CN102898329B - 一种酸性催化脱水合成n-芳基酮亚胺的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种酸性催化脱水合成N-芳基酮亚胺的方法，该方法以无机酸或者固体酸为催化剂，在共沸脱水剂存在下加热回流反应，由酮和芳基胺缩合生成N-芳基酮亚胺。该方法操作简单、原料转化率高、反应选择性好，产品收率高、质量好，易于实现连续操作，适用于大规模制备。
Description
技术领域
本发明属于有机合成领域，具体涉及一种酸性催化脱水合成N-芳基酮亚胺的方法。
背景技术
N-芳基酮亚胺类化合物是一类重要的有机化合物，可作为配体形成多种配合物，应用于催化、染料等多方面，也可作为催化加氢合成仲胺的中间体，例如手性农药精异丙甲草胺的合成（WO 9521151，WO 9705095）。通常，N-芳基酮亚胺的合成需要长时间的反应（Dalton Trans.2003,3500；Chem EurJ 2004，10，267。）或者计量的脱水剂（New J.Chem.2005，29，385。），如四（乙氧基）钛、四氯化钛等存在下脱水，后处理繁琐、收率低，不适合于大规模制备。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种酸性催化的、反应时间较短的、高转化率、高收率脱水合成N-芳基酮亚胺的方法，该法三废少、操作简单、易于实现连续操作，适用于大规模制备。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种酸性催化脱水合成N-芳基酮亚胺的方法，其特征在于，该方法以无机酸或者固体酸为催化剂，在共沸脱水剂存在下加热回流反应，由酮和芳基胺缩合生成N-芳基酮亚胺，反应式如下：
式中：Ar选自苯基、吡啶基、吡咯基、噻吩基或呋喃基，或者所述的基团上进一步带有1-3个下述取代基：氟、氯、溴、C1-C5烷基、C1-C5烷氧基、苯基、苯氧基、苄基或苄氧基；
R1、R2相同或不同，分别选自C1-C5烷基、苯基、苄基、吡啶基、吡咯基、噻吩基或呋喃基，或者所述的基团上进一步带有1个下述取代基：氟、C1-C5烷氧基、C1-C5烷氧羰基、苯基、苯氧基、苄基或苄氧基；
使用的胺与酮的摩尔比为1：1.0～3.0。
使用的催化剂的加入量为0.0005～0.1摩尔催化剂／摩尔胺；
共沸脱水剂的用量为200～1500毫升／摩尔胺。
所述的无机酸或者固体酸为盐酸、氢溴酸、硫酸、高氯酸、固载的磺酸或固载的高氯酸。
所述的共沸脱水剂选自苯、甲苯、正庚烷、环己烷、正己烷、沸程为60℃～90℃的石油醚或甲基叔丁基醚。
本发明的酸性催化脱水合成N-芳基酮亚胺的方法，反应在12小时内即可完成，原料胺的转化率在95%以上，最优选的反应实例中原料胺的转化率可达到99%以上。与现有技术相比，反应时间较短、原料转化率高、产品收率高、三废少、操作简单、易于实现连续操作，适用于大规模制备。
具体实施方式
按照本发明的技术方案，以无机酸或者固体酸为催化剂，在共沸脱水剂存在下加热回流反应，由酮和芳基胺缩合生成N-芳基酮亚胺。反应原料酮可以是对称或不对称的酮包括脂肪酮、带取代基的脂肪酮、芳香酮或者带取代基的芳香酮。反应原料胺包括苯胺和杂环芳香胺，其芳香环上可以带有1-3个取代基。具体反应式如下：
式中：Ar选自苯基、吡啶基、吡咯基、噻吩基或呋喃基，或者所述的基团上进一步带有1-3个下述取代基：氟、氯、溴、C1-C5烷基、C1-C5烷氧基、苯基、苯氧基、苄基或苄氧基；R1、R2可相同或不同，分别选自C1-C5烷基、苯基、苄基、吡啶基、吡咯基、噻吩基或呋喃基，或者所述的基团上进一步带有1个下述取代基：氟、C1-C5烷氧基、C1-C5烷氧羰基、苯基、苯氧基、苄基或苄氧基。
具体操作如下：
在带有搅拌器和连续分水装置的反应器中，加入原料胺、酮、脱水剂和酸催化剂，搅拌加热至回流，反应过程中及时将生成的水从反应体系中除去，直至无明显的水生成即可停止反应。之后蒸馏分出脱水剂、未反应的原料及酮亚胺产物。根据原料及产物的具体物性，可以采用常压或减压的蒸馏或分馏等本领域的技术人员所共知的方式进行产物的分离。
上述反应式中，Ar优选苯基或噻吩基，或者所述的基团上进一步带有1-2个下述取代基：氟、氯、C1-C5烷基；R1、R2可相同或不同，分别优选C1-C3烷基，或者所述的基团上进一步带有1个下述取代基：C1-C3烷氧基、C1-C3烷氧羰基。更优选的胺选自2-甲基-6-乙基苯胺、2,6-二甲基苯胺或2,4-二甲基-3-胺基噻吩；更优选的酮选自甲氧基丙酮。胺与酮的摩尔比为1：1.0-3.0，更优选的摩尔比例为1：1.1-2.0。
反应所用的催化剂为盐酸、氢溴酸、硫酸、高氯酸、固载的磺酸或固载的高氯酸；催化剂的加入量为催化剂／胺（摩尔比）0.0005-0.1，优选的比例为0.001-0.05。
反应采用的共沸脱水剂选自苯、甲苯、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、乙酸乙酯、正庚烷、环己烷、正己烷、石油醚（沸程60-90°C）或甲基叔丁基醚，优选苯、甲苯、正庚烷、环己烷、正己烷、石油醚（沸程60-90°C）或甲基叔丁基醚。共沸脱水剂的用量为200-1500毫升／摩尔胺，优选用量为300-800毫升／摩尔胺。
以下是发明人给出的实施例，其中，酸当量的标定方法为：取0.1g固体酸样品，于50mL 0.004M NaOH溶液中室温搅拌1小时，过量的NaOH用0.02M HCl溶液进行滴定，根据两种酸碱标准溶液的用量，进而计算出固体酸的酸当量。
实施例1：固载高氯酸的制备
25.0克硅胶（200～400目）和2.0克质量浓度为70%的高氯酸水溶液于50mL乙醚中搅拌1小时，浓缩后于真空条件下，100℃干燥24小时，得到26.2克白色粉末。酸当量为：0.53±0.02毫当量/克。
实施例2：固载硫酸的制备
30分钟内，将19.4克氯磺酸逐滴滴入50.0克干燥硅胶（200～400目），滴完后震摇30分钟，水洗后于真空条件100°C干燥24小时，得到61.5克白色粉末。酸当量为：2.51±0.02毫当量/克。
实施例3：固载苯磺酸的制备
500mL反应瓶中，加入5克活性炭、43克4-重氮苯磺酸水溶液和100mL乙醇，将反应体系置于冰水浴中搅拌，在保持瓶内温度0～5℃条件下，于30分钟内滴入250mL的质量浓度为50%的H3PO2水溶液，滴完后继续搅拌1小时，过滤，水洗，丙酮洗，于真空条件100°C干燥24小时，得到23.0克黑色粉末。酸当量为：4.99±0.02毫当量/克。
以下的实施例中，除非有特殊声明，反应物料加入顺序可以在物料间随意组合。实施例中采用2-甲基-6-乙基苯胺（含量97%）和甲氧基丙酮（含量96%）为原料，制备产物2-甲基-6-乙基-N-(2-甲氧基-1-甲基亚乙基)苯胺（简称亚胺），主要用于本领域的技术人员进一步理解本发明，本发明不限于这些实施例。按照本发明技术方案限定范围内的原料胺和酮均可制备相应的亚胺。反应过程用高效液相色谱（HPLC）（SHIMADZU LC-10A，ODS-C18柱（4.6×150mm 5μm），流动相：甲醇：乙腈：水=56：24：20（V/V），流速：1mL/min，柱温：35℃，检测波长：214nm）检测。
实施例4：
在带有搅拌器和分水器的反应瓶中，加入13.5克（0.1mol）2-甲基-6-乙基苯胺、13.2克（0.15mol）甲氧基丙酮、1.9克（1mmol）实施例1中制得的固体酸和100毫升苯，搅拌加热至回流分水，反应过程中及时将生成的水从反应体系中除去。10小时后，无明显的水生成，停止反应。取样分析，2-甲基-6-乙基苯胺转化率>99%。过滤，滤液蒸去苯和过量的酮，再减压蒸馏得到产品亚胺18.7克，收率91.1%，含量95.2%。
实施例5：
改用0.4克（1mmol）实施例2中制得的固体酸作为催化剂，其他条件及后处理方式同实施例4。回流8小时后，取样分析，2-甲基-6-乙基苯胺转化率＞99%。减压蒸馏得到产品亚胺19.6克，收率95.5%，含量95.5%。
实施例6：
改用0.2克（1mmol）实施例3中制得的固体酸作为催化剂，其他条件及后处理方式同实施例4。回流12小时后，取样分析，2-甲基-6-乙基苯胺转化率97%。减压蒸馏得到产品亚胺18.5克，收率90.1%，含量95.0%。
实施例7：
改用0.4克（1mmol）浓硫酸作催化剂，其他条件及后处理方式同实施例4。回流11小时后，取样分析，2-甲基-6-乙基苯胺转化率95%。减压蒸馏得到产品亚胺17.6克，收率85.7%，含量94.2%。
实施例8：
改用100毫升甲基叔丁基醚作脱水剂，其他条件及后处理方式同实施例4。回流12小时后，取样分析，2-甲基-6-乙基苯胺转化率96%。减压蒸馏得到产品亚胺19.8克，收率96.4%，含量90.6%。
实施例9：
与实施例4所不同的是，本实施例改用100毫升正庚烷作脱水剂，其他条件及后处理方式同实施例4。回流9小时后，取样分析，2-甲基-6-乙基苯胺转化率＞99%。减压蒸馏得到产品亚胺19.8克，收率96.4%，含量94.0%。
实施例10：
在带有搅拌器和分水器的反应瓶中，加入1350克（10mol）2-甲基-6-乙基苯胺、1057克（12mol）甲氧基丙酮、8.0克（20mmol）实施例2中制得的固体酸和5升正庚烷，搅拌加热至回流分水，反应过程中及时将生成的水从反应体系中除去。10小时后，无明显的水生成，停止反应。取样分析，2-甲基-6-乙基苯胺转化率97%。过滤，滤液蒸去庚烷和过量的酮，再减压蒸馏得到产品亚胺1987克，收率96.8%，含量96.5%。
比较例：
不加任何催化剂，其他条件同实施例9。回流8小时后，取样分析，2-甲基-6-乙基苯胺转化率＜5%。
Claims (1)
1.一种酸性催化脱水合成N-芳基酮亚胺的方法，其特征在于，该方法以无机酸或者固体酸为催化剂，在共沸脱水剂存在下加热回流反应，由酮和芳基胺缩合生成N-芳基酮亚胺，反应式如下：
所述的无机酸或者固体酸为固载的高氯酸；
所述的胺选自2-甲基-6-乙基苯胺、2,6-二甲基苯胺或2,4-二甲基-3-胺基噻吩；所述的酮选自甲氧基丙酮；且胺与酮的摩尔比为1：1.1～2.0；
所述的共沸脱水剂选自苯、甲苯、正庚烷、环己烷、正己烷、沸程为60℃～90℃的石油醚或甲基叔丁基醚；
使用的催化剂的加入量为0.0005～0.1摩尔催化剂/摩尔胺；
共沸脱水剂的用量为200～1500毫升/摩尔胺。
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