CN110240565A - 一种9,9-二甲基吖啶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种9,9‑二甲基吖啶的制备方法。本发明的制备方法包括以下步骤：将2‑(2‑(苯基氨基)苯基)丙烷‑2‑醇与氢型分子筛催化剂在有机溶剂中混合后于20～50℃下反应2～4h，固液分离得液相，除去液相中的有机溶剂，即得。本发明具有反应条件温和、操作简便、绿色环保、产品收率高，催化剂可回收重复使用的优点，适用于大规模工业化生产应用。

Description

一种9,9-二甲基吖啶的制备方法
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种9,9-二甲基吖啶的制备方法。
背景技术
9,9-二甲基吖啶是热活性延迟荧光材料中的一种重要的中间体，在有机致电发光二极管方面有重要应用。此外，9,9-二甲基吖啶同时也是一种通用的橡胶防老剂，具有优良的抗热、抗氧、抗曲挠性能，也具有一定的抗天候、臭氧老化的能力。
尽管9,9-二甲基吖啶具有很高的应用价值，但现有文献合成方法大多用H3PO4、H2SO4等作催化剂，这类催化剂的大规模使用带来的环境、资源等问题越来越不能被环境友好的化学工业发展大趋势所容忍，因此寻找新型催化剂，实现9,9-二甲基吖啶的绿色合成具有一定的应用价值和现实意义。
《The Preparation of Acridanes by the Grignard Reaction》一文中公开了一种以吖啶酮为原料合成9,9-二甲基吖啶的方法(J.Am.Chem.Soc.，1936，58(7)，1278～1282)，在合成过程中9-甲基吖啶和N-甲基化副产物较多，收率低，且原料价格昂贵。
授权公告号为CN105585577B的中国发明专利文件中公开了一种9,9-二甲基吖啶的制备方法，该方法中先用N-苯基邻氨基苯甲酸进行酯化反应，得到N-苯基邻氨基苯甲酸甲酯，然后再加格氏试剂反应得到2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇，然后与磷酸反应制备9,9-二甲基吖啶。但是该9，9-二甲基吖啶的制备方法中步骤复杂，反应时间在40h以上，并且以磷酸为催化剂，催化剂不能重复使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种9,9-二甲基吖啶的制备方法，该方法制备的9，9-二甲基吖啶产率较高，并且操作简便。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种9,9-二甲基吖啶的制备方法，包括以下步骤：将2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇与氢型分子筛催化剂在有机溶剂中混合均匀，于20～50℃下反应2～4h，固液分离得液相，除去液相中的有机溶剂，即得。
本发明的9,9-二甲基吖啶的制备过程中采用氢型分子筛作为催化剂，氢型分子筛表面具有大量的酸性位点，可以起到催化作用；同时分子筛具有较大的比表面积，还可以吸收反应生成的水分。氢型分子筛为固体催化剂，能够通过离心分离进行回收，并且经过一定的再生处理可重复使用，环境友好，利于实现9,9-二甲基吖啶的大批量生产。本发明的制备方法过程简单易控，操作安全。本发明的制备方法制备得到的9,9-二甲基吖啶的产率在90％以上，纯度可达到99.5％。
优选的，为提高制得的9,9-二甲基吖啶的纯度，本发明的制备方法还包括对除去液相中的有机溶剂后所得的固体进行重结晶处理。
所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、乙醚、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃中的至少一种，上述有机溶剂能够较好的溶解反应物，并且方便易得。
所述氢型分子筛催化剂为HM、HY、Hβ、HZSM-5分子筛中至少的一种。上述分子筛中酸性位点较强，可促进反应的进行。
所述2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇、氢型分子筛催化剂的质量比为1：(0.01～0.06)。在上述比例下，产物的产率较高。
所述2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇由包括如下步骤的方法制得：在惰性气氛下，将N-苯基邻氨基苯甲酸、格氏试剂在有机溶剂中混合均匀，回流反应4～8h，分离出有机溶剂后剩余物与水混合并调节pH为5～6，然后用有机萃取剂萃取，萃取后的有机相干燥即得；所述格氏试剂为甲基卤化镁。上述2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇由N-苯基邻氨基苯甲酸直接与格氏试剂反应得到，制备过程简单。
为了保证N-苯甲基邻氨基苯甲酸反应完全，提高反应产率，所述N-苯甲基邻氨基苯甲酸、格氏试剂的质量比为1：(2.3～25)。
所述格氏试剂为甲基氯化镁、甲基溴化镁中的一种。甲基氯化镁、甲基溴化镁作为亲核试剂，与N-苯基邻氨基苯甲酸中的羧基发生亲核反应。
所述调节pH时所用试剂为盐酸、硫酸、醋酸中的一种。通过调节pH值有利于淬灭反应的进行，同时有利于萃取。
附图说明
图1为本发明的实施例7的制备方法制得的9,9-二甲基吖啶的核磁共振氢谱图。
具体实施方式
本发明的9,9-二甲基吖啶的制备方法，包括以下步骤：将2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇与氢型分子筛催化剂在有机溶剂中混合均匀，于20～50℃下反应2～4h，固液分离，所得固体即为9,9-二甲基吖啶。所述氢型分子筛为HM、HY、Hβ、HZSM-5分子筛中至少的一种。进一步优选的，氢型分子筛为HZSM-5。
本发明的9,9-二甲基吖啶的制备方法中，所用2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇、氢型分子筛催化剂与有机溶剂的质量比为1：(0.01～0.06)：(3.3～14)。
本发明的2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇的制备过程中所用N-苯基邻氨基苯甲酸、格氏试剂与有机溶剂的质量比为1：(2.3～25)：(2～10)。所用有机溶剂为四氢呋喃、甲苯、二甲苯、乙醚、2-甲基四氢呋喃中的一种。上述溶剂均为常用有机溶剂，方便易得。
下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例的9,9-二甲基吖啶的制备过程中的反应如式(Ⅰ)所示：
具体包括以下步骤：
1)取N-苯基邻氨基苯甲酸(1.06kg，5mol)于THF(2.4L)中，置换氮气后，加热至回流，回流下滴加甲基氯化镁(32.5mol，1.68M)，滴加完毕后继续回流反应4h，TLC(薄层色谱)确定反应终点，反应完毕后降至室温，慢慢加水淬灭，淬灭过程控制温度小于30℃，完毕后减压回收THF，降温至室温后加入水10L，用浓盐酸调pH至5～6，溶清；然后用5L氯仿萃取，重复萃取3次，然后合并有机相，用无水硫酸钠去除有机相中的水分后旋干，得1.07kg 2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇(即)，其纯度为96.0％，收率为90.4％；
2)于反应器中依次加入10.7g HM分子筛(硅铝比为15)，2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇(1.07kg，4.5mol)，3.09L甲苯，在20℃温度下搅拌2h使充分混合反应，TLC确定反应终点，反应完毕后过滤，然后减压回收甲苯，蒸馏除去残余物后用乙醇重结晶，然后干燥得9,9-二甲基吖啶0.90kg，纯度为91.4％，收率93.7％。
实施例2
本实施例的9,9-二甲基吖啶的制备过程具体包括以下步骤：
1)取N-苯基邻氨基苯甲酸(1.06kg，5mol)于THF(5.98L)中，置换氮气后，加热至回流，回流下滴加甲基氯化镁(70.83mol，1.68M)，滴加完毕后继续回流反应6h，TLC确定反应终点，反应完毕后降至室温，慢慢加水淬灭，淬灭过程控制温度小于30℃，完毕后减压回收THF，降温至室温后加入水30L，用浓硫酸调pH至5～6，溶清；然后用27L氯仿萃取，重复萃取3次，然后合并有机相，用无水硫酸钠去除有机相中的水分后旋干，得1.10kg2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇，其纯度为94.7％，收率为91.8％；
2)于反应器中依次加入44g HM分子筛(硅铝比为15)，2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇(1.10kg，4.5mol)，5.37L甲苯，在25℃温度下搅拌3h使充分混合反应，TLC确定反应终点，反应完毕后减压回收甲苯，蒸馏除去残余物后用乙醇重结晶，然后干燥得9,9-二甲基吖啶0.92kg，纯度为96.3％，收率92.4％。
实施例3
本实施例的9,9-二甲基吖啶的制备过程具体包括以下步骤：
1)取N-苯基邻氨基苯甲酸(1.06kg，5mol)于THF(11.95L)中，置换氮气后，加热至回流，回流下滴加甲基氯化镁(354mol，1.68M)，滴加完毕后继续回流反应8h，TLC确定反应终点，反应完毕后降至室温，慢慢加水淬灭，淬灭过程控制温度小于30℃，完毕后减压回收THF，降温至室温后加入水200L，用醋酸调pH至5～6，溶清；然后用270L氯仿萃取，重复萃取3次，然后合并有机相，用无水硫酸钠去除有机相中的水分后旋干，得1.16kg2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇，其纯度为93.3％，收率为95％；
2)于反应器中依次加入69.6g HM分子筛(硅铝比为15)，2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇(1.16kg，4.75mol)，13.39L甲苯，在30℃温度下搅拌4h使充分混合反应，TLC确定反应终点，完毕后减压回收甲苯，蒸馏除去残余物后用乙醇重结晶，然后干燥得9,9-二甲基吖啶0.97kg，纯度为95.7％，收率93.5％。
实施例4
本实施例的9,9-二甲基吖啶的制备过程中的反应如式(Ⅱ)所示：
具体包括以下步骤：
1)取N-苯基邻氨基苯甲酸(1.06kg，5mol)于THF(2.4L)中，置换氮气后，加热至回流，回流下滴加甲基氯化镁(32.5mol，1.68M)，滴加完毕后继续回流反应4h，TLC(薄层色谱)确定反应终点，反应完毕后降至室温，慢慢加水淬灭，淬灭过程控制温度小于30℃，完毕后减压回收THF，降温至室温后加入水10L，用浓盐酸调pH至5～6，溶清；然后用5L氯仿萃取，重复萃取3次，然后合并有机相，用无水硫酸钠去除有机相中的水分后旋干，得1.07kg 2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇，其纯度为96.0％，收率为90.4％；
2)于反应器中依次加入10.7g Hβ分子筛，2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇(1.07kg，4.5mol)，3.09L THF，在20℃温度下搅拌2h使充分混合反应，TLC确定反应终点，完毕后减压回收THF，蒸馏除去残余物后用乙醇重结晶，然后得9,9-二甲基吖啶0.96kg，纯度为90.8％，收率96.8％。
实施例5
本实施例的9,9-二甲基吖啶的制备方法中的步骤1)与实施例2中的步骤1)相同，步骤2)为：于反应器中依次加入28g Hβ分子筛，2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇(1.10kg，4.59mol)，5.37L THF，在25℃温度下搅拌3h使充分混合反应，TLC确定反应终点，反应完毕过滤，然后减压回收THF，蒸馏除去残余物后用乙醇重结晶，然后干燥得9,9-二甲基吖啶0.97kg，纯度为92％，收率98.7％。
实施例6
本实施例的9,9-二甲基吖啶的制备方法中的步骤1)与实施例3中的步骤1)相同，步骤2)为：于反应器中依次加入63.8g Hβ分子筛，2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇(1.16kg，4.75mol)，13.39L THF，在30℃温度下搅拌4h使充分混合反应，TLC确定反应终点，反应完毕过滤，然后减压回收THF，蒸馏除去残余物后用乙醇重结晶，然后干燥得9,9-二甲基吖啶0.95kg，纯度为91.7％，收率95.4％。
实施例4～6中所用Hβ分子筛的硅铝比在20～100之间。
实施例7
本实施例的9,9-二甲基吖啶的制备过程中的反应如式(Ⅲ)所示：
具体包括以下步骤：
1)取N-苯基邻氨基苯甲酸(1.06kg，5mol)于THF(2.4L)中，置换氮气后，加热至回流，回流下滴加甲基氯化镁)(32.5mol，1.68M)，滴加完毕后继续回流反应4h，TLC(薄层色谱)确定反应终点，反应完毕后降至室温，慢慢加水淬灭，淬灭过程控制温度小于30℃，完毕后减压回收THF，降温至室温后加入水10L，用浓盐酸调pH至5～6，溶清；然后用5L氯仿萃取，重复萃取3次，然后合并有机相，用无水硫酸钠去除有机相中的水分后旋干，得1.07kg 2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇，其纯度为96.0％，收率为90.4％；
2)于反应器中依次加入21.4g HZSM-5分子筛(硅铝比为25)，2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇(1.07kg，4.5mol)，3.09L二甲苯，在20℃温度下搅拌2h使充分混合反应，TLC确定反应终点，反应完毕过滤，然后减压回收THF，蒸馏除去残余物后用乙醇重结晶，然后干燥得9,9-二甲基吖啶0.93kg，纯度为99.5％，收率90.6％。
实施例8
本实施例的9,9-二甲基吖啶的制备方法中的步骤1)与实施例2中的步骤1)相同，步骤2)为：于反应器中依次加入49.5g HZSM-5分子筛(硅铝比为25)，2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇(1.10kg，4.59mol)，5.37L 二甲苯，在25℃温度下搅拌3h使充分混合反应，TLC确定反应终点，反应完毕过滤，然后减压回收THF，蒸馏除去残余物后用乙醇重结晶，然后干燥得9,9-二甲基吖啶0.97kg，纯度为95.0％，收率92.1％。
实施例9
本实施例的9,9-二甲基吖啶的制备方法中的步骤1)与实施例3中的步骤1)相同，步骤2)为：于反应器中依次加入67.3g HZSM-5分子筛(硅铝比为25)，2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇(1.16kg，4.75mol)，13.39L二甲苯，在30℃温度下搅拌4h使充分混合反应，TLC确定反应终点，反应完毕过滤，然后减压回收THF，蒸馏除去残余物后用乙醇重结晶，然后干燥得9,9-二甲基吖啶0.99kg，纯度为96.7％，收率91.9％。
试验例
对本发明的实施例7制得的9,9-二甲基吖啶进行300MHz的核磁共振测试氢谱，测试时所用溶剂为CDCl3。测结果如图1所示，其化学位移δ分别为：7.38～7.40(d，J＝7.7Hz，2H)，7.09～7.13(t，J＝7.2Hz，2H)，6.90～6.95(t，J＝7.4Hz，2H)，6.69～6.71(d，J＝7.8Hz，2H)，6.14(s，1H)，1.59(s，6H)。

Claims (9)

1.一种9,9-二甲基吖啶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇与氢型分子筛催化剂在有机溶剂中混合，于20～50℃下反应2～4h，固液分离得液相，除去液相中的有机溶剂，即得。
2.根据权利要求1所述的9,9-二甲基吖啶的制备方法，其特征在于，还包括对除去液相中的有机溶剂后所得的固体进行重结晶处理。
3.根据权利要求1所述的9,9-二甲基吖啶的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、乙醚、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的9,9-二甲基吖啶的制备方法，其特征在于，所述氢型分子筛催化剂为HM、HY、Hβ、HZSM-5分子筛中的至少一种。
5.根据权利要求1～4任一项所述的9,9-二甲基吖啶的制备方法，其特征在于，所述2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇、氢型分子筛催化剂的质量比为1：(0.01～0.06)。
6.根据权利要求1所述的9,9-二甲基吖啶的制备方法，其特征在于，所述2-(2-(苯基氨基)苯基)丙烷-2-醇由包括如下步骤的方法制得：在惰性气氛中，将N-苯基邻氨基苯甲酸与格氏试剂在有机溶剂中混合均匀，回流反应4～8h，分离出有机溶剂后剩余物与水混合并调节pH为5～6，然后用有机萃取剂萃取，萃取后的有机相干燥即得；所述格氏试剂为甲基卤化镁。
7.根据权利要求6所述的9,9-二甲基吖啶的制备方法，其特征在于，所述N-苯基邻氨基苯甲酸、格氏试剂的质量比为1：(2.3～25)。
8.根据权利要求6或7所述的9,9-二甲基吖啶的制备方法，其特征在于，所述甲基卤化镁为甲基氯化镁、甲基溴化镁中的一种。
9.根据权利要求6所述的9,9-二甲基吖啶的制备方法，其特征在于，所述调节pH时所用试剂为盐酸、硫酸、醋酸中的一种。
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