CN100427456C - 卤代的芳香族甲基胺的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明通过工业上有利的方法提供了制备用作农用和药用制剂制备过程中的中间体的卤代芳香族甲基胺的方法。根据本发明，卤代的芳香族甲基胺的制备方法的特征在于使用氢化催化剂在有机酸存在下在溶剂中用氢气还原式(1)表示的卤代芳香族腈：其中，X表示氯原子或氟原子，m表示1至5的整数，n表示1至5的整数，m+n≤6，并且当n是2或更大时，所有的X可以相同或不同；生成式(2)表示的卤代的芳香族甲基胺;其中X、m和n具有如上所述的相同含义，a表示1至m的整数。

Description

卤代的芳香族甲基胺的制备方法

相关申请的相互参考

该申请是根据35U.S.C.§111(a)递交的申请，根据35U.S.C.§119(e)，该申请要求在2001年6月28日根据35U.S.C.§111(b)递交的先前申请60/301,144的申请日的利益。

技术领域

本发明涉及用作农用或药用化合物制备过程中的中间体的卤代芳香族甲基胺的新制备方法。特别是，在具有优良杀虫剂活性的环丙烷羧酸酯的制备过程中，2，3，5，6-四氟二甲苯二胺和2，3，4，6-四氟二甲苯二胺可用作中间体。

背景技术

通过氢化芳香族腈制备芳香族甲胺的许多方法是公知的。例如，英国专利810530、852972和1149251公开了在氨存在下氢化对苯二腈生成二甲苯二胺的方法。然而，该方法不适于制备诸如卤代的芳香族甲胺之类的化合物，因为该方法会导致通过氨基进行的卤素原子的亲核取代反应(副反应)的发生，尽管在某种程度上能够防止副产物仲胺的生成，

例如，关于制备卤代的芳香族甲胺的方法，JP-B-4-14096/1992(在本文中所用的术语“JP-B”是指“审查的日本专利公开”)描述了通过将卤代的对苯二腈在氢化催化剂存在下在无机酸条件下发生反应来制备卤代的二甲苯二胺的方法。但是，该方法的问题在于：由于所用的酸是强酸如硫酸，所以在酸性条件下容易溶解的金属如镍或钴不能用作催化剂，只能使用昂贵的钯。

本发明要解决的问题

本发明的一个目的是提供用作农用或药用化合物等的制备过程中的中间体的卤代芳香族甲胺的制备方法。

本发明的一个目的是提供制备卤代的芳香族甲胺的工业上有利的方法。

发明公开

本发明人已发现，在有机酸存在下在溶剂中通过还原式(1)表示的卤代芳香族腈

(其中，X表示氯原子或氟原子，m表示1至5的整数，n表示1至5的整数，m+n≤6，并且当n是2或更大时，所有的X可以相同或不同)可以高收率地生成式(2)表示的卤代的芳香族甲基胺

(其中X、m和n具有如上所述的相同含义，a表示1至m的整数)。本发明在该发现的基础上得到实现。

由于使用有机酸，所以易溶于强酸的金属如镍或钴可以用作催化剂。此外，通过上述反应生成的胺的氨基形成有机酸盐，这样便抑制了诸如氨基与腈基的加成反应或者通过氨基进行的卤素原子的取代反应之类的副反应。

本发明涉及如下方面。

[1]制备卤代的芳香族甲基胺的方法，该方法包括使用氢化催化剂在有机酸存在下在溶剂中用氢还原式(1)表示的卤代芳香族腈：

(其中，X表示氯原子或氟原子，m表示1至5的整数，n表示1至5的整数，m+n≤6，并且当n是2或更大时，所有的X可以相同或不同)生成式(2)表示的卤代的芳香族甲基胺

(其中X、m和n具有如上所述的相同含义，a表示1至m的整数)。

[2]按照[1]中所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中式(1)表示的卤代芳香族腈是四氟对苯二腈或四氟间苯二腈，式(2)表示的卤代的芳香族甲基胺是2，3，5，6-四氟二甲苯二胺或2，3，4，6-四氟二甲苯二胺。

[3]按照[1]或[2]中所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中溶剂是单一溶剂或混合溶剂。所述的溶剂含有至少一种选自芳香烃、脂肪烃、醇类、醚类、酯类和水的溶剂。

[4]按照[1]或[2]中所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中溶剂是单一溶剂或混合溶剂。所述的溶剂含有至少一种选自苯、甲苯、二甲苯、乙苯、己烷、环己烷、甲醇、乙醇、丙醇、四氢呋喃、二噁烷、二氧戊环、乙酸乙酯和水的溶剂。

[5]按照[3]或[4]中所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中溶剂是水和与水不完全混溶的有机溶剂的混合溶剂。

[6]按照[5]中所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中与水不完全混溶的有机溶剂是芳香烃。

[7]按照[6]中所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中芳香烃是甲苯、二甲苯或乙苯。

[8]按照[1]或[2]中所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中溶剂是水。

[9]按照[1]至[8]中的任何一项所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中有机酸至少是一种选自甲酸、乙酸和丙酸的酸。

[10]按照[1]至[9]中的任何一项所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中催化剂含有至少一种选自镍、钯、铂、钌、钴和铜的金属。

[11]按照[1]至[9]中的任何一项所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中催化剂是海绵镍或海绵钴。

[12]按照[11]中所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中催化剂是海绵镍。

[13]按照[12]中所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中将海绵镍用除镍之外的金属改性。

[14]按照[13]中所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中将海绵镍用钼改性。

[15]按照[1]至[14]中的任何一项所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中先将催化剂在氢气氛中在40℃或更低的温度下在溶剂中进行预处理，然后再使用。

[16]按照[1]至[9]中的任何一项所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中催化剂是负载的钯。

[17]按照[1]至[16]中的任何一项所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中溶剂的用量为卤代芳香族腈质量的1至20倍。

[18]按照[1]至[17]中的任何一项所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中有机酸的用量是50至500mol％，按卤代芳香族腈的腈基计。

[19]按照[1]至[18]中的任何一项所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中催化剂的用量是卤代芳香族腈质量的0.01至1倍。

[20]按照[1]至[18]中的任何一项所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中氢还原在室温至100℃的反应温度下在0.1至5Mpa的氢分压下进行。

[21]通过[1]至[20]中的任何一项所述的制备方法得到的式(2)表示的卤代的芳香族甲基胺：

其中，X表示氯原子或氟原子，m表示1至5的整数，n表示1至5的整数，m+n≤6，并且当n是2或更大时，所有的X可以相同或不同，a表示1至m的整数。

[22]用于从式(1)表示的卤代芳香族腈

(其中X表示氯原子或氟原子，m表示1至5的整数，n表示1至5的整数，m+n≤6，并且当n是2或更大时，所有的X可以相同或不同)制备式(2)表示的卤代的芳香族甲基胺的催化剂

(其中X、m和n具有如上所述的相同含义，a表示1至m的整数)。

实施本发明的方式

下面详细描述本发明。用作本发明原料的卤代芳香族腈是可以市购的，并且容易购买。在式(1)中，所有的腈基和卤素不限于成键数目和成键位置。卤素的例子包括氯和氟。

(其中X表示氯原子或氟原子，m表示1至5的整数，n表示1至5的整数，m+n≤6，并且当n是2或更大时，所有的X可以相同或不同)。

式(1)所表示的卤代芳香族腈的具体例子包括四氟邻苯二甲腈、四氟间苯二腈、四氟对苯二腈、五氟苄腈、2，3，5，6-四氟苄腈、2，3，4，6-四氟苄腈、2，3，4，5-四氟苄腈、2，4，6-三氟-5-氯-间苯二腈、四氯邻苯二甲腈、四氯间苯二腈和四氨对苯二腈。

在本发明中，将式(1)表示的卤代芳香族腈在有机酸存在下在溶剂中用氢化催化剂还原，由此得到式(2)表示的卤代的芳香族甲基胺

(其中X表示氯原子或氟原子，m表示1至5的整数，n表示1至5的整数，m+n≤6，并且当n是2或更大时，所有的X可以相同或不同，a表示1至m的整数)。

本发明所用的有机酸是羧酸，其中的例子包括甲酸、乙酸、丙酸、草酸、柠檬酸、乙醇酸和苯甲酸。其中，优选甲酸、乙酸和丙酸。这些有机酸可以单独使用，或者以其中的两种或多种组合使用。有机酸的用量是50至500mol％、优选100至300mol％，按式(1)表示的卤代芳香族腈的腈基计。可以在反应开始时一批加入有机酸，或者是随着反应的进行连续地或间歇地加入有机酸。

本发明所用的氢化催化剂是含有至少一种选自钴、铁、镍、铂和钯的金属的金属催化剂。催化剂可以是金属本身或者是负载催化剂形式的金属。用于负载催化剂的载体的例子包括活性炭、二氧化硅和氧化铝。例如，催化剂优选是海绵镍或海绵钴。另外，在本发明中，可以使用改性的海绵状催化剂。通过将镍或钴用除镍或钴以外的其它金属或金属氧化物改性可得到改性的海绵状催化剂。例如，具有示范性的是用钼改性的海绵镍催化剂。

催化剂的用量是式(1)表示的卤代芳香族腈质量的0.01至1倍，更优选0.02至0.5倍。通过在溶剂中在氢气氛中预处理催化剂可提高催化剂的活性。预处理的温度是100℃或更低，优选40℃或更低。以氢分压计，此时的压力为0.1至5MPa，优选0.2至3MPa。

在不影响还原反应的范围内，本发明所用的溶剂没有特别的限制。例如，溶剂是单一溶剂或混合溶剂，含有至少一种选自芳香烃如苯、甲苯、二甲苯和乙苯，脂肪烃如己烷和环己烷，醇类如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、甘油和乙二醇甲醚，醚类如四氢呋喃、二噁烷和二氧戊环，酯类如乙酸乙酯和乙酸丁酯，和水的溶剂。在这些溶剂中，优选单独用水以及与水不完全混溶的溶剂和水的混合溶剂。与水不完全混溶的溶剂是当至少以某一比率与水混合时能分成两层的溶剂。这类溶剂的例子包括芳香烃如甲苯、二甲苯和乙苯，和酯类如乙酸乙酯和乙酸丁酯。当反应底物在水中的溶解度小时，该混合溶剂体系能够取得在有机溶剂相中使有机溶剂溶解底物并由此增加反应速率的效果。此时，当同时使用水时，还会取得将生成的胺以有机酸盐的形式转移到水层并由此防止副反应(胺与腈生成聚合物的反应或者卤素与胺的取代反应)的效果。

溶剂的用量没有具体限制，但优选为式(1)表示的卤代芳香族腈质量的2至20倍。

在本发明中，反应温度是室温至100℃，优选室温至60℃。以氢分压计，压力是0.1至5MPa，优选0.2至3MPa。本发明的反应所用的氢气不一定是高纯度的气体，其可含有对还原反应没有特殊影响的惰性气体。

反应形式没有特别的限制，但是，优选使用诸如催化剂悬浮床流动体系、固定床流动体系、滴流床或间歇式系统之类的方法。

通过过滤等从反应溶液中分离出催化剂并将残余物中和后，可使用常规分离法如冷凝、萃取或蒸馏，将根据本发明的制备方法得到的式(2)表示的卤代芳香族甲基胺分离出来。

实施例

下面参考实施例描述本发明。

在实施例中采用的气相色谱条件如下。

<气相色谱分析的条件>

装置：Hewlett-Packard生产的HP 6850

柱子：DB1701，0.32mm ×30m，膜厚0.25μm

载气：He

流速：1.2ml/min(恒定流速)，分流比50

检测器：FID

注入温度：300℃

检测温度：300℃

分析温度：100℃(5分钟)-10℃/分钟-＞150℃(10分钟)-15℃/分钟-＞280℃(5分钟)

内标：1，4-丁二醇

实施例1

向100cc体积的高压釜中加入20g水、10g甲苯、2.0g海绵镍催化剂、3.0g乙酸和4.0g四氟对苯二腈。用氮气净化后，将反应体系用氢气彻底净化并达到0.85MPa(表压)的压力。开始搅拌并加热高压釜。将压力维持在0.85MPa，同时连续供应氢气并在40℃继续搅拌。通过质量流量计监测吸收的氢气量，当停止吸收氢气时，反应完成。通过气相色谱内标法分析生成的反应溶液，结果，四氟对苯二腈的转化率为99％或更高，2，3，5，6-四氟二甲苯二胺的收率为83％。

通过气相色谱质量分析可以证实生成的产物。

实施例2

按照与实施例1相同的方式进行操作，所不同的是将甲苯改变成二甲苯。通过气相色谱内标法分析生成的反应溶液，结果，四氟对苯二腈的转化率为99％或更高，2，3，5，6-四氟二甲苯二胺的收率为80％。

实施例3

按照与实施例1相同的方式进行操作，所不同的是向100cc体积的高压釜中加入30g水、2.0g海绵镍催化剂、3.0g乙酸和4.0g四氟对苯二腈。通过气相色谱内标法分析生成的反应溶液，结果，四氟对苯二腈的转化率为99％或更高，2，3，5，6-四氟二甲苯二胺的收率为90％。

实施例4

按照与实施例1相同的方式进行操作，所不同的是向500cc体积的高压釜中加入200g水、12.5g海绵镍催化剂、37.5g乙酸和50.0g四氟对苯二腈。通过气相色谱内标法分析生成的反应溶液，结果，四氟对苯二腈的转化率为99％或更高，2，3，5，6-四氟二甲苯二胺的收率为95％。

向生成的反应溶液中加入30wt％氢氧化钠水溶液以将pH调节至12.3。通过过滤分离出不溶性部分后，将水相用30g甲苯洗涤。分离出甲苯相，然后将水相用300g乙酸乙酯萃取三次。减压下蒸出全部的乙酸乙酯相，由此在5mmHg在120℃下得到42.8g馏分2，3，5，6-四氟二甲苯二胺。回收率为86.8％。

实施例5

向500cc体积的高压釜中加入100cc水和10.0g海绵镍催化剂，在15℃将氢压设定为0.5MPa。开始搅拌高压釜并继续搅拌1小时，同时将温度维持在15℃。向高压釜中再次加入100cc水、37.5g乙酸和50.0g四氟对苯二腈，然后重复实施例1的步骤。通过气相色谱内标法分析生成的反应溶液，结果，四氟对苯二腈的转化率为99％或更高，2，3，5，6-四氟二甲苯二胺的收率为94％。

然后，重复进行与实施例4相同的分离步骤，由此得到42.4g 2，3，5，6-四氟二甲苯二胺。回收率为86.8％。

实施例6

按照与实施例4相同的方式进行操作，所不同的是加入12.5g用钼改性的海绵镍催化剂。通过气相色谱内标法分析生成的反应溶液，结果，四氟对苯二腈的转化率为99％或更高，2，3，5，6-四氟二甲苯二胺的收率为96％。

然后，重复进行与实施例4相同的分离步骤，由此得到43.4g 2，3，5，6-四氟二甲苯二胺。回收率为87.0％。

对比例

按照与实施例4相同的方式进行操作，所不同的是用37.5g硫酸代替乙酸。

通过气相色谱内标法分析生成的反应溶液，结果，四氟对苯二腈的转化率为23％，2，3，5，6-四氟二甲苯二胺的收率为12％。

发明效果

根据本发明，通过工业上有利的方法能够高收率地生成式(2)表示的卤代的芳香族甲基胺。

Claims (17)

1、一种制备卤代的芳香族甲基胺的方法，该方法包括使用海绵镍或海绵钴在羧酸存在下在溶剂中用氢还原式(1)表示的卤代芳香族腈：

其中，X表示氯原子或氟原子，m表示1至5的整数，n表示1至5的整数，m+n≤6，并且当n是2或更大时，所有的X可以相同或不同；生成式(2)表示的卤代的芳香族甲基胺

其中X、m和n具有如上所述的相同含义，a表示1至m的整数。

2、按照权利要求1所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中式(1)表示的卤代芳香族腈是四氟对苯二腈或四氟间苯二腈，式(2)表示的卤代的芳香族甲基胺是2，3，5，6-四氟二甲苯二胺和2，3，4，6-四氟二甲苯二胺。

3、按照权利要求1或2所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中溶剂是单一溶剂或混合溶剂，所述的溶剂含有至少一种选自芳香烃、脂肪烃、醇类、醚类、酯类和水的溶剂。

4、按照权利要求1或2所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中溶剂是单一溶剂或混合溶剂，所述的溶剂含有至少一种选自苯、甲苯、二甲苯、乙苯、己烷、环己烷、甲醇、乙醇、丙醇、四氢呋喃、二噁烷、二氧戊环、乙酸乙酯和水的溶剂。

5、按照权利要求3或4所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中溶剂是水和与水不完全混溶的有机溶剂的混合溶剂。

6、按照权利要求5所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中与水不完全混溶的有机溶剂是芳香烃。

7、按照权利要求6所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中芳香烃是甲苯、二甲苯或乙苯。

8、按照权利要求1或2所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中溶剂是水。

9、按照权利要求1至8中的任何一项所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中所述羧酸是至少一种选自甲酸、乙酸和丙酸的酸。

10、按照权利要求1至9中的任一项所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中催化剂是海绵镍。

11、按照权利要求10所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中将海绵镍用除镍之外的金属改性。

12、按照权利要求11所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中将海绵镍用钼改性。

13、按照权利要求1至12中的任何一项所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中先将催化剂在氢气氛中在40℃或更低的温度下在溶剂中进行预处理，然后再使用。

14、按照权利要求1至13中的任何一项所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中溶剂的用量为卤代芳香族腈质量的1至20倍。

15、按照权利要求1至14中的任何一项所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中有机酸的用量是50至500mol％，按卤代芳香族腈的腈基计。

16、按照权利要求1至15中的任何一项所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中催化剂的用量是卤代芳香族腈质量的0.01至1倍。

17、按照权利要求1至15中的任何一项所述的制备卤代的芳香族甲基胺的方法，其中氢还原在室温至100℃的反应温度下在0.1至5MPa的氢分压下进行。