本发明涉及精细化工助剂,具体为一种反应条件缓和有机酸铋的制备方法。
背景技术:
1、有机酸秘是近年来开发的用于合成树脂材料和油漆催干剂的新型无毒、绿色环保型催化剂,它不仅可以提高树脂合成反应的速度、而且还可以调节反应活性,得制备的树脂预聚物具有较窄的分子质量分布和较低的粘度,同时该类催化剂还具有无毒无害、安全可被人体接受的优点,因此可广泛应用于医学、催化以及生物等方面,以取代目前使用的毒性较大的有机锡、铅、汞类重金属催化剂;同时一些铋的配合物具有抗癌、杀菌等生物功能,因此合成新的铋配合物不仅对生物无机化学,而且对医药都具有重要的意义。
2、近年来,铋及其配合物在有机合成中应用的例子越来越多,范围越来越广;目前许多廉价的无机铋盐已经商业化,但是由于大部分路易斯酸金属盐对水敏感,且在空气中易潮解,需要在干燥的条件下处理,反应条件相对苛刻;目前常用的有机酸秘盐催化剂主要有异辛酸秘盐、新葵酸秘和环烷酸秘盐等,现有技术中一般采用水作为溶剂的复分解合成方法,将有机酸与氢氧化钠溶液反应制成有机酸钠水溶液,然后再与硝酸铋作用生成有机酸铋,由于反应物铋盐的水溶性不好,即使在相转移催化剂的作用下,反应速度依旧很慢,难以反应完全;合成工艺较为复杂,合成条件要求较高,生成成本较高,产品收率低等;利用有机酸与氧化铋在高温条件下长时间反应而制得有机酸铋,能耗大,生产周期长,生产成本高,产品颜色较深,不利于企业长期发展。
3、有些铋的化合物在水溶液中通过液相反应合成较困难,因为有机酸与铋的配位性较差,导致铋离子的无机盐在水溶液中很容易发生水解,因此本发明通过合成具有多个配位点的有机酸配体,采用液相配位反应得到的有机酸铋,铋源利用率高、反应条件缓和。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处,提供了一种反应条件缓和有机酸铋的制备方法,有机酸铋的产率高、反应条件缓和、铋源利用率高。
2、为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:
3、一种反应条件缓和有机酸铋的制备方法包括以下步骤:
4、(1)氮气氛围下,反应烧瓶中加入双咪唑基氨基羧酸席夫碱和乙腈,搅拌均匀后,加入溴乙酸和碳酸钾,搅拌反应,反应结束后,减压浓缩,干燥后得到有机酸配体,结构式为
5、(2)向反应烧瓶中加入五水合硝酸铋和去离子水,搅拌均匀后,加入有机酸配体,置于超声波清洗器内,在功率为20-40kw下搅拌反应,反应结束后,过滤,干燥后得到反应条件缓和有机酸铋。
6、进一步的,步骤(1)中双咪唑基氨基羧酸席夫碱、乙腈、溴乙酸、碳酸钾的比例关系为1g:(15-25)ml:(0.45-0.55)g:(0.6-0.8)g。
7、进一步的,步骤(1)中反应温度为55-70℃,反应时间为1-3h。
8、进一步的,步骤(2)中五水合硝酸铋、去离子水、有机酸配体的比例关系为1g:(20-30)ml:(1.1-1.6)g。
9、进一步的,步骤(2)中反应温度为40-60℃,反应时间为2-4h。
10、进一步的,步骤(1)中双咪唑基氨基羧酸席夫碱的制备方法包括以下步骤:
11、s1、氮气氛围下,向反应烧瓶中加入1h-咪唑-4-甲酸、对氟苯甲醛和n,n-二甲基甲酰胺,搅拌均匀后,加入碳酸钾,搅拌反应,反应结束后,冷却,乙酸乙酯和去离子水萃取,有机相浓缩,经柱层析分离后,得到的1-苯甲醛-咪唑羧酸中间体,结构式为
12、s2、氮气氛围下,向反应烧瓶中加入二乙烯三胺和甲醇,搅拌均匀后,加入1-苯甲醛-咪唑羧酸中间体,搅拌反应,反应结束后,冷却过滤,甲醇洗涤,减压浓缩后,得到双咪唑基氨基羧酸席夫碱,结构式为
13、
14、进一步的,步骤s1中1h-咪唑-4-甲酸、对氟苯甲醛、n,n-二甲基甲酰胺、碳酸钾的比例关系为1g:(0.8-0.95)g:(8-12)ml:(1.25-2.05)g。
15、进一步的,步骤s1中反应温度为75-90℃,反应时间为8-16h。
16、进一步的,步骤s2中二乙烯三胺、甲醇、1-苯甲醛-咪唑羧酸中间体的比例关系为1g:(10-15)ml:(3.8-4.2)g。
17、进一步的,步骤s2中反应温度为60-75℃,反应时间为2-5h。
18、采取上述技术方案,本发明的有益效果在于:
19、本发明首先通过1h-咪唑-4-甲酸与对氟苯甲醛在碳酸钾的作用下反应,得到1-苯甲醛-咪唑羧酸中间体,接着与二乙烯三胺反应,得到双咪唑基氨基羧酸席夫碱,然后和溴乙酸在碳酸钾的作用下反应,得到有机酸配体,最后采用超声-水热法与五水合硝酸铋发生配合,得到有机酸铋,反应条件缓和且产率高。
20、有机酸配体中具有多种配位能力的配位原子,包括多羧酸基团上的o原子和咪唑上的n原子及两个席夫碱提供的两个n原子,苯环与咪唑环之间通过c-n单键相连,二者之间可以任意旋转,使得有机酸配体可以适合各种结构的配位,从而获得稳定的结构;采用超声-水热法,超声波法能够快速升温,提供持续的冲击力,进而使得有机酸铋的产率得到明显提升。
21、通过合成具有多配合位点的有机酸配体,得到产率高且稳定性较好的有机酸铋,改善了常规有机酸与铋配位性较差、合成困难且反应时间长的问题,本发明的反应条件缓和,生产成本低、生产周期短,铋源利用率高,适合大批量生产。
1.一种反应条件缓和有机酸铋的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的反应条件缓和有机酸铋的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中双咪唑基氨基羧酸席夫碱、乙腈、溴乙酸、碳酸钾的比例关系为1g:(15-25)ml:(0.45-0.55)g:(0.6-0.8)g。
3.根据权利要求1所述的反应条件缓和有机酸铋的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中反应温度为55-70℃,反应时间为1-3h。
4.根据权利要求1所述的反应条件缓和有机酸铋的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中五水合硝酸铋、去离子水、有机酸配体的比例关系为1g:(20-30)ml:(1.1-1.6)g。
5.根据权利要求1所述的反应条件缓和有机酸铋的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中反应温度为40-60℃,反应时间为2-4h。
6.根据权利要求1所述的反应条件缓和有机酸铋的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中双咪唑基氨基羧酸席夫碱的制备方法包括以下步骤:
7.根据权利要求6所述的反应条件缓和有机酸铋的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中1h-咪唑-4-甲酸、对氟苯甲醛、n,n-二甲基甲酰胺、碳酸钾的比例关系为1g:(0.8-0.95)g:(8-12)ml:(1.25-2.05)g。
8.根据权利要求6所述的反应条件缓和有机酸铋的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中反应温度为75-90℃,反应时间为8-16h。
9.根据权利要求6所述的反应条件缓和有机酸铋的制备方法,其特征在于,所述步骤s2中二乙烯三胺、甲醇、1-苯甲醛-咪唑羧酸中间体的比例关系为1g:(10-15)ml:(3.8-4.2)g。
10.根据权利要求6所述的反应条件缓和有机酸铋的制备方法,其特征在于,所述步骤s2中反应温度为60-75℃,反应时间为2-5h。