CN101260068A

CN101260068A - 制备4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的方法

Info

Publication number: CN101260068A
Application number: CNA200810054842XA
Authority: CN
Inventors: 王心葵; 邱泽刚; 王军威; 亢茂青; 李其峰
Original assignee: Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS
Current assignee: Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS
Priority date: 2008-04-15
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2008-09-10

Abstract

一种制备4－(4′－氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的方法，是将碳酸二甲酯、二苯甲烷二胺、溶剂及催化剂加入到反应器中，通入氮气置换反应器内空气，在反应温度150℃－180℃，自升压，搅拌下反应0.5－4小时，将反应后得到的混合物过滤，而后使用结晶溶剂对滤饼进行2－3次重结晶，取30℃析出的白色结晶状固体，该固体即为目标产物。本发明具有成本低，无污染，制备简单的优点。

Description

制备4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的方法

技术领域

本发明属于一种制备单氨基甲酸酯的方法，具体地说涉及一种制备4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的方法。

技术背景

氨基甲酸酯类化合物用途广泛，可用作农药、医药、合成树脂改性、有机合成的中间体和有机合成中氨基基团的保护等。近年来，因其作为有机合成中间体可生成异氰酸脂，氨基甲酸酯类化合物如极具工业价值的二苯甲烷二氨基甲酸酯、甲苯-2，4-二氨基甲酸甲酯等的合成备受关注。同时，由于氨基甲酸酯在多种反应体系下的相对稳定性及生成反应的可逆性，其正越来越多的被用于氨基基团的保护。

氨基甲酸酯的工业生产采用的依然是有着诸多缺点的光气法。随着社会的发展该法终将被非光气法所取代。目前已发展的非光气法有多种，包括有机碳酸酯氨解法，硝基化合物还原羰基化法，氨类化合物氧化羰基化法，氨类化合物、烷基卤化物与CO₂的一步反应合成法，光气衍生物合成法，异氰酸脂醇解法，霍夫曼重排反应法等。在这些非光气的合成方法中有机碳酸酯氨解法是最具应用前景的方法；因反应条件苛刻、反应过程复杂或对试剂有特殊要求、应用范围较窄等，其他方法的应用均受到不同程度的限制。

在有机碳酸酯的氨解法中常用的是碳酸二甲酯，它具有多种反应性能及很高的化学活性，可进行甲基化和甲氧羰基化反应，从而替代传统的剧毒光气、硫酸二甲酯及氯甲酸甲酯等。尤其在实现了工业上的非光气合成后，碳酸二甲酯作为一种绿色化学品已成为有机合成的新基石，它的利用及其下游产品的开发也因此广受关注。

人们已对碳酸二甲酯氨解法进行了广泛的研究，它可与脂肪胺或芳香胺发生反应得到相应的氨基甲酸酯。对于碳酸二甲酯与芳香胺二苯甲烷二胺发生的氨解反应，CN 1258274A使用惰性载体如TiO₂支撑的锌类化合物如2-乙基己酸锌盐为催化剂，以最高98％的选择性得到双氨基甲酸酯二苯甲烷二氨基甲酸酯；EP 0752414在锌或铜的碱式碳酸盐催化下，以最高73％收率得到二苯甲烷二氨基甲酸酯；US6034265也以98％收率得到二苯甲烷二氨基甲酸酯，使用催化剂为二水合乙酸锌。在目前的研究中，碳酸二甲酯与二胺发生反应的主产物无一例外的是双氨基甲酸酯。而对于4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯这种单氨基甲酸酯的合成尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用有机碳酸酯与芳香二胺氨解制备4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的方法。

本发明的制备方法是首先在惰性溶剂存在下使碳酸二甲酯与二苯甲烷二胺发生氨解反应生成4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯，然后使用多次重结晶的方法将其分离提纯。

本发明制备方法包括如下步骤：

将碳酸二甲酯、二苯甲烷二胺、溶剂及催化剂加入到反应器中，通入氮气置换反应器内空气，在反应温度150℃-180℃，自升压，搅拌下反应0.5-4小时，将反应后得到的混合物过滤，而后使用溶剂对滤饼进行2-3次重结晶，取30℃析出的白色结晶状固体，该固体即为目标产物。

如上所述所用碳酸二甲酯与二苯甲烷二胺的重量比在2-5∶1之间，每0.01mol二苯甲烷二胺需溶剂15mL-20mL，催化剂用量为二苯甲烷二胺的2.5-5mol％，。

如上所述的反应中反应温度优选160℃-180℃，反应时间优选1-2小时。

如上所述的加入反应体系的溶剂为苯、甲苯、乙苯、均三甲苯、碳酸二甲酯。

如上所述重结晶所用溶剂为醇类或苯类。醇类如甲醇、乙醇、乙二醇等，苯类为苯或及其同系物如甲苯、乙苯等。

本发明采用的催化剂为锌、铅、锡的有机酸盐或铅的氧化物。

如上所述的有机酸锌为甲酸锌、无水乙酸锌、丙酸锌、辛酸锌、硬脂酸锌、油酸锌等，有机酸铅为乙酸铅、丙酸铅、硬脂酸铅、油酸铅等，有机酸锡为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、三苯基乙酸锡等。

如上所述的铅的氧化物为一氧化铅、四氧化三铅、三氧化二铅、二氧化铅等。

所述的催化剂中最好的是无水乙酸锌、辛酸锌、硬脂酸锌、乙酸铅、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、一氧化铅、四氧化三铅。

本发明的优点如下：

1.本发明使用有机碳酸酯氨解法合成有用中间体4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯，该方法属非光气法，避免了剧毒光气的使用，也避免了光气法中所使用的酸性催化剂腐蚀设备、产品中残余氯难以去除影响下游产品性能等缺点。

2.合成反应使用的反应器是不锈钢反应釜，反应装置简单，且易控制，加料出料非常方便，这就使得整个操作过程较为简便。

3.所使用的原料之一二苯甲烷二胺是工业产品，廉价易得。而另一原料碳酸二甲酯也是工业品，且属绿色化学品。因此，本发明的方法具有原料易得、合成反应绿色的特征。

4.仅使用重结晶的方法即可对该产物进行分离提纯，操作简单；同时，重结晶所使用的溶剂也较为廉价，且可重复使用，有利于降低产品分离提纯的成本。

5.反应中所使用的催化剂均为可购买的商品，廉价且易得；同时，这些催化剂在反应中的用量也较小，因此催化剂的使用不会构成高成本。

具体实施方式

实施例1

在一个配有磁力搅拌及通气管的容积为100mL的高压釜中加入碳酸二甲酯3.60g(0.04mol)，二苯甲烷二胺3.96g(0.02mol)，即碳酸二甲酯与二苯甲烷二胺的物质的量比为2∶1，无水乙酸锌0.18g(二苯甲烷二胺的5mol％)，苯30mL，升温至160℃，通入氮气置换釜内空气，自升压下反应1小时。冷却抽滤，用甲醇对滤饼进行2次重结晶后得白色结晶状固体0.45g。

使用红外光谱、质谱、核磁共振及元素分析等分析方法证明所得白色固体为4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯。

使用高效液相色谱对上述反应体系进行分析，二苯甲烷二胺转化率为91％，4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的选择性为62％。

实施例2

在一个配有磁力搅拌及通气管的容积为100mL的高压釜中加入碳酸二甲酯3.60g(0.04mol)，二苯甲烷二胺3.96g(0.02mol)，即碳酸二甲酯与二苯甲烷二胺的物质的量比为2∶1，辛酸锌0.28g(二苯甲烷二胺的4mol％)，甲苯35mL，升温至180℃，通入氮气置换釜内空气，自升压下反应0.5小时。冷却抽滤，用乙醇对滤饼进行2次重结晶后得白色结晶状固体0.37g。

使用高效液相色谱对上述反应体系进行分析，二苯甲烷二胺转化率为84％，4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的选择性为52％。

实施例3

在一个配有磁力搅拌及通气管的容积为100mL的高压釜中加入碳酸二甲酯5.40g(0.06mol)，二苯甲烷二胺3.96g(0.02mol)，即碳酸二甲酯与二苯甲烷二胺的物质的量比为3∶1，硬脂酸锌0.32g(二苯甲烷二胺的2.5mol％)，乙苯30mL，升温至150℃，通入氮气置换釜内空气，自升压下反应4小时。冷却抽滤，用乙二醇对滤饼进行3次重结晶后得白色结晶状固体0.40g。

使用高效液相色谱对上述反应体系进行分析，二苯甲烷二胺转化率为87％，4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的选择性为55％。

实施例4

在一个配有磁力搅拌及通气管的容积为100mL的高压釜中加入碳酸二甲酯9.01g(0.1mol)，二苯甲烷二胺3.96g(0.02mol)，即碳酸二甲酯与二苯甲烷二胺的物质的量比为5∶1，乙酸铅0.32g(二苯甲烷二胺的5mol％)，均三甲苯30mL，升温至160℃，通入氮气置换釜内空气，自升压下反应1小时。冷却抽滤，用苯对滤饼进行2次重结晶后得白色结晶状固体0.44g。

使用高效液相色谱对上述反应体系进行分析，二苯甲烷二胺转化率为91％，4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的选择性为61％。

实施例5

在一个配有磁力搅拌及通气管的容积为100mL的高压釜中加入碳酸二甲酯3.60g(0.04mol)，二苯甲烷二胺3.96g(0.02mol)，即碳酸二甲酯与二苯甲烷二胺的物质的量比为2∶1，辛酸亚锡0.40g(二苯甲烷二胺的5mol％)，甲苯40mL，升温至170℃，通入氮气置换釜内空气，自升压下反应1小时。冷却抽滤，用甲苯对滤饼进行2次重结晶后得白色结晶状固体0.42g。

使用高效液相色谱对上述反应体系进行分析，二苯甲烷二胺转化率为88％，4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的选择性为58％。

实施例6

在一个配有磁力搅拌及通气管的容积为100mL的高压釜中加入碳酸二甲酯3.60g(0.04mol)，二苯甲烷二胺3.96g(0.02mol)，即碳酸二甲酯与二苯甲烷二胺的物质的量比为2∶1，二月桂酸二丁基锡0.50g(二苯甲烷二胺的4mol％)，甲苯30mL，升温至160℃，通入氮气置换釜内空气，自升压下反应2小时。冷却抽滤，用乙苯对滤饼进行3次重结晶后得白色结晶状固体0.45g。

实施例7

在一个配有磁力搅拌及通气管的容积为100mL的高压釜中加入碳酸二甲酯3.60g(0.04mol)，二苯甲烷二胺3.96g(0.02mol)，即碳酸二甲酯与二苯甲烷二胺的物质的量比为2∶1，一氧化铅0.22g(二苯甲烷二胺的5mol％)，甲苯30mL，升温至160℃，通入氮气置换釜内空气，自升压下反应3小时。冷却抽滤，用均三甲苯对滤饼进行2次重结晶后得白色结晶状固体0.43g。

使用高效液相色谱对上述反应体系进行分析，二苯甲烷二胺转化率为91％，4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的选择性为60％。

实施例8

在一个配有磁力搅拌及通气管的容积为100mL的高压釜中加入碳酸二甲酯3.60g(0.04mol)，二苯甲烷二胺3.96g(0.02mol)，即碳酸二甲酯与二苯甲烷二胺的物质的量比为2∶1，四氧化三铅0.41g(二苯甲烷二胺的3mol％)，甲苯30mL，升温至160℃，通入氮气置换釜内空气，自升压下反应1小时。冷却抽滤，用乙醇对滤饼进行2次重结晶后得白色结晶状固体0.45g。

使用高效液相色谱对上述反应体系进行分析，二苯甲烷二胺转化率为92％，4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的选择性为62％。

Claims

1、一种制备4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于包括如下步骤：

将碳酸二甲酯、二苯甲烷二胺、溶剂及催化剂加入到反应器中，通入氮气置换反应器内空气，在反应温度150℃-180℃，自升压，搅拌下反应0.5-4小时，将反应后得到的混合物过滤，而后使用结晶溶剂对滤饼进行2-3次重结晶，取30℃析出的白色结晶状固体，该固体即为目标产物。

2、如权利要求1所述的一种制备4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于所述的碳酸二甲酯与二苯甲烷二胺的重量比在2-5∶1之间，每0.01mol二苯甲烷二胺需溶剂15mL-20mL，催化剂用量为二苯甲烷二胺的2.5-5mol％。

3、如权利要求1所述的一种制备4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于所述的反应温度为160℃-180℃，反应时间为1-2小时。

4、如权利要求1所述的一种制备4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于所述的溶剂为苯、甲苯、乙苯、均三甲苯或碳酸二甲酯。

5、如权利要求1所述的一种制备4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于所述的结晶溶剂为醇类或苯类。

6、如权利要求5所述的一种制备4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于所述的醇类为甲醇、乙醇或乙二醇。

7、如权利要求5所述的一种制备4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于所述的苯类为苯或及其同系物。

8、如权利要求7所述的一种制备4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于所述的苯的同系物为甲苯或乙苯。

9、如权利要求1所述的一种制备4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于所述的的催化剂为锌、铅、锡的有机酸盐或铅的氧化物。

10、如权利要求9所述的一种制备4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于所述的有机酸锌为甲酸锌、无水乙酸锌、丙酸锌、辛酸锌、硬脂酸锌或油酸锌。

11、如权利要求9所述的一种制备4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于所述的有机酸铅为乙酸铅、丙酸铅、硬脂酸铅或油酸铅。

12、如权利要求9所述的一种制备4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于所述的有机酸锡为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡或三苯基乙酸锡。

13、如权利要求9所述的一种制备4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于所述的铅的氧化物为一氧化铅、四氧化三铅、三氧化二铅或二氧化铅。

14、如权利要求9所述的一种制备4-(4′-氨基苯基亚甲基)苯氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于所述的催化剂中是无水乙酸锌、辛酸锌、硬脂酸锌、乙酸铅、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、一氧化铅或四氧化三铅。