CN103140465A - 合成2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺的方法 - Google Patents

合成2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制备2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺的方法，所述方法包括在氢化催化剂存在的情况下氢化1-苄氨基-2-(甲氧基甲基)-4-硝基苯。

Description

合成2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺的方法
技术领域
本申请的主题涉及合成2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺及其生理上相容的盐。
背景技术
2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺（“MBB”）及其生理上相容的盐可在氧化性毛发着色中被用作主要中间体。目前用于合成MBB的方法可如在美国专利公开4,997,451（讨论下文详述方法的步骤1和2）和美国专利公开6,648,923（讨论下文详述方法的步骤3-6）中讨论的那样完成。此类方法以下列反应方案示出：
Figure BDA00002981819200011
如在反应方案的步骤2中所详述，在方法学中固有的是中间体产物6-硝基-4H-苯并[d][1,3]二英被暴露在硫酸中以便在分子中形成甲氧基甲基侧链。然而，将6-硝基-4H-苯并[d][1,3]二
Figure BDA00002981819200021
英暴露在此类酸性条件下还导致形成2-羟甲基-4-硝基苯酚，其是非期望的副产物2-羟甲基-1,4-二氨基苯（“Oxytol A”）的前体。在与其它已知的方法如上文详述的反应方案中的一个进行比较时，通过附加的重结晶步骤移除2-羟甲基-4-硝基苯酚导致更低的总体MBB收率和更高的生产成本。因此，持续对制备MBB的新的方法感兴趣。
发明内容
制备2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺的方法的一个实施方案包括在氢化催化剂存在的情况下氢化4-硝基-2-甲氧基甲基-1-苄氨基苯。
由2-氯氯化苄制备2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺的方法的一个实施方案包括硝化2-氯氯化苄以获得4-硝基-2-氯甲基氯苯，向4-硝基-2-氯甲基氯苯引入甲氧基甲基基团以获得4-硝基-2-甲氧基甲基氯苯，向4-硝基-2-甲氧基甲基氯苯引入苄胺基团以获得4-硝基-2-甲氧基甲基-1-苄氨基苯，并且在氢化催化剂存在的情况下氢化4-硝基-2-甲氧基甲基-1-苄氨基苯以获得2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺。
由2-氯氯化苄制备2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺的方法的另一个实施方案包括硝化2-氯氯化苄以获得4-硝基-2-氯甲基氯苯。
具体实施方式
已出人意料地发现，示于式（I）中的2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺（“MBB”）：
Figure BDA00002981819200022
可由示于式（II）中的2-氯氯化苄
Figure BDA00002981819200031
以简单的方式和良好的总收率获得。
因此，用于由示于式（II）中的2-氯氯化苄制备示于式（I）中的MBB的方法包括下列反应方案：
Figure BDA00002981819200032
Figure BDA00002981819200033
步骤1：硝化步骤
反应方案的步骤1包括硝化示于式（II）中的2-氯氯化苄以获得示于式（III）中的4-硝基-2-氯甲基氯苯中间体产物。此类硝化步骤描述于1989年7月13日公开的德国专利公布3731202中，其全文完整地以引用方式并入本文。
步骤2：甲氧基甲基步骤
反应方案的步骤2包括向示于式（III）中的4-硝基-2-氯甲基氯苯中间体产物引入甲氧基甲基基团以通过亲核置换获得示于式（IV）中的4-硝基-2-甲氧基甲基氯苯中间体产物。甲氧基碱和/或碱金属氢氧化物在甲醇中的溶液可提供甲氧基甲基基团。适宜的甲氧基碱的非限制性实例包括甲醇钠、甲醇锂和甲醇钾。适宜的碱金属氢氧化物的非限制性实例包括氢氧化钠和氢氧化钾。甲氧基碱和/或碱金属氢氧化物在甲醇中的浓度在约10%至约30%，更典型约20%的范围内。
步骤2的实施方案可包括将4-硝基-2-氯甲基氯苯与甲氧基碱和/或碱金属氢氧化物溶液混合，在甲醇中回流加热，并且在该温度下搅拌混合物约30分钟至约2小时的时段。步骤2的其它实施方案还包括在与甲氧基碱和/或碱金属氢氧化物溶液混合之前，首先将4-硝基-2-氯甲基氯苯溶解在甲醇中的附加的子步骤。
因为向4-硝基-2-氯甲基氯苯引入甲氧基甲基基团发生在非水解条件下，因此避免了形成2-羟甲基-4-硝基苯酚（即，非期望的副产物2-羟甲基-1,4-二氨基苯前体）。因此，与已知的合成步骤相比，在该MBB合成阶段附加的重结晶步骤是不必要的。
步骤3：苄胺步骤
反应方案的步骤3包括向示于式（IV）中的4-硝基-2-甲氧基甲基氯苯中间体产物引入苄胺以通过亲核置换获得示于式（V）中的1-苄氨基-2-(甲氧基甲基)-4-硝基苯中间体产物。通常，仅芳族氟原子可被置换，但是随着本文详述的具体的取代模式，氯原子也可具有足够的活性以被置换。作为另外一种选择，氯原子可被氟原子交换（例如但不限于通过使用氟化钾和18-冠-6），在与苄胺反应期间原位进行，或者在用苄胺处理之前在不连续的步骤中进行。参见Finkelstein，H.Ber.，1910，43，1528，其全部公开完整地以引用方式并入本文。
步骤3的实施方案可包括将4-硝基-2-甲氧基甲基氯苯与苄胺以在约1:2至约1:5，更典型约1:3范围内的摩尔比混合。反应通常在约100℃至约180℃，更典型约120℃至约150℃范围内的温度下发生，并且在约30分钟至约4小时的时段内完成。虽然步骤3的实施方案通常在不使用溶剂的情况下实施，但是一些实施方案也可使用溶剂，如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜。
此外，步骤3的实施方案可在相转移催化剂存在或不存在的情况下实施。对于在相转移催化剂存在的情况下实施步骤3的实施方案，适宜的相转移催化剂可包括铵盐，所述铵盐包括但不限于四戊基溴化铵、四辛基氯化铵、四辛基溴化铵、四己基碘化铵、四己基氯化铵、四己基溴化铵、四庚基溴化铵、四乙基四氟硼酸铵、四乙基氯化铵、四乙基溴化铵、四（十二烷基）四氟硼酸铵、四（十二烷基）氯化铵、四（十二烷基）溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵、苯基三甲基溴化铵、辛基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵和甲基三辛基碘化铵。所述催化剂可通常与1-苄氨基-2-(甲氧基甲基)-4-硝基苯以在约0.01:1至约10:1，更典型约0.5:1至约1.5:1，并且更典型约1:1范围内的摩尔比存在。
步骤3的实施方案还可包括分离1-苄氨基-2-(甲氧基甲基)-4-硝基苯的子步骤。分离1-苄氨基-2-(甲氧基甲基)-4-硝基苯可通过将反应混合物倾倒至甲苯和水中以产生两相体系，然后通过添加酸来酸化那个两相体系来实施。适宜的酸包括盐酸、硫酸、磷酸、乙酸、柠檬酸、硼酸和磷酸二氢碱。在一些实施方案中，提前制备酸溶液，并且用甲苯覆盖以提供两相体系，并且将反应混合物添加到该两相体系中。所述酸通常以足以产生约0.5至约5的pH，更典型约1至约4的pH的浓度被添加。在将反应混合物添加到两相体系中时，1-苄氨基-2-(甲氧基甲基)-4-硝基苯进入到有机层中。在从水层上分离有机层后，丢弃水层，并且将有机层冷却至约40℃，其中1-苄氨基-2-(甲氧基甲基)-4-硝基苯结晶出来并且可通过过滤分离。
步骤4：氢化步骤
反应方案的步骤4包括在氢化催化剂（如，钯基或铂基催化剂）存在的情况下氢化示于式（V）中的1-苄氨基-2-(甲氧基甲基)-4-硝基苯中间体产物以获得示于式（I）中的2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺。在该反应步骤中，硝基基团的还原在苄氨基基团的断裂之前发生。
步骤4的实施方案可包括将1-苄氨基-2-(甲氧基甲基)-4-硝基苯与氢化催化剂和溶剂混合（导致放热反应，这可通过外部冷却被控制），在反应混合物之上应用约2至3巴压力的氢气氛，并且在该温度下氢气氛中搅拌混合物约30分钟至约4小时的时段。此外，步骤4的实施方案还可包括过滤、洗涤并干燥2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺的子步骤。作为另外一种选择，反应混合物可在氢气氛下被加热至在约20℃至约78.4℃，更典型约60℃至约78.4℃范围内的温度。此外，步骤4的实施方案还可包括过滤、洗涤和干燥2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺的子步骤。
步骤4的催化氢化反应可在氢化溶剂中发生，所述溶剂选自以下的组：包括但不限于乙酸乙酯、甲苯、乙酸丁酯、乙醇和甲醇。此外，在一些实施方案中，随后的结晶步骤也可在用于该催化氢化步骤中相同的溶剂（如甲苯）中实施，因为疏水性苄氨基基团向式（V）的中间体产物提供优异的溶解度。因此，在氢化步骤之后使用任选的结晶步骤的实施方案中，可避免在结晶步骤中更换溶剂。
任选步骤5：酸沉淀步骤
反应方案任选的步骤5包括酸沉淀示于式（I）中的2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺以获得具体期望的盐。步骤5的实施方案可包括向包含还原剂（如亚硫酸钠）以防止氧化的酸溶液添加2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺，同时使用外部冷却以保持反应温度在约0℃至约40℃，更典型约10℃至约30℃范围内，约30分钟至3小时的时段直至盐从溶液中结晶出来。适宜的酸溶液的非限制性实例包括苹果酸、硫酸、盐酸、磷酸和酒石酸。此外，步骤5的实施方案还可包括过滤、洗涤和干燥2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺的盐的子步骤。
下列实施例示出了上述合成，但不限制本发明的广泛概念。
实施例1
制备2-甲氧基甲基-1,4-二苯胺
步骤1：硝化步骤
步骤1详述了4-硝基-2-氯甲基氯苯的制备。50.0g（0.31mol）的2-氯苄基氯化物被溶解于141mL的浓硫酸中，并且在冰/甲醇浴中冷却至-5℃的内部温度。20.66g（0.328mol）的发烟硝酸被置于附加的加料漏斗中。硝酸以保持内部温度低于0℃的速率被添加。接近反应的结束，产物从溶液中涌出，并且停止搅拌。然而，薄层色谱法（“TLC”）分析显示反应完成了。将反应混合物倾倒在1L锥形瓶中的750ml的冰上。添加附加的冰以保持反应冷却。使冷却的反应静止以使得固体沉淀。上层清液被倒出。固体用250mL的水再粉碎一次。最终的固体被收集于400ml的二氯甲烷中并用两部分的（2）200ml的饱和碳酸氢钠溶液洗涤。然后干燥（硫酸钠）二氯甲烷相，过滤并蒸发。所述产物，4-硝基-2-氯甲基氯苯（56g，0.272mol）以88%，作为半固体获得，并且在步骤2中‘按原样’使用。
1H-NMR（CDCl3）：8.41(d)，1H；8.17(dd)1H；7.594(d)，1H；4.756(s)，2H。
步骤2：甲氧基甲基步骤
步骤2详述了4-硝基-2-甲氧基甲基氯苯的制备。
实施方案A：使用甲氧基碱
将15.0g（72.8mmol）的4-硝基-2-氯甲基氯苯在50mL的无水甲醇中搅拌。在室温下，添加13.9g的甲醇钠溶液（30%于甲醇中）。在添加期间，氯化钠沉淀出来并且获得无色至玫瑰色的悬浮液。甲醇钠溶液的添加在30分钟后结束，然而内部温度升至大约30℃。然后将反应混合物在回流下加热30分钟，并且悬浮液被热滤以获得澄清的溶液。在冷却时，产物4-硝基-2-甲氧基甲基氯苯结晶出来并且被过滤掉。产物收率为11.0g的淡黄色固体。滤液被浓缩至大约一半的体积并且在冰浴中冷却以提供另一份3.8g的产物。总产物收率为14.8g。
1H-NMR（DMSO-d6）：8.27(d)，1H；8.18(dd)，1H；7.77(d)，1H；4.58(s)，2H；3.44ppm(s)，3H。
实施方案B：使用碱金属氢氧化物
将180.0g的4-硝基-2-氯甲基氯苯在450mL的无水甲醇中搅拌。加热至回流后，在一小时的时段内添加41.9g氢氧化钠于270ml甲醇的制备的溶液。为了完成反应，将混合物在回流下再另外搅拌一小时。在添加期间，氯化钠沉淀出来并且获得淡黄色的悬浮液。反应完成后，悬浮液在冰浴中冷却。在小于10℃下连续冷却，在15分钟内添加90mL乙酸于540ml水中的溶液。添加后，悬浮液在冰浴中再另外搅拌30分钟。最后，反应产物，4-硝基-2-甲氧基甲基氯苯被过滤掉并用水和甲醇（9:1）的混合物洗涤。产物在40℃干燥。产物收率为165.4g。
步骤3：苄胺步骤
步骤3详述了1-苄氨基-2-(甲氧基甲基)-4-硝基苯的制备。将50.0g的4-硝基-2-甲氧基甲基氯苯和52.12g的四乙基溴化铵在79.72g的苄胺中搅拌。在加热至大约125℃后，将反应搅拌5小时。在反应期间，红色的悬浮液转变成红色的溶液。反应完成后，将溶液略微降温。添加200mL的甲苯，随后是35mL盐酸溶液（25%于150mL的水中），形成黄色乳液。在冷却至室温后，分离形成的层。水层被洗涤两次，每次洗涤使用50mL的甲苯。包含1-苄氨基-2-(甲氧基甲基)-4-硝基苯的混合有机层被洗涤两次，每次使用50mL的包含5g氯化钠的水。洗涤后，有机层在真空下缩减至干燥。在加热下将残余物溶解于300mL的乙醇中以形成黄色至红色的溶液。然后使所述溶液冷却至室温。在大约25℃下，少部分的产物缓慢结晶出来。当结晶已经开始时，在30分钟的时段内添加150mL的水以完成沉淀。在室温下搅拌30分钟后，包含1-苄氨基-2-(甲氧基甲基)-4-硝基苯的产物被过滤掉，并且用水和乙醇（6:4）的混合物洗涤。产物在40℃下干燥。产物收率为57.5g。
1H-NMR（DMSO-d6）：8.15(d)，1H；7.94(dd)，1H；7.31(m)，4H；7.22(m)，1H；7.14(t)，1H；6.55(d)，1H；4.52(t)，2H；4.46(s)，2H；3.36ppm(s)，3H。
步骤4：氢化步骤
步骤4详述了2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺作为游离碱的制备。20.0g的1-苄氨基-2-(甲氧基甲基)-4-硝基苯、0.4g的钯（10%在碳上，包含大约50重量%的水）和15g的硫酸镁被悬浮在60mL的甲苯中。在加热至大约60–80℃之后，反应在氢气氛2-3巴压力下搅拌30分钟。在反应期间，灰黄色的悬浮液转变成更深的灰色的悬浮液。因为最终产物对氧敏感，下列步骤在惰性气体气氛下实施。反应完成后，过滤热的悬浮液。过滤的残余物被洗涤两次，每次洗涤使用20mL的甲苯。过滤后，将溶液冷却并在0-3℃下搅拌30分钟。所述产物，2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺，被过滤掉，并且被洗涤三次，每次洗涤使用10mL的冷的甲苯。产物在真空下在60℃下干燥。产物收率为8.5g。
1H-NMR（DMSO-d6）：6.41(d)，1H；6.37(d)，1H；6.33(dd)，1H；4.24(s)，2H；4.21(s)，2H；4.11(s)，2H；3.23ppm(s)，3H。
实施例2
制备2-甲氧基甲基-1,4-二苯胺作为与苹果酸的加合物
步骤5：酸沉淀步骤
步骤5详述了进一步制备2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺作为与苹果酸的加合物。实施例1的2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺与洗涤液体在惰性气体气氛下混合以形成溶液。该溶液被添加到66.7g（0.483mol）D,L-苹果酸和0.4g亚硫酸钠溶解于320mL乙醇和40mL水的混合物的第二溶液中。添加在约30分钟的时段内进行。添加约50%后，最终产物开始结晶出来。添加完成后，使获得的浅黄色的悬浮液随着搅拌冷却至室温，这将另外花费30分钟。其后，过滤掉沉淀并且洗涤四次，每一次洗涤使用60ml的乙醇。产物在真空下在60℃下干燥。产物收率为109g。
核磁共振（“NMR”）谱与化学结构一致，并且显示苹果酸和2-甲氧基甲基-1,4-二苯胺的特征信号图谱。用高氯酸和氢氧化钠滴定来确认1:1化学计量的2-甲氧基甲基-1,4-二苯胺与苹果酸。
元素分析（C8H12N2O.C4H6O5,286.29）：
          %C       %H      %N
计算：    50.35    6.34    9.79
发现：    50.13    6.26    9.66
尽管本文的合成细节已被描述于制备2-甲氧基甲基-1,4-二苯胺及其生理上相容的盐的方法的实施方案中，此类合成并非旨在限制所示的细节，因为在不以任何方式背离本发明的实质的情况下可进行各种改变和变型。
本文所公开的量纲和值不旨在被理解为严格地限于所述的精确值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，所公开的量纲“40mm”旨在表示“约40mm”。
除非明确地不包括在内或换句话讲限制，本文所引用的每篇文献，包括任何交叉引用的或相关的专利或专利申请，均特此以引用方式全文并入本文。任何文献的引用不是对其作为本文所公开的或受权利要求书保护的任何发明的现有技术，或者其单独地或者与任何其它参考文献的任何组合，或者参考、提出、建议或公开任何此类发明的认可。此外，当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文件中术语的任何含义或定义矛盾时，应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。
尽管已用具体实施方案来说明和描述了本发明，但是对那些本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的实质和范围的情况下可作出许多其它的改变和变型。因此，随附权利要求书中旨在涵盖本发明范围内的所有这些改变和变型。

Claims (13)

1.一种用于制备2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺的方法，包括在氢化催化剂存在的情况下氢化1-苄氨基-2-(甲氧基甲基)-4-硝基苯，所述氢化催化剂优选地选自钯基或铂基氢化催化剂。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述氢化发生在氢化溶剂中，所述氢化溶剂选自包含以下的组：乙酸乙酯、甲苯、乙酸丁酯、乙醇和甲醇。
3.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述1-苄氨基-2-(甲氧基甲基)-4-硝基苯通过向4-硝基-2-甲氧基甲基氯苯引入苄胺获得。
4.如权利要求3所述的方法，其中苄胺的引入发生在相转移催化剂、优选四乙基溴化铵存在的情况下。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述4-硝基-2-甲氧基甲基氯苯通过向4-硝基-2-氯甲基氯苯引入甲氧基甲基基团获得，优选地所述引入甲氧基甲基基团通过亲核置换发生。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述4-硝基-2-氯甲基氯苯通过硝化2-氯氯化苄获得。
7.一种由2-氯氯化苄制备2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺的方法，包括：
a)硝化所述2-氯氯化苄以获得4-硝基-2-氯甲基氯苯；
b)向所述4-硝基-2-氯甲基氯苯引入甲氧基甲基基团以获得4-硝基-2-甲氧基甲基氯苯；
c)向所述4-硝基-2-甲氧基甲基氯苯引入苄胺基团以获得1-苄氨基-2-(甲氧基甲基)-4-硝基苯；以及
d)在氢化催化剂存在的情况下，氢化所述1-苄氨基-2-(甲氧基甲基)-4-硝基苯以获得所述2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述氢化催化剂为钯基的或铂基的。
9.如权利要求7至8中任一项所述的方法，其中所述氢化发生在氢化溶剂中，所述氢化溶剂选自包含以下的组：乙酸乙酯、甲苯、乙酸丁酯、乙醇和甲醇。
10.如权利要求7至9中任一项所述的方法，其中所述苄胺的引入发生在相转移催化剂、优选四乙基溴化铵存在的情况下。
11.如权利要求7至10中任一项所述的方法，其中向所述4-硝基-2-氯甲基氯苯引入所述甲氧基甲基基团通过亲核置换发生。
12.一种由2-氯氯化苄制备2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺的方法，包括硝化所述2-氯氯化苄以获得4-硝基-2-氯甲基氯苯。
13.如权利要求12所述的方法，还包括通过亲核置换向所述4-硝基-2-氯甲基氯苯引入甲氧基甲基基团以获得4-硝基-2-甲氧基甲基氯苯。
CN201180047021.3A 2010-09-29 2011-09-29 合成2-甲氧基甲基-1,4-苯二胺的方法 Active CN103140465B (zh)

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