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《武汉工程大学学报》 2012年8期 24-25,30 出版日期：2012-09-10 ISSN:1674-2869 CN:42-1779/TQ

2,2-二异丙基丙腈的合成

0引言2,2二异丙基丙腈（I）是新型凉味剂 N, 2, 3三甲基2(1甲基乙基)丁酰胺或N, 2, 3三甲基2异丙基丁酰胺（WS23）的关键中间体\[1\],广泛用于食品、饮料、糖果、化妆品、烟制品、医药等.2,2二异丙基丙腈的制备主要有两种方法.方法一：Arseniyadis等\[2\]采用二异丙基胺基锂/THF的体系，将溴甲烷和2, 2二异丙基乙腈缩合，合成2, 2二异丙基丙腈；此外，在氨基钠/液氨的条件下，碘甲烷与2, 2二异丙基乙腈缩合，制备2, 2二异丙基丙腈（如图1）.针对两条路线以及工艺条件而言，2, 2二异丙基乙腈既无来源供给，且制备方法复杂.而溴甲烷为气体，工业化操作相对麻烦，反应需要使用压力设备，无疑增加设备成本投入.同时，碘甲烷价格较贵，使得反应成本增加.此外，采用的二异丙基胺基锂价格昂贵，且要求反应体系无水，导致工业化操作难度增加.而氨基钠/液氨的反应体系，操作温度低，从而对于冷却装置要求相对较高.图12, 2二异丙基丙腈的制备方法（一）
Fig.1Synthetic route of 2, 2diisopropylpropionitrile (I)方法二：李家玉等\[3\]采用丙腈为原料，在氨基钠/液氨的体系中与2溴丙烷直接缩合得到2,2二异丙基丙腈，反应时间为30 h.该路线优点在于原料易得，反应过程简单.但是氨基钠/液氨的反应体系属于超低温条件，且由于时间长而导致生产周期过长，劳动生产率较低，不利于工业操作过程.图22, 2二异丙基丙腈的制备方法（二）
Fig.2Synthetic route of 2, 2diisopro
pylpropionitrile (II)针对前人路线的优缺点，结合反应机理和文献方法\[3\]，利用磺酸酯替代溴代物作为亲电试剂参与反应，设计并实施了一条2, 2二异丙基丙腈的合成新路线，如图3所示.图32, 2-二异丙基丙腈的合成新路线
Fig.3Synthetic route of 2, 2-diisopro
pylpropionitrile (III)1实验部分1.1仪器与试剂美国Agilent公司7890A/5975C气质联用仪（GCMS）；四氢呋喃（THF）采用Na干燥，二本甲酮作为指示剂；其它试剂为分析纯.1.2合成在NaNH2/THF体系下，以丙腈为起始原料，与异丙基甲磺酸酯发生缩合反应，合成得到2, 2二异丙基丙腈，总收率81.3%.
第7期王凯，等：2,2-二异丙基丙腈的合成改进
武汉工程大学学报第34卷
1.2.1异丙基磺酸酯（2）的制备\[4-5\]将甲磺酰氯11.5 g（0.1 mol）溶解于50 mL吡啶溶剂中，室温下缓缓滴加异丙醇6.0 g（0.1 mol），加毕，维持搅拌2 h，减压至干，残余物溶于40 mL乙酸乙酯，依次用质量分数为1%碳酸氢钠水溶液、饱和盐水洗涤酯层，分液，无水硫酸钠干燥酯层，减压除去乙酸乙酯，得到无色液体，即甲磺酸异丙酯粗品13.0 g，收率94.2%.未经纯化，直接进行下一步反应.
1.2.22, 2-二异丙基丙腈（1）的合成冰浴下，丙腈5.5 g（0.1 mol）溶于30 mL THF中，加入氨基钠8.6 g（0.22 mol）混合2 h.搅拌下，滴入13.0 g甲磺酸异丙酯粗品的10 mL THF溶液，滴加30 min后，反应温度维持在20 ℃.反应8 h后，过滤，滤饼用THF洗涤，合并有机层.浓缩至干，残余物减压蒸馏，收集74~76 ℃(0.266 kPa)的馏分，得到无色液体，即2, 2二异丙基丙腈12.0 g，收率86.3%.GCMS（m/z）：140\[M+H\]+，97，82，质量分数98%.2结果与讨论在异丙基磺酸酯的制备中，除了甲磺酰氯以外，采用了苯磺酰氯、对甲苯磺酰氯和三氟甲磺酰氯作为磺酸酯的反应原料，收率分别为86.5%、91.2%和95.8%.但是由于来源有限、价格相对较贵或由于中间体的改变，而导致最终产物制备收率较低的原因，而未采用.在2, 2二异丙基丙腈的制备中，考察了不同碱体系对于反应收率的影响.结果显示：氢化钙/甲苯、乙醇钠/乙醇、氨基钠/THF也都能较好满足反应本身的需求，但是对于最终产品的质量而言，氨基钠/THF体系能更好符合产品质量的要求.同时，结合前人的反应条件以及机理，NaNH2的目的是脱丙腈alphaH，形成\[CCN\]碳负离子\[6\]，再进攻溴丙烷的仲碳，从而得到目标产物.因此，反应中会产生大量NH3，而溴丙烷的沸点只有71 ℃.如果不采用液氨的超低温体系，溴丙烷会随着NH3一起带出，使得反应收率大大下降.同时，也是由于超低温体系，反应活性较低，从而使得反应时间达到30 h，延长了反应周期.与溴代物一样，磺酸酯是亲电试剂，也是较好的解离基团.而异丙基甲磺酸酯的沸点也较高，它的使用能有效提高反应温度，增强反应活性，从而缩短反应周期，因此，本路线中的采用的工艺条件为反应温度20 ℃，反应时间8 h，有效地克服溴代丙烷的沸点偏低而给反应带来的诸多不利因素.此外，对于反应过程也进行了相应的工艺控制.在NaNH2/THF体系中，呈现固液非均相.因此，将NaNH2碾磨成粉末，同时，采用高速搅拌的措施，来提高反应转化率.3结语本研究设计并实施了一条2, 2二异丙基丙腈的新路线.针对原有制备过程中存在的不利因素，本发明的目的选用廉价易得、安全低毒的原料，改进反应条件，降低了生产成本，简化操作过程，提高产品质量，更有利于工业化生产，具有潜在的工业化价值\[7\].