Pinner脒合成的反应机理及应用进展

Pinner脒合成的反应机理及应用进展

王阳阳

(西北农林科技大学理学院陕西杨凌712100)

摘要：脒类化合物在农药、医药以及其他领域上都具有很广泛的用途。合成脒类化合物的方法主要为：Pinner脒合成法。本文重点介绍了Pinner脒合成方法的机理和副反应机理，并对其在有机合成中的应用进行了探讨。

关键词：Pinner脒合成；机理；改进；应用

The reaction mechanism and application of Pinner amidine

synthesis

Wang Yangyang

(College of science, Northwest A&F University, Yangling, 712100, China)

Abstract:The amidine compounds have a very wide range of functions in the pesticide, medicine and other fields. The primary method of synthesis of amidine compounds is Pinner amidine synthesis. This article focuses on the reaction mechanism of Pinner amidine synthesis and the side reactions mechanism Its application in organic synthesis is also discussed.

Key words: Pinner amidine synthesis; mechanism; improvement; application

1.前言

脒类化合物在农药和医药上具有很广泛的用途。早年发现某些脒盐可以治疗血吸虫病，但毒性较大，一些长链烷氧基取代的苯甲脒盐具有表面活性剂的作用，被称为杀虫脒［1］。现在，脒类化合物的主要用途是合成含氮的杂环化合物，如：咪唑、噻唑、嘧啶环等，在含氮杂环的合成中起着重要作用。研究发现，脒盐还可以作为水溶性偶氮类引发剂，在水溶液聚合与乳液聚合中得到广泛应用［2］。

脒类化合物的合成方法一般采用酸催化法即Pinner 脒合成法。反应式如scheme 1：

Pinner脒合成：

Scheme 1

2.脒合成Pinner

Pinner反应是以德国化学家Adolf Pinner的名字命名的。Adolf Pinner曾在Breslau犹太神学院和柏林大学学习，1871年成为柏林大学的讲师。1887年发表论文” Umwandlung der Nitrile in Imide“，解释了Pinner反应。

Pinner脒合成反应的机理：

Pinner脒合成包括两步：Pinner醇解和胺解［3］。

Pinner醇解反应是由腈部分溶剂解而生成亚氨基酯盐酸盐。反应过程是腈在气体HCl存在下，在无水氯仿（或甲苯等）和无水乙醇（或无水ROH）中反应，生成亚氨基酯盐酸盐。随着醇的R基团的不同，这一步通常需要耗时12-72小时，而且在冰水浴中或室温中进行，反应温度不能超过35℃，否则就会有副反应［4］。反应过程中HCl气体起催化作用，提供一个H质子给CN。伯醇或仲醇是醇化试剂。生成的这种亚氨基酯盐酸盐（又称偕亚胺基醚盐酸盐）被称作是Pinner盐，它能进一步与各种亲核试剂反应。

胺解反应就是由生成的亚氨基酯盐酸盐（即：Pinner盐）与胺（或氨气）反应生成脒盐。这种脒盐用弱碱处理可以变成游离的脒。反应机理如scheme 2：

Scheme 2

Adolf Pinner 认为，在醇解过程中腈、醇和氯化氢气体的投料比最好按理论摩尔比进行，醇过量会引起副反应发生。氯化氢气体适当过量有利于提高乙腈的转化率，但过量太多也不利于后续反应的进行。根据国内经验，n (腈)∶n (醇) = 1∶1 , 多数情况下n (腈)∶n (氯化氢) = 1∶(1. 0～1. 1)。由于亚氨基酯盐酸盐

呈固体沉淀析出，必须加入溶剂使其分散。醇能够与亚氨基酯盐酸盐反应，故不适合作溶剂。工业中常用的惰性溶剂有氯仿、四氯化碳、乙醚、石油醚、甲苯、硝基苯、二氧杂环己烷、二甲基溶纤剂、己烷等。

3.Pinner脒合成中的副反应：

3.1 水解反应

亚氨酸酯盐酸盐合成过程中遇水可使亚氨基酯盐酸盐分解为酯和氯化铵。机理如

Scheme 3

研究表明，亚氨酸酯盐酸盐的水解能被H+催化加，亚氨酸酯正离子的形成是快速水解的关键。如果通入的氯化氢气体含有水分，则产率下降，且下降的幅度与水的质量分数成正比。

3.2 醇解反应

脒盐合成过程中，伯醇或仲醇过量能引起亚氨基酯盐酸盐分解，生成原酸酯。从而影响脒盐的产率。机理如scheme 4：低温对分解有一定的抑制作用。

Scheme 4

生成的原酸酯在酸性条件下不稳定，进一步分解为酯，醇和烷基氯。反应机

理如scheme 5：

Scheme 5

3.3 热分解反应

脒盐的合成应控制在较低温度，因为温度升高也能引起亚氨基酯盐酸盐分解，产生酰胺和烷基氯。

亚氨基酯盐酸盐的热分解属于一级动力学反应，受热分解后氯离子发生离解，离解的氯离子浓度的对数与受热时间成直线关系。McElvain等认为,受热分解的机理即包括分子内未离解氯离子进攻烷基而引起分解反应, 反应机理如scheme 6：

Scheme 6 分子内进攻

也包括离解氯离子进攻乙亚氨酸乙酯分子内烷基的双分子反应。但更多的研究支持SN2 反应历程。机理如scheme 7：

Scheme 7

此外,温度升高还可以导致氯化氢气体与乙醇反应,生成氯乙烷和水,降低产品收率。

鉴于脒盐合成过程中存在着水解、醇解和热分解三种副反应。为了防止副反