CN107759479A - 一种合成4‑甲基‑2‑硝基苯胺的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合成4‑甲基‑2‑硝基苯胺的方法，包括如下步骤：以4‑甲基苯胺为原料，先用氯甲酸乙酯进行氨基保护，生成N‑(对甲苯)氨基甲酸乙酯；再加入氧化剂，铜盐催化剂，以含亚硝基的化合物为硝化剂，在反应溶剂中于50~120℃下反应一段时间，制得相应的保护邻硝基对甲苯胺；再进行水解，得到目标产物。本发明方法制备工艺简单，反应条件温和，产率高，环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及一种合成4-甲基-2-硝基苯胺的新方法，属于有机化学品清洁制备领域。
背景技术
4-甲基-2-硝基苯胺，又称红色基G L、G L 培司或油红培司。它是一种重要的中间体。主要用于合成有机颜料，如甲苯胺红，甲苯胺紫红等；也可作为染料使用，与冰染染料的色酚配合，用于棉和粘胶纤维的染色和印花的显色剂。4-甲基-2-硝基苯胺的合成方法较多，根据它所用的酰化剂、硝化剂、溶剂、水解方法和原料等的不同，可以有许多不同的合成方法，但一般来说，主要有三条路线。第一条为磺酰化路线：以4-甲基苯胺和对甲苯磺酰氯为主要原料，经缩合、硝化、水解、中和而成；第二条路线为乙酰化路线：它是以4-甲基苯胺和冰醋酸为主要原料，经冰醋酸酰化，再经硝化、水解而得；第三条路线为氨化法：它是以3-硝基-4-氯甲苯和氨水为原料，经氨解而成。但这些方法仍具有各自的缺陷：
1.第一条路线中酰化剂对甲苯磺酰氯的价格较贵，而且其用量较大(其分子量比醋酸分子量大很多)，成本高，不利于大规模工业化生产，因此影响了它的发展。
2.第二条路线中乙酰化路线所用醋酸酰化剂价格便宜，用量较少，成本低
但其工艺控制要求比较严格。
3.第三条路线也存在对设备和合成工艺条件要求都很高，以及原料的来源等问题。
4.第一、二所用硝化剂多为硝酸，腐蚀性强，对设备损失大，对环境造成的破坏较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备工艺技术简单，反应条件温和，产率高，环境友好的合成4-甲基-2-硝基苯胺的方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种合成4-甲基-2-硝基苯胺的方法，所述方法包括如下步骤：以4-甲基苯胺为原料，先用氯甲酸乙酯进行氨基保护，生成N-(对甲苯)氨基甲酸乙酯；再加入氧化剂，铜盐催化剂，以含亚硝基的化合物为硝化剂，在一定量的反应溶剂中于50~120℃下反应一段时间，制得相应的保护邻硝基对甲苯胺；再进行水解，得到目标产物。
其中，所述氧化剂为空气、O2和双氧水中任意一种。
所述含亚硝基的化合物包括氮氧化物、亚硝酸叔丁酯和亚硝酸盐中任意一种。
所述溶剂包括乙酸乙酯、二氯甲烷、氯苯、乙腈、碳酸乙烯酯、乙醇、丙酮、二甲基亚砜、甲苯和1,4-二氧六环中任意一种或几种。
所述的铜盐催化剂包括硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、醋酸铜、碳酸铜、硫酸亚铜和氯化亚铜中任意一种或几种。
于50~120℃下反应2~10 h。
所述的催化剂、硝化剂与N-(对甲苯)氨基甲酸乙酯摩尔比为1:1~7: 1。
本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：
（1）本发明反应条件温和，无高温；操作简单，无高压；且反应的转化率和选择性高。
（2）本发明所使用的原料成本低廉，便于工业化生产。
（3）反应过程清洁，对环境影响小，反应后处理简单。本发明所用氧化剂为完全绿色的氧化剂；体系无酸无碱，对设备无腐蚀无损伤，节能减排。
具体实施方式
下面以具体实施例来详细说明本发明的工艺技术，但本发明并不限于这些工艺条件。
一种合成4-甲基-2-硝基苯胺的方法，所述方法包括如下步骤：以4-甲基苯胺为原料，先用氯甲酸乙酯进行氨基保护，生成N-(对甲苯)氨基甲酸乙酯，反应方程式如（Ⅰ）；再加入氧化剂，铜盐作为催化剂，以含亚硝基的化合物为硝化剂，在一定量的反应溶剂中反应，制得相应的保护邻硝基对甲苯胺，反应方程式如（Ⅱ）；再进行水解，得到目标产物，反应方程式如（Ⅲ）：
实施例1：
将4-甲基苯胺用氯甲酸乙酯简单缩合进行氨基保护，生成N-(对甲苯)氨基甲酸乙酯，然后在35.0 mL耐压管中，加入N-(对甲苯)氨基甲酸乙酯0.10 mmol，硫酸铜0.01 mmol，亚硝酸叔丁酯0.60 mmol，1,4-二氧六环 2mL，以空气为氧化剂，置于油浴锅中反应升温至90℃；TLC监测反应(V乙酸乙酯 ： V石油醚 = 1：10)；反应6 h后用乙酸乙酯萃取至有机相，合并有机相，水洗(3×10 mL)，无水硫酸钠干燥，抽滤，经减压蒸馏后得到粗产物，使用乙酸乙酯 ：石油醚 = 1 ：20的混合有机溶剂为洗脱液，用硅胶柱纯化，再经水解得到目标产物；最终产率为70 %。1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 9.71 (s, 1H), 8.44 (d, J = 8.7 Hz, 1H),8.00 (s, 1H), 7.45 (d, J = 9.9 Hz, 1H), 4.26 (q, J = 7.1 Hz, 2H), 2.38 (s,3H), 1.35 (t, J = 7.1 Hz, 3H); 13C NMR (300 MHz, CDCl3) δ 152.82, 136.44,135.44, 132.87, 132.00, 125.19, 120.23, 61.56, 20.02, 14.18.
实施例2：
在35.0 mL耐压管中，加入N-(对甲苯)氨基甲酸乙酯0.10 mmol，氯化铜0.01 mmol，亚硝酸叔丁酯0.60 mmol，1,4-二氧六环2mL，以空气为氧化剂，置于油浴锅中反应升温至90℃；TLC监测反应(V乙酸乙酯 ：V石油醚 = 1 ：10)；反应6 h后用乙酸乙酯萃取至有机相，合并有机相，水洗(3×10 mL)，无水硫酸钠干燥，抽滤，经减压蒸馏后得到粗产物，使用乙酸乙酯 ：石油醚 = 1 ：20的混合有机溶剂为洗脱液，用硅胶柱纯化，再经水解得到目标产物；最终产率为79%。
实施例3：
在35.0 mL耐压管中，加入N-(对甲苯)氨基甲酸乙酯0.10 mmol，硝酸铜0.01 mmol，亚硝酸叔丁酯0.60 mmol，1,4-二氧六环2mL，以空气为氧化剂，置于油浴锅中反应升温至90℃；TLC监测反应(V乙酸乙酯 ：V石油醚 = 1 ：10)；反应6 h后用乙酸乙酯萃取至有机相，合并有机相，水洗(3×10 mL)，无水硫酸钠干燥，抽滤，经减压蒸馏后得到粗产物，使用乙酸乙酯 ：石油醚 = 1 ：20的混合有机溶剂为洗脱液，用硅胶柱纯化，再经水解得到目标产物；最终产率为74%。
实施例4：
在35.0 mL耐压管中，加入N-(对甲苯)氨基甲酸乙酯0.10 mmol，氯化铜0.01 mmol，亚硝酸叔丁酯0.60 mmol，乙腈2mL，以空气为氧化剂，置于油浴锅中反应升温至80℃；TLC监测反应(V乙酸乙酯 ：V石油醚 = 1 ：10)；反应6 h后用乙酸乙酯萃取至有机相，合并有机相，水洗(3×10 mL)，无水硫酸钠干燥，抽滤，经减压蒸馏后得到粗产物，使用乙酸乙酯 ：石油醚 = 1 ：20的混合有机溶剂为洗脱液，用硅胶柱纯化，再经水解得到目标产物；最终产率为61%。
实施例5：
在35.0 mL耐压管中，加入N-(对甲苯)氨基甲酸乙酯0.10 mmol，氯化铜0.01 mmol，亚硝酸叔丁酯0.60 mmol，1,4-二氧六环2mL，以空气为氧化剂，置于油浴锅中反应升温至70℃；TLC监测反应(V乙酸乙酯 ：V石油醚 = 1 ：10)；反应6 h后用乙酸乙酯萃取至有机相，合并有机相，水洗(3×10 mL)，无水硫酸钠干燥，抽滤，经减压蒸馏后得到粗产物，使用乙酸乙酯 ：石油醚 = 1 ：20的混合有机溶剂为洗脱液，用硅胶柱纯化，再经水解得到目标产物；最终产率为65%。
实施例6：
在35.0 mL耐压管中，加入N-(对甲苯)氨基甲酸乙酯0.10 mmol，氯化铜0.01 mmol，亚硝酸叔丁酯0.60 mmol，1,4-二氧六环2mL，以空气为氧化剂，置于油浴锅中反应升温至80℃；TLC监测反应(V乙酸乙酯 ：V石油醚 = 1 ：10)；反应6 h后用乙酸乙酯萃取至有机相，合并有机相，水洗(3×10 mL)，无水硫酸钠干燥，抽滤，经减压蒸馏后得到粗产物，使用乙酸乙酯 ：石油醚 = 1 ：20的混合有机溶剂为洗脱液，用硅胶柱纯化，再经水解得到目标产物；最终产率为70%。
实施例7：
在35.0 mL耐压管中，加入N-(对甲苯)氨基甲酸乙酯0.10 mmol，氯化铜0.01 mmol，亚硝酸叔丁酯0.60 mmol，1,4-二氧六环2mL，以空气为氧化剂，置于油浴锅中反应升温至100℃；TLC监测反应(V乙酸乙酯 ：V石油醚 = 1 ：10)；反应6 h后用乙酸乙酯萃取至有机相，合并有机相，水洗(3×10 mL)，无水硫酸钠干燥，抽滤，经减压蒸馏后得到粗产物，使用乙酸乙酯 ：石油醚 = 1 ：20的混合有机溶剂为洗脱液，用硅胶柱纯化，再经水解得到目标产物；最终产率为76%。
实施例8：
在35.0 mL耐压管中，加入N-(对甲苯)氨基甲酸乙酯0.10 mmol，氯化铜0.01 mmol，亚硝酸叔丁酯0.60 mmol，1,4-二氧六环5mL，以空气为氧化剂，置于油浴锅中反应升温至90℃；TLC监测反应(V乙酸乙酯 ：V石油醚 = 1 ：10)；反应6 h后用乙酸乙酯萃取至有机相，合并有机相，水洗(3×10 mL)，无水硫酸钠干燥，抽滤，经减压蒸馏后得到粗产物，使用乙酸乙酯 ：石油醚 = 1 ：20的混合有机溶剂为洗脱液，用硅胶柱纯化，再经水解得到目标产物；最终产率为71%。
对比例1：
在35.0 mL耐压管中，加入N-(对甲苯)氨基甲酸乙酯0.10 mmol，氯化铜0.01 mmol，亚硝酸叔丁酯0.30 mmol，1,4-二氧六环2mL，以空气为氧化剂，置于油浴锅中反应升温至90℃；TLC监测反应(V乙酸乙酯 ：V石油醚 = 1 ：10)；反应6 h后用乙酸乙酯萃取至有机相，合并有机相，水洗(3×10 mL)，无水硫酸钠干燥，抽滤，经减压蒸馏后得到粗产物，使用乙酸乙酯 ：石油醚 = 1 ：20的混合有机溶剂为洗脱液，用硅胶柱纯化，再经水解得到目标产物；最终产率为47%。
对比例2：
在35.0 mL耐压管中，加入N-(对甲苯)氨基甲酸乙酯0.10 mmol，氯化铁0.01 mmol，亚硝酸叔丁酯0.60 mmol，1,4-二氧六环2mL，以空气为氧化剂，置于油浴锅中反应升温至90℃；TLC监测反应(V乙酸乙酯 ：V石油醚 = 1 ：10)；反应6 h后用乙酸乙酯萃取至有机相，合并有机相，水洗(3×10 mL)，无水硫酸钠干燥，抽滤，经减压蒸馏后得到粗产物，使用乙酸乙酯 ：石油醚 = 1 ：20的混合有机溶剂为洗脱液，用硅胶柱纯化，再经水解得到目标产物；最终产率为21%。
对比例3：
在35.0 mL耐压管中，加入N-(对甲苯)氨基甲酸乙酯0.10 mmol，氯化亚铁0.01 mmol，亚硝酸叔丁酯0.60 mmol，1,4-二氧六环2mL，以空气为氧化剂，置于油浴锅中反应升温至90℃；TLC监测反应(V乙酸乙酯 ：V石油醚 = 1 ：10)；反应6 h后用乙酸乙酯萃取至有机相，合并有机相，水洗(3×10 mL)，无水硫酸钠干燥，抽滤，经减压蒸馏后得到粗产物，使用乙酸乙酯 ：石油醚 = 1 ：20的混合有机溶剂为洗脱液，用硅胶柱纯化，再经水解得到目标产物；分离产率为45%。
Claims (7)
1.一种合成4-甲基-2-硝基苯胺的方法，其特征在于，包括如下步骤：以4-甲基苯胺为原料，先用氯甲酸乙酯进行氨基保护，生成N-(对甲苯)氨基甲酸乙酯；再加入氧化剂，铜盐催化剂，以含亚硝基的化合物为硝化剂，在反应溶剂中于50~120℃下反应一段时间，制得相应的保护邻硝基对甲苯胺；再进行水解，得到目标产物。
2.如权利要求1所述的合成4-甲基-2-硝基苯胺的方法，其特征在于，所述氧化剂为空气、O2和双氧水中任意一种。
3.如权利要求1所述的合成4-甲基-2-硝基苯胺的方法，其特征在于，所述含亚硝基的化合物包括氮氧化物、亚硝酸叔丁酯和亚硝酸盐中任意一种。
4.如权利要求1所述的合成4-甲基-2-硝基苯胺的方法，其特征在于，所述溶剂包括乙酸乙酯、二氯甲烷、氯苯、乙腈、碳酸乙烯酯、乙醇、丙酮、二甲基亚砜、甲苯和1,4-二氧六环中任意一种或几种。
5.如权利要求1所述的合成4-甲基-2-硝基苯胺的方法，其特征在于，所述的铜盐催化剂包括硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、醋酸铜、碳酸铜、硫酸亚铜和氯化亚铜中任意一种或几种。
6.如权利要求1所述的合成4-甲基-2-硝基苯胺的方法，其特征在于，于50~120℃下反应2~10 h。
7.如权利要求1所述的合成4-甲基-2-硝基苯胺的方法，其特征在于，所述的催化剂、硝化剂与N-(对甲苯)氨基甲酸乙酯摩尔比为1:1~7: 1。
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