CN110396052A - 5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸的合成方法 - Google Patents
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Abstract
一种5‑氨基‑2,4‑二羟基苯甲酸的合成方法,所述方法包括:以间苯二酚为原料,经Koble‑Schmitt反应,得到2,4‑二羟基苯甲酸;2,4‑二羟基苯甲酸经硝化反应,得到5‑硝基‑2,4‑二羟基苯甲酸;5‑硝基‑2,4‑二羟基苯甲酸经还原反应,得到产物5‑氨基‑2,4‑二羟基苯甲酸;本发明反应工艺参数易于控制、原料易得、反应时间短、后处理简单、原子利用率高、纯度高,工业可行性高。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种改性PBO(聚对苯撑苯并二噁唑)的AB型新单体5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸的合成方法。
(二)背景技术
如式(I)所示的5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸除了作为改性PBO的AB型新单体,还广泛应用于染料和医药等行业。
目前,AB型单体5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸的主要合成方法:
(1)以5-硝基-2,4-二羟基苯甲醛为原料,使其经过氧化,还原制备得到目标产物(Claudio Zambaldo,Kalyan K.Sadhu,Ganesan Karthikeyan,Sofia Barluenga,Jean-Pierre Daguer,Nicolas Winssinger,Selective affinity-based probe for oncogenickinases suitable for live cell imaging[J],Chemical Science,2013,4:2088–2092.)。但原料昂贵,后处理困难等不易于工业化生产。
(2)以2,4-二羟基苯甲酸(DHBA)为原料,经重氮耦合和还原反应制得5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸(何威威.羟基改性苯并唑类聚合物新单体的合成及其树脂纤维探索[D],杭州:浙江工业大学,2017:14-30.)。但是存在反应时间长,产物分离困难,纯度不高等缺点,工业化生产能力差。
鉴于上述合成5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸的情况,我们通过摸索寻找提供一种工业上易于实现更为合理的合成新方法。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种原料易得,反应时间短,后处理简单,原子利用率高,收率高和工业上可行的制备高纯度5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸的方法。
本发明的技术方案如下:
一种5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸的合成方法,所述方法包括:
(1)以间苯二酚为原料,经Koble-Schmitt反应,得到2,4-二羟基苯甲酸;
(2)2,4-二羟基苯甲酸经硝化反应,得到5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸;
(3)5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸经还原反应,得到产物5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸。
具体的,本发明所述5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸的合成方法为:
(1)将间苯二酚、碱、溶剂水混合,通入CO2,升温至40~120℃反应2~7h,之后反应液经后处理,得到2,4-二羟基苯甲酸;
所述间苯二酚与碱的物质的量之比为1:1~10,优选1:2~7,更优选1:4~6;
所述溶剂水的体积用量以间苯二酚的质量计为10~15mL/g;
所述碱可以为任意强碱,例如:碳酸氢钠或碳酸氢钾;
所述后处理的方法为:反应结束后,待反应液冷却至室温(20~30℃),停止通入CO2,过滤,取滤液用浓盐酸(36~38wt%)调pH=1,固体析出,冰水冷却后抽滤,得粗品,将粗品用蒸馏水重结晶纯化,纯化后固体烘干(120℃),得到2,4-二羟基苯甲酸;
(2)将2,4-二羟基苯甲酸溶于有机溶剂,滴加浓硝酸(68wt%,推荐滴加时间控制在2~10min),滴完后于20~75℃(优选35~50℃)下反应1~7h(优选3~5h),之后反应液经后处理,得到5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸;
所述2,4-二羟基苯甲酸与硝酸的物质的量之比为1:1~6,优选1:1~3;
所述有机溶剂为乙腈或乙酸,所述有机溶剂的体积用量以2,4-二羟基苯甲酸的质量计为5~15mL/g;
该硝化反应为放热反应,硝酸滴加过快会造成局部过热,增加副反应的发生,造成产品纯度下降,不利于工业应用;
所述后处理的方法为:反应结束后,将反应液倒入盛有蒸馏水或碎冰的烧杯之中使反应淬灭析出固体,过滤,滤饼烘干,得到5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸;
(3)将5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸、钯碳、溶剂混合,滴加水合肼(推荐滴加时间控制在10~35min),滴完后于40~85℃(优选60~80℃)下反应1~6h(优选3~5h),之后反应液经后处理,得到产物5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸;
所述5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸与水合肼的物质的量之比为1:1~10;
所述5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸与钯碳的质量比为1:0.02~0.1,所述钯碳中Pd含量在5~10wt%;
所述溶剂为甲醇、乙醇或四氢呋喃,优选乙醇;
所述溶剂的体积用量以5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸的质量计为10~20mL/g;
所述后处理的方法为:反应结束后,将反应液趁热过滤,滤液置于冰水浴中降温,先加入氯化亚锡,再加入浓盐酸,静置5~6h,抽滤,滤饼烘干,得到产物5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸;所述氯化亚锡与5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸的质量比为0.01~0.03:1,优选0.02~0.025:1;所述浓盐酸的体积用量以5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸的质量计为10~40mL/g,优选10~25mL/g。
相对于现有技术,本发明的有益效果主要体现在:反应工艺参数易于控制、原料易得、反应时间短、后处理简单、原子利用率高、纯度高,工业可行性高。
(四)具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
在装有温度计和球形冷凝管的250mL四口烧瓶中,依次加入11.0g(0.1mol)间苯二酚,42g(0.5mol)碳酸氢钠,120mL蒸馏水,通入CO2搅拌并加热至100℃,回流反应3h停止加热,冷却至40℃停止通入CO2并进一步冷却至室温,过滤滤出沉淀。滤液于搅拌下逐滴加入浓盐酸直至反应液pH=1,此时2,4-二羟基苯甲酸在滤液中析出,冰水冷却后抽滤,得到粗产品,使用蒸馏水重结晶,滤饼在120℃烘干,得到白色产物,HPLC分析质量分数98.50%,以间苯二酚计算收率64%。
FT-IR(KBr,cm-1):3373.97(s),1668.12(s),1577.33(s),1382.68(s),1310.34(s),805.92(s),551.52(s)。
ESI-MS:[M-H]+=154.1。
在装有温度计的250mL四口烧瓶中,依次加入7.5g(0.05mol)2,4-二羟基苯甲酸,60mL乙腈,滴加8mL浓硝酸(含硝酸0.12mol),搅拌控温35~50℃,反应3.5h停止反应,将反应液倒入盛有300mL蒸馏水或100g碎冰的烧杯之中使反应淬灭析出产物,过滤,滤饼烘干研磨后得到淡黄色固体,HPLC分析质量分数99.79%,以2,4-二羟基苯甲酸计收率为51.84%。
FT-IR(KBr,cm-1):3225.4(s),3092.2(s),1668.3(s),1632.5(s),1532.6(s),1314.3(s),870.6(s)。
1H-NMR(DMSO,δ,ppm):12.14(H,s,-COOH),8.82(H,s,-OH),5.61(H,s,-OH),4.47(2H,s,ArH)。
ESI-MS:[M-H]+=198
在装有温度计和球形冷凝管的250mL四口烧瓶中,依次加入4g(0.02mol)5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸,0.2g Pd/C催化剂,60mL乙醇,使用恒压滴液漏斗滴加7mL(0.14mol)水合肼,并加热到回流温度,反应3h,停止加热,将反应液趁热过滤,滤液放入冰水浴中降温30min,先加入0.1g氯化亚锡,再加入100mL浓盐酸,静置6h,过滤,滤饼烘干,得到灰白色产物。HPLC分析质量分数95.20%,以5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸计算收率63%。
FT-IR(KBr,cm-1):2957.1(s),2577.4(s),1666.5(s),1603.7(s),1501.5(s),1443.8(s),1381.5(s),1264.5(s)。
1H-NMR(DMSO,δ,ppm):11.69(H,s,-COOH),11.05(H,s,-OH),8.82(H,s,-OH),6.63(H,s,ArH),6.59(H,s,ArH)。1.26(2H,s,-NH2)。
ESI-MS:[M-H]+=168.0
2,4-二羟基苯甲酸,5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸和5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸HPLC分析条件:ODS C18柱,6.0×150mm,流动相:乙腈/水=50/50(V/V),检测波长254nm,流速1.0ml/min。
实施例2~6
实施例2~6采用实施例1同样的操作步骤,按本发明所述的参数范围取不同参数进行试验,可见在这些工艺条件下所得到的2,4-二羟基苯甲酸,5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸和5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸盐酸盐的纯度均在86%以上,2,4-二羟基苯甲酸,5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸和5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸产品净收率均在44%,19%,39%以上,均可应用于2,4-二羟基苯甲酸,5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸和5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸的工业合成。
实施例2
在装有温度计和球形冷凝管的250mL四口烧瓶中,依次加入11.0g间苯二酚,42g碳酸氢钠,120mL蒸馏水,通入CO2搅拌并加热至100℃,回流反应4h停止加热,冷却至40℃停止通入CO2并进一步冷却至室温,过滤滤出沉淀。滤液于搅拌下逐滴加入浓盐酸直至反应液pH=1,此时2,4-二羟基苯甲酸在滤液中析出,冰水冷却后抽滤,得到粗产品,使用蒸馏水重结晶,滤饼在120℃烘干,得到白色产物,HPLC分析质量分数96.23%,以间苯二酚计算收率50.84%。
在套有温度计和球形冷凝管的250mL四口烧瓶中,依次加入7.5g 2,4-二羟基苯甲酸,60mL乙酸,滴加8mL浓硝酸,搅拌控温40℃,反应1.5h,反应结束后,将反应液倒入盛有300mL蒸馏水或100g碎冰之中使反应淬灭析出产物,过滤,滤饼烘干研磨后得到淡黄色滤饼,HPLC分析质量分数94.91%,以2,4-二羟基苯甲酸计算收率为19.25%。
在装有温度计和球形冷凝管的250mL四口烧瓶中,依次加入4g 5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸,0.2g Pd/C催化剂,60mL甲醇,使用恒压滴液漏斗滴加7mL水合肼,并加热到回流温度,反应2h,停止加热,将反应液趁热过滤,滤液放入冰水浴中降温30min,先加入0.1g氯化亚锡,再加入100mL浓盐酸,静置6h,过滤,滤饼烘干,得到灰白色产物。HPLC分析质量分数86.76%,以5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸计算收率39.19%。
实施例3
在装有温度计和球形冷凝管的250mL四口烧瓶中,依次加入11.0g间苯二酚,45g碳酸氢钾,120mL蒸馏水,通入CO2搅拌并加热至100℃,回流反应4h停止加热,冷却至40℃停止通入CO2并进一步冷却至室温,过滤滤出沉淀。滤液于搅拌下逐滴加入浓盐酸直至反应液pH=1,此时2,4-二羟基苯甲酸在滤液中析出,冰水冷却后抽滤,得到粗产品,使用蒸馏水重结晶,滤饼在120℃烘干,得到白色产物,HPLC分析质量分数95.20%,以间苯二酚计算收率44.78%。
在套有温度计和球形冷凝管的250mL四口烧瓶中,依次加入7.5g 2,4-二羟基苯甲酸,60mL乙腈,滴加8mL浓硝酸,搅拌控温40℃,反应4h,反应结束后,将反应液倒入盛有300mL蒸馏水或100g碎冰之中使反应淬灭析出产物,过滤,滤饼烘干研磨后得到淡黄色固体,HPLC分析质量分数96.38%,以2,4-二羟基苯甲酸计算收率为51.30%。
在装有温度计和球形冷凝管的250mL四口烧瓶中,依次加入4g 5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸,0.3g Pd/C催化剂,60mL乙醇,使用恒压滴液漏斗滴加7mL水合肼,并加热到回流温度,反应2h,停止加热,将反应液趁热过滤,滤液放入冰水浴中降温30min,先加入0.1g氯化亚锡,再加入100mL浓盐酸,静置6h,过滤,滤饼烘干,得到灰白色产物。HPLC分析质量分数92.49%,以5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸计算收率39.58%。
实施例4
在装有温度计和球形冷凝管的250mL四口烧瓶中,依次加入11.0g间苯二酚,25.2g碳酸氢钠,120mL蒸馏水,通入CO2搅拌并加热至100℃,回流反应4h停止加热,冷却至40℃停止通入CO2并进一步冷却至室温,过滤滤出沉淀。滤液于搅拌下逐滴加入浓盐酸直至反应液pH=1,此时2,4-二羟基苯甲酸在滤液中析出,冰水冷却后抽滤,得到粗产品,使用蒸馏水重结晶,滤饼在120℃烘干,得到白色产物,HPLC分析质量分数92.49%,以间苯二酚计算收率51.38%。
在套有温度计和球形冷凝管的250mL四口烧瓶中,依次加入7.5g 2,4-二羟基苯甲酸,60mL乙腈,滴加8mL浓硝酸,搅拌控温40℃,反应2h,反应结束后,将反应液倒入盛有300mL蒸馏水或100g碎冰之中使反应淬灭析出产物,过滤,滤饼烘干研磨后得到淡黄色固体,HPLC分析质量分数92.38%,以2,4-二羟基苯甲酸计算收率为30.38%。
在装有温度计和球形冷凝管的250mL四口烧瓶中,依次加入4g 5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸,0.28g Pd/C催化剂,60mL乙醇,使用恒压滴液漏斗滴加7mL水合肼,并加热到回流温度,反应2h,停止加热,将反应液趁热过滤,滤液放入冰水浴中降温30min,先加入0.1g氯化亚锡,再加入100mL浓盐酸,静置6h,过滤,滤饼烘干,得到灰白色产物。HPLC分析质量分数97.57%,以5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸计算收率59.89%。
实施例5
在装有温度计和球形冷凝管的250mL四口烧瓶中,依次加入11.0g间苯二酚,33.6g碳酸氢钠,120mL蒸馏水,通入CO2搅拌并加热至100℃,回流反应4h停止加热,冷却至40℃停止通入CO2并进一步冷却至室温,过滤滤出沉淀。滤液于搅拌下逐滴加入浓盐酸直至反应液pH=1,此时2,4-二羟基苯甲酸在滤液中析出,冰水冷却后抽滤,得到粗产品,使用蒸馏水重结晶,滤饼在120℃烘干,得到白色产物,HPLC分析质量分数96.15%,以间苯二酚计算收率50.98%。
在套有温度计和球形冷凝管的250mL四口烧瓶中,依次加入7.5g 2,4-二羟基苯甲酸,60mL乙腈,滴加8mL浓硝酸,搅拌控温40℃,反应2.5h,反应结束后,将反应液倒入盛有300mL蒸馏水或100g碎冰之中使反应淬灭析出产物,过滤,滤饼烘干研磨后得到淡黄色固体,HPLC分析质量分数98.22%,以2,4-二羟基苯甲酸计算收率为39.76%。
在装有温度计和球形冷凝管的250mL四口烧瓶中,依次加入4g 5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸,0.28g Pd/C催化剂,60mL乙醇,使用恒压滴液漏斗滴加8.2mL水合肼,并加热到回流温度,反应2h,停止加热,将反应液趁热过滤,滤液放入冰水浴中降温30min,先加入0.1g氯化亚锡,再加入100mL浓盐酸,静置6h,过滤,滤饼烘干,得到灰白色产物。HPLC分析质量分数97.57%,以5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸计算收率63.89%。
实施例6
在装有温度计和球形冷凝管的250mL四口烧瓶中,依次加入11.0g间苯二酚,25.2g碳酸氢钠,120mL蒸馏水,通入CO2搅拌并加热至100℃,回流反应5h停止加热,冷却至40℃停止通入CO2并进一步冷却至室温,过滤滤出沉淀。滤液于搅拌下逐滴加入浓盐酸直至反应液pH=1,此时2,4-二羟基苯甲酸在滤液中析出,冰水冷却后抽滤,得到粗产品,使用蒸馏水重结晶,滤饼在120℃烘干,得到白色产物,HPLC分析质量分数95.90%,以间苯二酚计算收率51.74%。
在套有温度计和球形冷凝管的250mL四口烧瓶中,依次加入7.5g 2,4-二羟基苯甲酸,60mL乙腈,滴加8mL浓硝酸,搅拌控温40℃,反应3h,反应结束后,将反应液倒入盛有300mL蒸馏水或100g碎冰之中使反应淬灭析出产物,过滤,滤饼烘干研磨后得到淡黄色固体,HPLC分析质量分数99.79%,以2,4-二羟基苯甲酸计算收率为49.38%。
在装有温度计和球形冷凝管的250mL四口烧瓶中,依次加入4g 5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸,0.28g Pd/C催化剂,60mL乙醇,使用恒压滴液漏斗滴加7mL水合肼,并加热到回流温度,反应4h,停止加热,将反应液趁热过滤,滤液放入冰水浴中降温30min,先加入0.1g氯化亚锡,再加入100mL浓盐酸,静置6h,过滤,滤饼烘干,得到灰白色产物。HPLC分析质量分数94.83%,以5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸计收率为66.12%。
Claims (10)
1.一种5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸的合成方法,其特征在于,所述方法包括:
(1)以间苯二酚为原料,经Koble-Schmitt反应,得到2,4-二羟基苯甲酸;
(2)2,4-二羟基苯甲酸经硝化反应,得到5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸;
(3)5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸经还原反应,得到产物5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸。
2.如权利要求1所述的5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸的合成方法,其特征在于,步骤(1)为:
将间苯二酚、碱、溶剂水混合,通入CO2,升温至40~120℃反应2~7h,之后反应液经后处理,得到2,4-二羟基苯甲酸;
所述间苯二酚与碱的物质的量之比为1:1~10。
3.如权利要求2所述的5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸的合成方法,其特征在于,所述碱为碳酸氢钠或碳酸氢钾。
4.如权利要求2所述的5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸的合成方法,其特征在于,所述后处理的方法为:反应结束后,待反应液冷却至室温,停止通入CO2,过滤,取滤液用浓盐酸调pH=1,固体析出,冰水冷却后抽滤,得粗品,将粗品用蒸馏水重结晶纯化,纯化后固体烘干,得到2,4-二羟基苯甲酸。
5.如权利要求1所述的5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸的合成方法,其特征在于,步骤(2)为:
将2,4-二羟基苯甲酸溶于有机溶剂,滴加浓硝酸,滴完后于20~75℃下反应1~7h,之后反应液经后处理,得到5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸;
所述2,4-二羟基苯甲酸与硝酸的物质的量之比为1:1~6。
6.如权利要求5所述的5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸的合成方法,其特征在于,所述有机溶剂为乙腈或乙酸。
7.如权利要求5所述的5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸的合成方法,其特征在于,所述后处理的方法为:反应结束后,将反应液倒入盛有蒸馏水或碎冰的烧杯之中使反应淬灭析出固体,过滤,滤饼烘干,得到5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸。
8.如权利要求1所述的5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸的合成方法,其特征在于,步骤(3)为:
将5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸、钯碳、溶剂混合,滴加水合肼,滴完后于40~85℃下反应1~6h,之后反应液经后处理,得到产物5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸;
所述5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸与水合肼的物质的量之比为1:1~10;
所述5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸与钯碳的质量比为1:0.02~0.1,所述钯碳中Pd含量在5~10wt%。
9.如权利要求8所述的5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸的合成方法,其特征在于,所述溶剂为甲醇、乙醇或四氢呋喃。
10.如权利要求8所述的5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸的合成方法,其特征在于,所述后处理的方法为:反应结束后,将反应液趁热过滤,滤液置于冰水浴中降温,先加入氯化亚锡,再加入浓盐酸,静置5~6h,抽滤,滤饼烘干,得到产物5-氨基-2,4-二羟基苯甲酸;所述氯化亚锡与5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸的质量比为0.01~0.03:1;所述浓盐酸的体积用量以5-硝基-2,4-二羟基苯甲酸的质量计为10~40mL/g。
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