丁酮肟与氯乙酸在碱性条件下　反应，得到丁酮肟氧乙酸，用盐酸水解，合成了氨氧基乙酸，总收率８１．１％。　关键词：氨氧基乙酸；丁酮肟；丁酮肟氧乙酸；合成　中圈分类号：０６２３．６２６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—０２１Ｘ（２０１０）０４—０００６—０３　Ｔｈｅ　Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｏｆ　ＯＬ－Ａｍｉｎｏｘｙａｅｅｔｉｃ　Ａｃｉｄ　Ｈｅｍｉｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ　ＺＨＡＮＧ　Ｊｉａｎ，ＬＩＵ　Ｑｉｎ—ｓｈｅｎｇ，ＣＨＥＮ　Ｙｕ—ｑｉｎ，ＺＨＡＮＧ　Ｚｈｉ—ｄｅ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ　２５００　１４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：２一Ｂｕｔａｎｏｎｅｏｘｉｍｅ　ｗａｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｆｒｏｍ　２一ｂｕｔａｎｏｎｅ　ａｎｄ　ｈｙｄｒｏｘｙｌａｍｉｎｅ　ｓｕｌｆａｔｅ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｒｅａｃｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｃｈｌｏｒｏａｃｅｔｉｃ　ａｃｉｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｏｌｕｅｎｅ　ａｎｄ　ｓｏｄｉｕｍ　ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ　ｃａｔａｌｙｚｅｄ　ｂｙ　ｔｅｔｒａｂｕｔｙｌａｍｍｏｎｌｕｍ　ｂｒｏｍｉｄｅ．ａｃｉｄｅｄ　ｗｉｔｈ　ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ　ｔｏ　ｇａｖｅ　２一ｂｕｔａｎｏｎｅ　ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｏｘｉｍｅ．仅一　Ａｍｉｎｏｘｙａｅｅｔｉｃ　ａｃｉｄ　ｈｅｍｉｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ　ｗａｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄ　ｗｉｔｈ　ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｅｎｃｅ　ｏｆ　ｈｙｄｒｏｑｕｉｎｏｎｅ．Ｔｈｅ　ｔｏｔａｌ　ｙｉｅｌｄ　ｗａｓ　８１．１％．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　一ａｍｉｎｏｘｙａｅｅｔｉｃ　ａｃｉｄ　ｈｅｍｉｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ；２一ｂｕｔａｎｏｘｉｍｅ；２一ｂｕｔａｎｏｎｅ　ｅａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｏｘｉｍｅ；ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　氨氧基乙酸是一种具有重要应用价值的精细　化学品和有机合成中间体。作为生物活性物　质¨　ｊ，可用作氨基丁酸转氨酶的抑制剂，还可以有　醇：天津大茂化学试剂厂；盐酸：山东莱阳化工有限　公司；十六烷基三甲基溴化铵：天津博迪化工有限公　司；甲醇：天津市广成化学试剂有限公司，甲苯：天津　市广成化学试剂有限公司。以上均为分析纯试剂。　效抑制植物乙烯合成作用，防止营养物质的损耗，延　长储藏期，是一种高效的切花保鲜植物生长调节剂。　此外，氨氧基乙酸还可以用来合成抗结核药物、杀菌　剂、除草剂等，应用范围也日益扩大。　氨氧基乙酸的文献合成方法　ｊ一般是丙酮与　羟胺反应先制备出丙酮肟，再与卤（氯或溴）乙酸反　应生成丙酮肟氧乙酸，最后水解制得。该类方法合　成总收率低（一般在６０％左右），成本高。在参考文　献的基础上，我们对氨氧乙酸合成工艺进行了研究，　以丁酮、硫酸羟胺和氯乙酸等为主要原料，经丁酮肟　仪器：ＢＲＵＫＥＲ红外光谱仪（ＫＢｒ压片）；　ＡＶＡＮＣＥ３００核磁共振仪（内标采用ＴＭＳ）；ＳＧＷ　Ｘ　一４显微熔点测定，上海精密科学仪器有限公司。　。　１．２合成原理　（ＮＨ２ＯＨ）２ＳＯ４　Ｎ，ＯＨ　＼／／　√　Ｎ，ＯＨ　√　２．ＣＩＣＨ２ＣＯＯＨ　Ｎ，ＯｖＣＯＯＨ　氧乙酸制备氨氧乙酸，采用该方法，氨氧乙酸收率有　了较大幅度提高，具有重要应用价值。　１实验　１。１试剂和仪器　试剂：丁酮：天津市广成化学试剂有限公司；硫　酸羟胺：天津大茂化学试剂厂；氯乙酸：上海国药集　团；氢氧化钠：天津市广成化学试剂有限公司；异丙　收稿日期：２０１０—０２—０３　　．√　一∞　『ｌ／　／　————＇卜ＮＨ２ＮＨ２　ｕ０Ｈ２０ｕＵＨ・ｃ。　　１／２　Ｈｃ．Ｃｌ　—　１．３实验部分　（１）丁酮肟的制备　作者简介：张健（１９７９～），男，在读硕士；张志德（１９６３一），男，博士，教授，主要从事精细化工产品的研究与开发。　第４期　张健，等：氨氧基乙酸半盐酸盐合成　・７・　向装有机械搅拌、回流冷凝管、滴液漏斗和温度　计的５００ｍＬ四口烧瓶中，加人硫酸羟胺４２．５ｇ（０．　２５ｍｏ１）和３００ｍＬ水，３６ｇ（０．５０ｍｏ１）丁酮，用４０％的　溶解度较丙酮低，并可以与水形成共沸体系，更容易　被除去，促使丁酮肟氧乙酸水解时反应向生成氨氧　基乙酸的方向移动，增加了收率。所以作者采用丁　酮肟的方法制备氨氧乙酸。　２．２丁酮肟氧乙酸催化反应条件的影响　２．２．１　原料配比对丁酮肟氧乙酸收率的影响　在丁酮肟和氯乙酸反应中，氯乙酸价格便宜，因　氢氧化钠溶液中和到ｐＨ值为６左右，滴加过程控　温在２０￣Ｃ以下，滴毕，继续搅拌３０ｍｉｎ，加热至５Ｏ～　６０ｑＣ，反应１ｈ，冷至室温，调ｐＨ　６．５～７。分出油层，　水层用丁酮萃取（２×６０ｍＬ），萃取液与油层合并。　蒸馏，先分出丁酮，再减压蒸馏，收集５９～６０　ｃ【＝／　此采用氯乙酸过量。在其他条件一致的情况下，原　２．０ｋＰａ馏分，４１．５ｇ．收率９５．４％。　（２）丁酮肟氧乙酸的制备　在５００ｍＬ三口烧瓶中，加人上述方法制备的丁　酮肟ｌ７．５ｇ（０．２ｍｏ１），氯乙酸２８．４ｇ（０．３ｍｏ１），　料配比对丁酮肟氧乙酸收率的影响，实验结果见表　１。　表１　原料配比对丁酮肟氧乙酸收率的影响　ｎ（丁酮肟）：ｎ（氯乙酸）　１．０：１．０　１．０：１．３　１．０：１．５　１．０：１．７　丁酮肟氧乙酯的收率／％　７３．４　８３．１　９１．３　９１．６　１５０ｍＬ甲苯和适量的四丁基溴化铵，搅拌溶解。滴　加２０ｇ（０．５ｔｏｏ１）ＮａＯＨ和１５０ｍＬ水配成的溶液，滴　完后，室温（１５～２０￣（２）反应２ｈ。分出有机层。水溶　看出，氨氧基乙酸的收率随着氯乙酸用量的增　液用盐酸小心调ｐＨ到ｌ，用甲苯（６×１００ｍＬ）萃取，　加而增加，当ｎ（丁酮肟）：ｎ（氯乙酸）＝１．０：１．５时，　合并萃取液，蒸除甲苯和低沸点物，得淡黄色液体，　用于氨氧乙酸半盐酸盐的制备。该粗品可通过减压　产物收率达到了９１．３％，再增加氯乙酸的用量，收　率增加不明显，同时也增加了后处理的负担，所以选　择丁酮肟与氯乙酸反应的物质的量比为１．０：１．５。　蒸馏进行纯化，沸点９５—９８￣Ｃ／１３３．３Ｐａ，无色液体。　（３）氨氧乙酸半盐酸盐的制备　在冰水浴冷却下，向上述反应所得粗品中加入　２．２．２反应时间对丁酮肟氧乙酸收率的影响　在室温（１５—２０℃）下，研究了反应时间对丁酮　１００ｍＬ水，慢慢滴加１００ｍＬ浓盐酸，滴加完毕，向其　中加入２ｍｇ氢醌，加热至４０～５Ｏ℃，然后进行减压　肟氧乙酸收率的影响，实验结果见表２。　表２反应时间对丁酮肟氧乙酸收率的影响　蒸馏，至丁酮不再馏出。继续浓缩至溶液３０ｍＬ左　右，加入异丙醇６０ｍＬ，置人冰箱冷冻过夜，得白色晶　体，抽滤，干燥，得粗品２Ｏ．８ｇ。该粗品用异丙醇和　水重结晶，得白色晶体ｌ８．６ｇ（８５．１％），ｍ．Ｐ．１５２—　１５３＇１２（分解）（文献值：１５２—１５３＇Ｅ）。ＩＲ（ｖ　／　ｅｍ　）：１７２４（Ｃ＝Ｏ），１６３７（Ｎ—Ｈ），１１９４（Ｃ一０），　１　０　３　１（０一Ｎ）；　ＨＮＭＲ（ＤＭＳＯ，８）：７．５　５（ｓ，　一由表２看出，最佳反应时间约在２ｈ，延长反应　时间收率降低。　２．２．３反应温度对丁酮肟氧乙酸收率的影响　固定反应时间２ｈ，研究了反应温度对丁酮肟氧　乙酸收率的影响，实验结果见表３。　表３反应温度对丁酮肟氧乙酸收率的影响　Ｎｎ；）；３．３２（ｓ，一ＣＨ２一）。　２结果与讨论　２．１关于使用丁酮肟问题　在氨氧乙酸制备中，多数文献采用丙酮肟的方　法。我们发现，制备丙酮肟收率低（一般在７０％左　右），丙酮不宜回收，而采用本方法制备丁酮肟，收　由表３看出，低温反应慢，收率低，反应温度在　１５—２０￣Ｃ，丁酮肟氧乙酸收率达到最高，提高反应温　度，收率降低。所以，选择反应温度１５～２Ｏ℃。　２．２．４催化剂用量对丁酮肟氧乙酸收率的影响　率高（≥９５％），丁酮易于回收，回收的丁酮可再利　用。而且发现用丁酮肟代替丙酮肟合成氨氧乙酸收　率高，这可能是由于丁酮肟本身在水相中的溶解度　虽然较丙酮肟小，但与碱反应生成肟氧负离子活性　较高，而在水解后，由于生成的丁酮本身在水相中的　４　在ｌ５—２ＯｃＣ、反应时间２ｈ的条件下，研究了催　化剂对于丁酮肟氧乙酸收率的影响，实验结果见表　山・东化工　８・　ＳＨＡＮＤ０ＮＧ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　２０１０年第３９卷　表４催化剂用量对丁酮肟氧乙酸收率的影响　氧化钠）＝２：３：５，甲苯作溶剂，２％四丁基溴化铵　作催化剂，反应温度１５—２０￣Ｃ，时间２ｈ；减压蒸馏水　解丁酮肟氧乙酸，氨氧乙酸半盐酸盐收率８５．１％。　以丁酮计，总收率达到８１％以上。　由表４看出，催化剂用量少，丁酮肟氧乙酸的收　率降低，催化剂用量是丁酮肟的２％左右最适宜。　２．３丁酮肟氧乙酸水解制备氨氧基乙酸　参考文献　［１］白天渝，黄克新．药理试剂羧甲基羟胺半盐酸盐的合成　［Ｊ］．化学试剂，１９８６，８（５）：３１７—３１８．　本文对丁酮肟氧乙酸水解工艺进行了研究，分　［２］孑Ｌ繁蕾，胡兴华，钱涛，吴国平，孔卫东．植物生长调节剂　别采用减压蒸馏和水蒸气蒸馏两种水解方法，实验　结果见表５。　表５不同水解方法对丁酮肟氧乙酸制氨氧乙酸收率的影响　羧甲基羟胺半盐酸盐的合成［Ｊ］．农药，２００１，４ｏ（９）：　１３．　［３］Ｆｒａｎｋ　Ｂ，ＤＥＨＮ＆Ｃｏ．Ｎ，Ｎ—ｄｉａｃｙｌｈｙｄｒａｚｉｎｅ　ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ　ａｎｄ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ：ＧＢ，１３２３１７０［Ｐ］．１９７０—１２－２３．　［４］Ｇｌａｄｏｎ　Ｒ　Ｊ，Ｋｏｒａｎｓｋｉ　Ｄ　Ｓ．Ａｍｉｎｏｏｘｙａｅｅｔｉｅ　ａｃｉｄ（ＡＯＡ）　ａｓ　ａ　ｐｌａｎｔ　ｇｒｏｗｔｈ　ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ：ＵＳ，４６０８０７６［Ｐ］．１９８６－０８—　从表５中看出，减压蒸馏和水蒸气蒸馏两种方　法都可水解丁酮肟氧乙酸制氨氧乙酸，但是减压蒸　馏要优于水蒸气蒸馏，减压蒸馏所得产品不但收率　２６．　［５］陈春玲，赖钟雄．切花采后生理与保鲜的研究进展［Ｊ］．　世界农业，１９９９（１０）：３８—４０．　［６］Ａｎｋｅｒ　Ｈ　Ｓ　ａｎｄ　Ｃｌａｒｋｅ　Ｈ　Ｔ．Ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｏｘｙｈｍｉｎｅ　Ｈｅｍｉｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ［Ｊ］．Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｓｙｎｔｈｅｓｅｓ，１９４７，２７：１５．　高，而且质量好（熔点高），这可能是由于水蒸气蒸　馏温度比较高，容易发生副反应所致。所以，采用减　压蒸馏进行水解丁酮肟氧乙酸制备氨氧乙酸。　３结论　［７］张自义，冯小明，史宇红．氨氧乙酸的制备［Ｊ］．化学世　界，１９８９，３０（９）：３９７—３９９．　［８］张晓茹，王东华，陈立功，王多禄，张海广，宋传君．氨氧　乙酸半盐酸盐的合成［Ｊ］．化学工业与工程，１９９９，１６　（３）：１７７—１８０．　以丁酮、硫酸羟胺和氯乙酸等为主要原料，在季　铵盐相转移催化条件下，通过丁酮肟制备丁酮肟氧　乙酸，再减压水解高效合成了氨氧基乙酸半盐酸盐。　该方法收率高，成本低，达到了工艺改进的目的，具　（本文文献格式：张８．）　健，刘钦胜。陈玉琴，等．氨氧　有重要应用价值。　最佳工艺条件：ｎ（丁酮肟）：ｎ（氯乙酸）：ｎ（氢　（上接第５页）　（２）产物经红外光谱、　ＨＮＭＲ谱、＂ＣＮＭＲ谱分　基乙酸半盐酸盐合成［Ｊ】．山东化工，２０１０，３９（４）：６　—中间体，２００５，５２（４）：１６—２３．　［７］温飞，邓义．三聚氯氰在催化有机合成中的应用［Ｊ】．精　细石油化工，２００７，２４（６）：７１—７５．　析，证明其结构正确。　参考文献　［１］蒋庆哲，赵密福，柯明，等．表面活性剂科学与应用［Ｍ］．　北京：中国石化出版社，２００６．　［２］毛培坤．表面活性剂产品工业分析［Ｍ］．北京：化学工　业出版社，２００２．　［８］Ｍａｓａｌａ　Ｓ，Ｔａｄｄｅｉ　Ｍ．Ｓｏｌｉｄ—ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　ｃｌｌｌ０∞［１，３，５］　ｔｉｒａｚｉｎｅ：ａ　ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　ｎｅｗ　ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ａｕｘｉｌ—ｉａｒｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｏｆ　ａｍｉｄｅ　ｌｉｂｒａｒｉｅｓ［Ｊ］．Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９９９，　１（７）：Ｉ３５５—１３５７．　［９］Ｒａｙｌｅ　Ｈ　Ｌ，Ｆｅｌｌｍｅｔｈ　Ｌ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ａ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　ｔｒｉａｚｉｎｅ—ｐｒｏｍｏｔｅｄ　ａｍｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｒｂｏｘｙｌｉｅ　ａｃｌｄｓ［Ｊ］．　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，１９９３，３：１７２—　１７６．　［３］朱红军，王锦堂，徐峰．可降解型磺酸盐阴离子表面活　性剂的表面活性［Ｊ］．精细石油化工，２００１（１）：５３—５５．　［４］伏宏彬．三聚氯氰在精细化工领域中的运用［Ｊ］．成都　纺织高等专科学校学报，２００２，１９（２）：１９—２５．　［５］李玉杰，王金质．三聚氯氰的生产及应用［Ｊ］．化学工业　与工程技术，２００５，２６（５）：２２—２９．　（本文文献格式：赵素粉，胡志勇，朱海林，等．２一氨　基乙磺酸钠一４。６～二氯一１，３。５一均三嗪的合成　［Ｊ］．山东化工，２０１０，３９（４）：３—５．）　［６］李玉芳．三聚氯氰生产应用及市场［Ｊ］．精细化工原料及