CN107074739B - 2-甲氧基甲基-对苯二胺的叠缩合成 - Google Patents

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Abstract

用于制备2‑甲氧基甲基‑对苯二胺、其美容上可接受的盐、或其混合物的叠缩方法。根据本发明的方法是特别成本有效的方法，因为它避免了需要特殊设备或昂贵催化剂的复杂化学步骤以及因为它包括起始材料之一，即2‑羟甲基苯胺的循环步骤。

Description

2-甲氧基甲基-对苯二胺的叠缩合成
发明领域
本发明涉及根据式(I)的2-甲氧基甲基-对苯二胺或其盐的新型叠缩合成(telescoping synthesis)。该化合物在工业上已知作为在氧化性染发剂组合物中使用的低致敏主要染料前体，其作为传统对苯二胺或对甲苯二胺染料前体的替代。
发明背景
对苯二胺衍生物是用于氧化性毛发染色的重要前体。它们通常用来产生暗色泽。对苯二胺衍生物已用于毛发染色达几十年。在对苯二胺衍生物之中，特别有利的候选物，即2-甲氧基甲基-对苯二胺已被鉴别。这种染料前体是特别有利的，因为其典型地特征在于比传统对苯二胺或对甲苯二胺染料前体更低的致敏潜力。
在过去，工业上已公布了用于制备2-甲氧基甲基-对苯二胺(I)或其盐的不同合成路线。
例如，US2003/0041392A1公开了一种在中间步骤之一中经由Smiles重排而制备2-甲氧基甲基-对苯二胺(I)的方法。
另一种可能的合成路线已在WO2012044758A1中公开。此合成路线包括以2-氯苄基氯和甲醇开始以合成甲氧基甲基中间体的步骤的组合。硝化发生在4位并且活化作为离去基团的氯化物。该氯化物被氨基供体(优选使用苄基胺)的取代需要相转移催化剂以获得苯胺中间体。最后的氢化导致所需的2-甲氧基甲基-对苯二胺。此方法的缺点之一在于总收率会比较低并且在一些情况下可以观察到关于碳平衡的不足。
一种通过苯胺的自偶联用于制备对苯二胺的备选合成路线已在EP0013643A1中公开。然而，此合成路线的缺点之一在于会产生一些副产物如氨基联苯。这些化合物由于其毒理学性质而是危险的并且因此这限制了该合成路线的使用。
最后，重氮化合成路线已在Rajaganesh，Ramanathan等；Organic Letters，14(3)，748-751；2012中公开。然而，此合成路线在纯度结果方面令人不满意并且也会产生一些副产物如氨基联苯。
因此，对于提供用于制备2-甲氧基甲基-2-苯二胺(I)、其美容上可接受的盐、或其混合物的新方法(其是特别成本有效的)仍存在需要。这种方法还应该能够提供具有低杂质水平的材料。此外，所述方法还应降低不可控的副反应的风险。
本发明的发明人已意外地发现，这些需要中的至少一些可以通过根据本发明的方法得以满足，所述方法包括文献已知的重要中间体2-羟甲基苯胺(II)的经济的再循环。
发明概述
本发明涉及用于制备2-甲氧基甲基-对苯二胺(I)、其美容上可接受的盐、或其混合物的叠缩方法，所述叠缩方法包括以下步骤：
a)经由使用2-羟甲基苯胺(II)的重氮化以获得式(III)的中间体，随后在所述式(III)的中间体和2-羟甲基苯胺(II)之间的重氮偶联，来合成中间体2-(羟甲基)-4-{3-[2-(羟甲基)苯基]三氮-1-烯-1-基}苯胺(IV)：
b)经由在步骤a)中获得的所述中间体2-(羟甲基)-4-{3-[2-(羟甲基)苯基]三氮-1-烯-1-基}苯胺(IV)的重排，来合成式(V)的中间体2-(羟甲基)-4-{(E)-[2-(羟甲基)苯基]二氮烯基}苯胺：
c)经由所述式(V)的化合物的氢化，来合成2-羟甲基-对苯二胺(VI)和2-羟甲基苯胺(II)：
d)经由所述式(VI)的化合物的酸催化醚化，来合成2-甲氧基甲基-对苯二胺(I)：
e)任选地将2-甲氧基甲基-对苯二胺(I)转化为美容上可接受的盐，优选地选自氯化物、硫酸盐、硫酸氢盐或丙二酸盐。
发明详述
现在详细描述在所述叠缩合成和大规模方法中涉及的步骤(包括所有鉴别的中间体)的序列。要理解的是，当此开发提及特定结构时，包括所有合理的另外互变异构结构。在本领域中，互变异构结构经常由一个单一结构表示并且本发明遵循此惯例。
要理解的是，描述用于制备根据式(I)的2-甲氧基甲基-对苯二胺的步骤以顺序的一锅法合成进行，其中将这些试剂添加至反应器或一次添加一种并且其间没有进行处理。反应步骤需要适当的溶剂，如下文所述。
本发明涉及一种用于制备式(I)的2-甲氧基甲基-对苯二胺、其美容上可接受的盐、或其混合物的叠缩方法，所述方法包括如下文所述的步骤a)、b)、c)和d)。
a)经由使用2-羟甲基苯胺(II)的重氮化以获得式(III)的中间体，随后在所述式 (III)的中间体和2-羟甲基苯胺(II)之间的重氮偶联，来合成中间体2-(羟甲基)-4-{3-[2- (羟甲基)苯基]三氮-1-烯-1-基}苯胺(IV)：
该步骤在至少一种亚硝化剂存在下进行以将2-羟甲基苯胺(II)转化为式(III)的中间体。一种或多种硝化剂可以选自由以下各项组成的组：亚硝酸钠，亚硝酸钾，五氧化二氮，亚硝基硫酸及其混合物。
该步骤在至少一种无机或有机酸存在下进行。无机或有机酸可以选自由以下各项组成的组：盐酸，三氟乙酸，硫酸，亚硫酸，碳酸，硝酸，乙酸，丙酸，磷酸及其混合物。备选地，无机或有机酸可以选自由以下各项组成的组：盐酸，硫酸，亚硫酸，乙酸及其混合物。备选地，无机或有机酸可以是乙酸。
该步骤可以在至少一种自由基清除剂存在下进行。自由基清除剂可以选自由以下各项组成的组：丙烯腈，甲基丙烯酸酯，脲及其混合物。为了降低形成偶氮焦油(azotars)的风险，使用至少一种自由基清除剂可以是特别有利的，所述偶氮焦油会负面地影响化合物(IV)的总收率。
该步骤中使用的一种或多种溶剂可以选自由以下各项组成的组：1，2-二甲氧基乙烷，戊烷，环戊烷，己烷，环己烷，苯，甲苯，1，4-二烷，二乙醚，四氢呋喃，甲基-四氢呋喃，正戊醇，正丁醇，乙酸，丙酸，草酸，丙二酸，硫酸，磷酸，异戊醇，叔丁醇，异丙醇，正丙醇，乙醇，甲醇，二醇，盐酸，水及其混合物，备选地选自由以下各项组成的组：正丁醇，异丙醇，正丙醇，乙醇，甲醇，乙酸，丙酸，草酸，丙二酸，盐酸，硫酸，磷酸及其混合物，备选地选自由以下各项组成的组：正丙醇，乙酸，丙酸，草酸，丙二酸，盐酸，硫酸，磷酸及其混合物。
b)经由在步骤a)中获得的中间体2-(羟甲基)-4-{3-[2-(羟甲基)苯基]三氮-1- 烯-1-基}苯胺(IV)的重排，来合成中间体2-(羟甲基)-4-{(E)-[2-(羟甲基)苯基]二氮烯 基}苯胺(V)：
该步骤在至少一种无机或有机酸存在下进行。无机或有机酸可以选自由以下各项组成的组：盐酸，三氟乙酸，硫酸，亚硫酸，碳酸，硝酸，乙酸，丙酸，磷酸及其混合物，备选地，无机或有机酸可以选自由以下各项组成的组：盐酸，硫酸，亚硫酸，乙酸及其混合物。备选地，无机或有机酸可以是乙酸。
混合物的pH通过添加碱增大。碱可以是乙酸钠。
该步骤中使用的一种或多种溶剂可以选自由以下各项组成的组：1，2-二甲氧基乙烷，戊烷，环戊烷，己烷，环己烷，苯，甲苯，1，4-二烷，二乙醚，四氢呋喃，甲基-四氢呋喃，正戊醇，正丁醇，乙酸，丙酸，草酸，丙二酸，硫酸，磷酸，异戊醇，叔丁醇，异丙醇，正丙醇，乙醇，甲醇，二醇，盐酸，水及其混合物，备选地选自由以下各项组成的组：正丁醇，异丙醇，正丙醇，乙醇，甲醇，乙酸，丙酸，草酸，丙二酸，盐酸，硫酸，磷酸及其混合物，备选地选自由以下各项组成的组：正丙醇，乙酸，丙酸，草酸，丙二酸，盐酸，硫酸，磷酸及其混合物。
c)经由式(V)的化合物的氢化，来合成2-羟甲基-对苯二胺(VI)和2-羟甲基苯胺 (II)：
该步骤在氢源存在下进行。氢源可以选自肼或H2，伴有金属催化剂，其选自由以下各项组成的组：Fe，Pd/C，Pd/(OH)2，拉尼-Ni(Raney-Ni)，Pt/C，PtO2及其混合物。备选地，氢源可以是H2，伴有Pd/C催化剂。
该步骤中使用的一种或多种溶剂可以选自由以下各项组成的组：1，2-二甲氧基乙烷，戊烷，环戊烷，己烷，环己烷，苯，甲苯，乙酸甲酯，乙酸乙酯，乙酸正丙酯，乙酸异丙酯，乙酸正丁酯，丙酸甲酯，丙酸乙酯，丙酸正丙酯，丙酸异丙酯，丙酸正丁酯，1，4-二烷，二乙醚，四氢呋喃，甲基-四氢呋喃，正丁醇，异丙醇，正丙醇，乙醇，甲醇，水及其混合物，备选地选自由以下各项组成的组：甲醇，乙醇，乙酸乙酯，甲苯及其混合物。
在反应序列的步骤c)之后，反应混合物包括在完全氢化之后偶氮化合物(V)的裂解片段，即2-羟甲基-对苯二胺(VI)，其在形成后或通过利用溶剂以及重新形成的式(II)的起始材料(其被观察到在剩余母液中是可溶的)捣碎反应混合物沉淀。所述溶剂可以选自甲苯和/或己烷。
反应混合物可以使用简单过滤进行过滤，以便分离2-羟甲基-对苯二胺(VI)。通过滤液的蒸馏和将起始材料(II)再循环可以增大收率。
d)经由所述式(VI)的化合物的酸催化醚化，来合成2-甲氧基甲基-对苯二胺(I)：
在该步骤中使用的酸可以选自由以下各项组成的组：盐酸，氢溴酸，硫酸，磷酸，乙酸，三氟乙酸及其混合物。备选地，所述酸可以是盐酸。
在该步骤中使用的甲基化剂可以是甲醇。
在该步骤中使用的溶剂可以选自由以下各项组成的组：1，2-二甲氧基乙烷，戊烷，环戊烷，己烷，环己烷，苯，甲苯，1，4-二烷，二乙醚，四氢呋喃，甲基-四氢呋喃，正戊醇，异戊醇，叔丁醇，异丙醇，正丙醇，乙醇，甲醇，水，二醇及其混合物。备选地，所述溶剂可以是甲醇。
在另一步骤中，可以将2-甲氧基甲基-对苯二胺(I)转化为美容上可接受的盐。美容上可接受的盐可以是任何无机或有机美容上可接受的盐。美容上可接受的盐可以选自氯化物、硫酸盐、硫酸氢盐或丙二酸盐。2-甲氧基甲基-对苯二胺(I)可以使用选自由以下各项组成的组中的无机或有机酸转化为美容上可接受的盐：盐酸，硫酸，磷酸，乙酸，苹果酸及其混合物。
根据本发明的方法对于制备2-甲氧基甲基-对苯二胺(I)，其美容上可接受的盐，或其混合物是特别成本有效的方法，因为它避免了需要特殊设备或昂贵催化剂的复杂化学步骤，以及因为它包括起始材料之一，即2-羟甲基苯胺(II)的循环步骤。另外，此方法在碳方面是高效的，即不需要保护基，因此使废物(例如，来自可能通常被抛弃的保护基)最少化。
根据本发明的方法的起始材料是2-羟甲基苯胺(II)。该化合物可商购获得。然而，该化合物可以根据下文公开的合成路线制备：
A)从2-硝基-苄醇(VII)开始来制备2-羟甲基苯胺(II)
2-羟甲基苯胺(II)可以经由2-硝基-苄醇(VII)的氢化制备：
2-硝基-苄醇(VII)的氢化可以在氢源与金属催化剂存在下进行，所述氢源选自肼或H2，所述金属催化剂选自由以下各项组成的组：Fe，Pd/C，Pd/(OH)2，拉尼-Ni，Pt/C，PtO2及其混合物，备选地在H2与Pd/C催化剂存在下进行。
用于2-硝基-苄醇(VII)的氢化的溶剂可以选自由以下各项组成的组：1，2-二甲氧基乙烷，戊烷，环戊烷，己烷，环己烷，苯，甲苯，乙酸甲酯，乙酸乙酯，乙酸正丙酯，乙酸异丙酯，乙酸正丁酯，丙酸甲酯，丙酸乙酯，丙酸正丙酯，丙酸异丙酯，丙酸正丁酯，1，4-二烷，二乙醚，四氢呋喃，甲基-四氢呋喃，正丁醇，异丙醇，正丙醇，乙醇，甲醇，水及其混合物，备选地选自由以下各项组成的组：甲醇，乙酸乙酯，甲苯及其混合物。
实施例
以下是本发明的组合物的非限制性实施例。给出这些实施例仅用于举例说明的目的而不被解释为限制本发明，因为在没有背离本发明的精神和范围的情况下，其许多变形是可能的，这将会被本领域普通技术人员所认识到。除非另有具体说明，所有浓度以重量百分比列出。
A)从2-硝基-苄醇(VII)开始来制备2-羟甲基苯胺(II)
将悬浮在10ml甲醇中的含有50％水的300mg催化剂Pd/C 10％的混合物添加至50.0g 2-硝基-苄醇在250ml甲醇中的溶液。在2-3bar abs的压力下在20℃进行氢化。
在硝基基团经由氢化完全转化之后，将溶液过滤，用甲醇洗涤，在减压下浓缩并得到48.1g(96％)的粗制材料，为无色固体。
B)叠缩合成2-羟甲基-对苯二胺(VI)：
a)合成2-(羟甲基)-4-{3-[2-(羟甲基)苯基]三氮-1-烯-1-基}苯胺(IV)：
已制备以下组合物：
●第一组合物
10g 2-羟甲基苯胺
35mL 盐酸(25％)
20mL 水
●第二组合物
2.8g 亚硝酸钠
20ml 水
在3min的时间段内将第二组合物添加至第一组合物。第一组合物和第二组合物以及乙酸具有约0℃的温度。
将所得混合物在约0℃至5℃的温度下再搅拌30min。
经由取样但没有从反应混合物分离，将化合物(IV)在此阶段进行表征。反应随后以步骤b)继续。
b)合成2-(羟甲基)-4-{(E)-[2-(羟甲基)苯基]二氮烯基}苯胺(V)
在15min的时间段内在约0℃至5℃的温度，将20g的乙酸钠添加至步骤a)的所得混合物。然后将反应混合物在约17℃至24℃的温度下再搅拌约120小时的时间段。将形成的沉淀过滤并用30ml冰冷水洗涤。将溶剂在减压下除去并得到6.24g的粗制材料。
c)合成2-羟甲基-对苯二胺(VI)(和回收2-羟甲基苯胺(II))
将悬浮在50ml乙酸乙酯中的含有50％水的50g粗制2-(羟甲基)-4-{(E)-[2-(羟甲基)苯基]-二氮烯基}-苯胺(V)和100mg催化剂Pd/C 10％的混合物在2-3bar abs的压力下在约20℃至40℃进行氢化。在经由氢化完成还原性偶氮裂解之后，将溶液过滤并在减压下浓缩。将获得的糊状固体与20l甲苯一起加热至60℃达5min并在2小时内冷却至0℃。然后通过真空过滤搅拌悬浮液并用10ml冷甲苯洗涤并且烘箱中干燥，得到2.51g2-羟甲基-对苯二胺(VI)的总收率。将2-羟甲基苯胺(II)通过蒸馏从母液分离并再循环以在步骤a)中再次被用作起始材料。
C)合成2-羟甲基-对苯二胺(I)：
将40ml浓硫酸添加至18.8g 2-羟甲基-对苯二胺(VI)在200 ml甲醇中的溶液。将该溶液在50℃混合18小时。通过在约20-25℃缓慢添加16.32g的氢氧化钠水溶液(50％)使反应停止。将甲醇在减压下蒸发并将2-羟甲基-对苯二胺(I)用500ml二氯甲烷萃取3次。合并的有机相在减压下浓缩。将获得的油状物进行蒸馏并得到8.6g-羟甲基-对苯二胺(I)，为浅黄色固体。
本文中公开的范围和值不要理解为严格地限于所述精确数值。相反，除非另有具体说明，每个这样的范围意图是指所述值和该值周围的功能等同范围二者。例如，公开为“1％”的浓度意图是指“约1％”。

Claims (26)

1.一种用于制备2-甲氧基甲基-对苯二胺(I)、其美容上可接受的盐、或其混合物的叠缩方法，所述方法包括以下步骤：
a)经由使用2-羟甲基苯胺(II)的重氮化以获得式(III)的中间体，随后在所述式(III)的中间体和2-羟甲基苯胺(II)之间的重氮偶联，来合成中间体2-(羟甲基)-4-{3-[2-(羟甲基)苯基]三氮-1-烯-1-基}苯胺(IV)：
b)经由在步骤a)中获得的所述中间体2-(羟甲基)-4-{3-[2-(羟甲基)苯基]三氮-1-烯-1-基}苯胺(IV)的重排，来合成式(V)的中间体2-(羟甲基)-4-{(E)-[2-(羟甲基)苯基]二氮烯基}苯胺：
c)经由所述式(V)的化合物的氢化，来合成2-羟甲基-对苯二胺(VI)和2-羟甲基苯胺(II)：
d)经由所述式(VI)的化合物的酸催化醚化，来合成2-甲氧基甲基-对苯二胺(I)：
e)任选地将2-甲氧基甲基-对苯二胺(I)转化为美容上可接受的盐。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述美容上可接受的盐选自氯化物、硫酸盐、硫酸氢盐或丙二酸盐。
3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤a)在至少一种亚硝化剂的存在下进行。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述亚硝化剂选自由以下各项组成的组：亚硝酸钠、亚硝酸钾、五氧化二氮、亚硝基硫酸及其混合物。
5.根据权利要求1所述的方法，其中步骤a)在至少一种自由基清除剂的存在下进行。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述自由基清除剂选自由以下各项组成的组：丙烯腈、甲基丙烯酸酯、脲及其混合物。
7.根据权利要求1所述的方法，其中步骤a)和/或b)在至少一种无机或有机酸的存在下进行。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述无机或有机酸选自由以下各项组成的组：盐酸、三氟乙酸、硫酸、亚硫酸、碳酸、硝酸、乙酸、丙酸、磷酸及其混合物。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述无机或有机酸选自由以下各项组成的组：盐酸、硫酸、亚硫酸、乙酸及其混合物。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述有机酸是乙酸。
11.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤a)和/或b)中使用的溶剂选自由以下各项组成的组：1，2-二甲氧基乙烷、戊烷、环戊烷、己烷、环己烷、苯、甲苯、1，4-二烷、二乙醚、四氢呋喃、甲基-四氢呋喃、正戊醇、正丁醇、乙酸、丙酸、草酸、丙二酸、硫酸、磷酸、异戊醇、叔丁醇、异丙醇、正丙醇、乙醇、甲醇、二醇、盐酸、水及其混合物。
12.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤a)和/或b)中使用的溶剂选自由以下各项组成的组：正丁醇、异丙醇、正丙醇、乙醇、甲醇、乙酸、丙酸、草酸、丙二酸、盐酸、硫酸、磷酸及其混合物。
13.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤a)和/或b)中使用的溶剂选自由以下各项组成的组：正丙醇、乙酸、丙酸、草酸、丙二酸、盐酸、硫酸、磷酸及其混合物。
14.根据权利要求1所述的方法，其中步骤c)在氢源与金属催化剂的存在下进行，所述氢源选自肼或H2，所述金属催化剂选自由以下各项组成的组：Fe、Pd/C、Pd/(OH)2、拉尼-Ni、Pt/C、PtO2及其混合物。
15.根据权利要求1所述的方法，其中步骤c)在H2与Pd/C催化剂的存在下进行。
16.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤c)中使用的溶剂选自由以下各项组成的组：1，2-二甲氧基乙烷、戊烷、环戊烷、己烷、环己烷、苯、甲苯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸正丙酯、丙酸异丙酯、丙酸正丁酯、1，4-二烷、二乙醚、四氢呋喃、甲基-四氢呋喃、正丁醇、异丙醇、正丙醇、乙醇、甲醇、水及其混合物。
17.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤c)中使用的溶剂选自由以下各项组成的组：甲醇、乙醇、乙酸乙酯、甲苯及其混合物。
18.根据权利要求1所述的方法，其中步骤d)中使用的酸选自由以下各项组成的组：盐酸，氢溴酸，硫酸，磷酸，乙酸，三氟乙酸及其混合物。
19.根据权利要求1所述的方法，其中步骤d)中使用的溶剂选自由以下各项组成的组：1，2-二甲氧基乙烷、戊烷、环戊烷、己烷、环己烷、苯、甲苯、1，4-二烷、二乙醚、四氢呋喃、甲基-四氢呋喃、正戊醇、异戊醇、叔丁醇、异丙醇、正丙醇、乙醇、甲醇、水、二醇及其混合物。
20.根据权利要求1所述的方法，其中步骤d)中使用的溶剂是甲醇。
21.根据权利要求1所述的方法，其中步骤d)中使用的甲基化剂是甲醇。
22.根据权利要求1所述的方法，其中2-羟甲基-苯胺(II)经由2-硝基-苄醇(VII)的氢化制备：
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述2-硝基-苄醇(VII)的氢化在氢源与金属催化剂的存在下进行，所述氢源选自肼或H2，所述金属催化剂选自由以下各项组成的组：Fe、Pd/C、Pd/(OH)2、拉尼-Ni、Pt/C、PtO2及其混合物。
24.根据权利要求22所述的方法，其中所述2-硝基-苄醇(VII)的氢化在H2与Pd/C催化剂的存在下进行。
25.根据权利要求22或23所述的方法，其中用于所述2-硝基-苄醇(VII)的氢化的溶剂选自由以下各项组成的组：1，2-二甲氧基乙烷、戊烷、环戊烷、己烷、环己烷、苯、甲苯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸正丙酯、丙酸异丙酯、丙酸正丁酯、1，4-二烷、二乙醚、四氢呋喃、甲基-四氢呋喃、正丁醇、异丙醇、正丙醇、乙醇、甲醇、水及其混合物。
26.根据权利要求22或23所述的方法，其中用于所述2-硝基-苄醇(VII)的氢化的溶剂选自由以下各项组成的组：甲醇、乙酸乙酯、甲苯及其混合物。
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