CN110845341A - 一种2-氨基-5-氯-n,3-二甲基苯甲酰胺的制备方法 - Google Patents

一种2-氨基-5-氯-n,3-二甲基苯甲酰胺的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种2‑氨基‑5‑氯‑N,3‑二甲基苯甲酰胺合成方法,以式I为原料,和氯化试剂在氨基邻对位进行氯代反应,生成式II所示化合物,式II所示化合物在碱性催化条件下,利用氨基邻对位氯热力学稳定性差异,和氰基发生选择性取代反应,以氨基邻位氯取代为主,生成式III所示化合物,然后式III所示化合物水解成式IV所示化合物;式IV所示化合物酯化生成式V所示化合物,式V所示化合物和一甲胺甲醇溶液反应,生成2‑氨基‑5‑氯‑N,3‑二甲基苯甲酰胺。本发明提供的制备方法收率高、反应简单、毒副作用小。

Description

一种2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺的制备方法
技术领域
本发明涉及一种化学合成领域,具体涉及一种2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺的制备方法。
背景技术
2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺是氯虫苯甲酰胺的重要中间体。氯虫苯甲酰胺该类杀虫剂首先对哺乳动物安全环保,对鳞翅目类昆虫的活性较好,同时和其他现有杀虫剂无交互抗性。
2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺文献报道工艺较多,其中以2-硝基-3-甲基苯甲酸为原料的工艺最常见:
(1)以2-硝基-3-甲基苯甲酸为原料,和甲醇酯化生成2-硝基-3-甲基苯甲酸甲酯、酯和一甲胺甲醇溶液发生甲胺化反应,生成2-硝基-N,3-二甲基苯甲酰胺、还原(铁粉、钯碳等)生成2-氨基-N,3-二甲基苯甲酰胺、再氯化得到2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺;
(2)以2-硝基-3甲基苯甲酸为原料,先还原成2-硝基-3-甲基苯甲酸,再和光气(固光、双光气)生成环合物,再和磺酰氯反应,氯化,最后一甲胺化,得到2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺。
现有技术中,使用硝基化合物作为原料,并使用光气、双光气等有毒化合物作为原料,发生复杂的环化和开环反应,导致反应过程耗时、对人体有害,且反应的转化率较低。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种收率高、反应简单、毒副作用小的一种2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺的制备方法
为解决以上技术问题,本发明的技术方案为采用一种2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺的制备方法,优选的,包括:
将式I所示的化合物与盐酸、双氧水混合反应,分离副产物,析出固体,得到式II所示的化合物;
将式II所示的化合物、氰化亚铜、卤化铜混合在溶剂中进行反应,反应结束后,将反应产物与氨水混合搅拌,精细化处理后,得到式III所示的化合物;
将式III所示的化合物与碱性化合物混合反应,得到式IV所示的化合物;
将式IV所示的化合物与甲醇、浓硫酸进行反应,得到式V所示的化合物;
将式V所示的化合物与一甲胺甲醇混合进行酰胺化反应,得到2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺;
Figure BDA0002265198300000021
优选的,所述双氧水的浓度为15%-50%,更优选的20%-45%。
优选的,所述盐酸、双氧水和式I所示的化合物的摩尔比为5~15::2.2~7:1。优选的,所述精细化处理具体为:
将氨水混合物与有机溶剂混合进行萃取,碱洗、水洗、干燥、抽滤、蒸干,甲醇重结晶得到式III所示的化合物。
优选的,所述萃取具体为:使用二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯、甲苯、三氯甲烷等,分多次进行萃取。
优选的,所述碱洗具体为:用碱性溶液洗涤萃取后得到的有机相。
优选的,所述式II所示的化合物与氰化亚铜、卤化铜的使用比例为1:0.85~1.05:0.05~0.2。
优选的,所述式III所示的化合物与碱性化合物的比例1:1.05~1.8。
优选的,所述IV所示的化合物与甲醇、浓硫酸的比例为1:2~20:0.05~0.5。
优选的,所述式V所示的化合物与一甲胺甲醇的比例为1:1.3~7。
本发明的首要改进之处为本发明提供一种2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺合成方法,以式I为原料,和氯化试剂在氨基邻对位进行氯代反应,生成式II所示化合物,式II所示化合物在碱性催化条件下,利用氨基邻对位氯热力学稳定性差异,和氰基发生选择性取代反应,以氨基邻位氯取代为主,生成式III所示化合物,然后式III所示化合物水解成式IV所示化合物;式IV所示化合物酯化生成式V所示化合物,式V所示化合物和一甲胺甲醇溶液反应,生成2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺。其中第一步二氯化收率:85~90%,第二步氰基取代收率:75~80%,水解、甲酯化、甲胺化这三步的合计收率:90~95%。因为本专利中的起始原料式I所示化合物为常见化合物,避开了以2-硝基-3-甲基苯甲酸为关键原料的制备工艺,2-硝基-3-甲基苯甲酸是通过3-甲基苯甲酸硝化制备,硝化反应中需要大量酸,对环境不友好,同时硝化收率不高;本专利新颖点在于以式I所示化合物为起始的前两步---二氯代和氰基选择性取代,通过这两步,制备关键性中间体式III所示化合物;后续步骤为氰基水解成羧酸、然后酯化、再甲胺化得到2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺;同时在反应过程中,二氯代、氰基取代、水解、酯化、甲胺化等步骤中所用试剂都为较常用试剂,每步收率较高,总收率在58%~68%,较为经济,所以本专利有一定的工业化生产价值。
附图说明
图1是2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺的氢谱。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明的技术方案是:一种2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺的制备方法,它具体包括如下步骤:
将式I所示的化合物与盐酸、双氧水混合反应,分离副产物,析出固体,得到式II所示的化合物;
将式II所示的化合物、氰化亚铜、卤化铜混合在溶剂中进行反应,反应结束后,将反应产物与氨水混合搅拌,精细化处理后,得到式III所示的化合物;
将式III所示的化合物与碱性化合物混合反应,得到式IV所示的化合物;
将式IV所示的化合物与甲醇、浓硫酸进行反应,得到式V所示的化合物;
将式V所示的化合物与一甲胺甲醇混合进行酰胺化反应,得到2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺;
Figure BDA0002265198300000041
按照本发明,具体的,在反应器中,加入式I所示的化合物,控制温度10~75℃,滴加入盐酸,搅匀,保温半小时,在10~75℃,1~8hr滴加双氧水,然后保温30~75℃反应2~8hr反应结束,冷却到10~25℃,调节pH值至6~8,析出固体,抽滤,烘干2,4-二氯-6-甲基苯胺。所述双氧水的浓度优选为15%-50%,更优选的20%-45%。所述盐酸、双氧水和式I所示的化合物的摩尔比为5~15::2.2~7:1。
将所示式II所示的化合物与溶剂、氰化亚铜、卤化铜加入反应器,加热到50~150℃反应4~24hr,反应结束,冷却,进行精细化处理。优选的,所述精细化处理具体为:
将氨水混合物与有机溶剂混合进行萃取,碱洗、水洗、干燥、抽滤、蒸干,甲醇重结晶得到式III所示的化合物。所述萃取具体为:使用二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯、甲苯、三氯甲烷等,分多次进行萃取。所述溶剂优选为二氯甲烷,所述碱洗具体为:用碱性溶液洗涤萃取后得到的有机相。优选的,所述式II所示的化合物与氰化亚铜、卤化铜的使用比例为1:0.85~1.05:0.05~0.2。
将式III所示的化合物与稀碱混合,加热到50~100℃反应5~24hr,反应完全,冷却,用酸调节至中性,析出固体,抽滤,得到式VI所示的化合物。优选的,所述式III所示的化合物与碱性化合物的比例1:1.05~1.8。
将式VI所示的化合物和甲醇混合,搅拌,滴加浓硫酸,回流反应8~24hr,冷却,抽滤,水洗固体,得到式V所示的化合物。优选的,所述IV所示的化合物与甲醇、浓硫酸的比例为1:2~20:0.05~0.5。
将式V所示好化合物和一甲胺甲醇溶液混合,加热到30~68℃,反应5~16hr,反应完全,蒸掉大部分甲胺甲醇,加入水,抽滤,得到2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺。优选的,所述式V所示的化合物与一甲胺甲醇的比例为1:1.3~7。
以下是本发明技术合成反应方程式。
Figure BDA0002265198300000051
以下为本发明具体实施例:
实施例1
在5L四口烧瓶中加入2-甲基苯胺(214g,2mol,1.0eq),控制温度10~15℃,滴加入36%盐酸(1628g,16mol,8eq),搅匀,保温半小时,在20~25℃,滴加30%双氧水(567g,5mol,2.5eq),滴加时间2hr,然后保温20~25℃反应8hr反应结束,用30%氢氧化钠溶液调节pH值至中性,析出固体,抽滤,300g水洗滤饼,烘干得到2,4-二氯-6-甲基苯胺:311g,收率88.9%,纯度99.2%。
在2L四口烧瓶中,加入2,4-二氯-6-甲基苯胺(175g,1mol,1.0eq)、N,N-二甲基甲酰胺525g、氰化亚铜(90g,1mol,1.0eq)、溴化铜(22.4g,0.1mol,0.1eq),加热到90~95℃,反应18hr,反应结束,冷却,加入25%氨水200g,搅拌,再加入二氯甲烷400g*3萃取,有机相用2%氢氧化钠溶液200g洗涤,再用水洗200g*2,硫酸钠干燥,抽滤,蒸干,甲醇重结晶,得到2-氨基-5-氯-3-甲基苯腈:129.8g,收率78.2%,纯度98.9%。
在2L四口烧瓶中,加入2-氨基-5-氯-3-甲基苯腈(166g,1mol,1.0eq),10%氢氧化钠700g中,加热到70~75℃,反应10hr,反应完全,冷却,用盐酸调节至中性,析出固体,抽滤,得到2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸:181g,收率97.5%,纯度99.2%。
在1L四口烧瓶中,加入2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸(180g,0.97mol,1.0eq),甲醇(200g,6.25mol,6.4eq),搅拌,滴加浓硫酸50g,回流反应16hr,冷却,抽滤,水洗固体,烘干得到2-氨基-5-氯-3-甲基苯苯甲酸甲酯:186g,收率96%,纯度99.3%。
在1L四口烧瓶中,加入2-氨基-5-氯-3-甲基苯苯甲酸甲酯(180g,0.9mol,1.0eq),30%一甲胺甲醇溶液(280g,2.7mol,3.0eq),加热到回流65~68℃,反应5hr,反应完全,蒸掉甲胺甲醇,加入水,抽滤,烘干得到2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺:175.2g,收率98%,纯度99.5%(HPLC,230nm)。
如图1所示,为本实施例制备的产物的核磁图谱,证明合成出了目标产物。
实施例2
在5L四口烧瓶中加入2-甲基苯胺(214g,2mol,1.0eq),控制温度25~30℃,滴加入36%盐酸(2035g,20mol,10eq),搅匀,保温半小时,在35~37℃,滴加30%双氧水(499g,4.4mol,2.2eq),滴加时间4hr,然后保温20~25℃反应5hr反应结束,用35%氢氧化钠溶液调节pH值至中性,析出固体,抽滤,300g水洗滤饼,烘干得到2,4-二氯-6-甲基苯胺:305.2g,收率87.2%,纯度99.4%。
在2L四口烧瓶中,加入2,4-二氯-6-甲基苯胺(175g,1mol,1.0eq)、N,N-二甲基甲酰胺490g、氰化亚铜(85.5g,0.95mol,0.95eq)、溴化铜(11.2g,0.05mol,0.05eq),加热到80~85℃,反应24hr,反应结束,冷却,加入25%氨水190g,搅拌,再加入二氯甲烷400g*3萃取,有机相用2%氢氧化钠溶液:200g洗涤,再用水洗200g*2,硫酸钠干燥,抽滤,蒸干,甲醇重结晶,得到2-氨基-5-氯-3-甲基苯腈:132.8g,收率80%,纯度98.6%。
在2L四口烧瓶中,加入2-氨基-5-氯-3-甲基苯腈(166g,1mol,1.0eq),8%氢氧化钾:800g中,加热到80~85℃反应8hr,反应完全,冷却,用硫酸调节至中性,析出固体,抽滤,得到2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸:182g,收率98%,纯度99%。
在1L四口烧瓶中,加入2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸(180g,0.97mol,1.0eq),甲醇(400g,12.5mol,12.8eq),搅拌,滴加浓硫酸80g,回流反应8hr,蒸掉200g甲醇,冷却,抽滤,水洗固体,烘干得到2-氨基-5-氯-3-甲基苯苯甲酸甲酯:188g,收率97%,纯度99.1%。
在1L四口烧瓶中,加入2-氨基-5-氯-3-甲基苯苯甲酸甲酯(180g,0.9mol,1.0eq),30%一甲胺甲醇溶液(188g,1.8mol,2.0eq),甲醇200g,加热到45~50℃,反应16hr,反应完全,回收一甲胺和甲醇,加入水,抽滤,烘干得到2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺:173.4g,收率97%,纯度99.5%(HPLC,230nm)。
实施例3
在5L四口烧瓶中加入2-甲基苯胺(214g,2mol,1.0eq),控制温度25~30℃,滴加入36%盐酸(1120g,11mol,5.5eq),搅匀,保温半小时,在25~30℃,滴加30%双氧水(908g,8mol,4eq),滴加时间2hr,然后保温40~45℃反应2hr反应结束,用30%氢氧化钠溶液调节pH值至中性,析出固体,抽滤,300g水洗滤饼,烘干得到2,4-二氯-6-甲基苯胺:298g,收率85%,纯度99.5%。
在2L四口烧瓶中,加入2,4-二氯-6-甲基苯胺(175g,1mol,1.0eq)、N,N-二甲基甲酰胺600g、氰化亚铜(94.5g,1.05mol,1.05eq)、溴化铜(26.9g,0.12mol,0.12eq),加热到120~130℃反应4hr,反应结束,冷却,加入25%氨水220g,搅拌,再加入二氯甲烷400g*3萃取,有机相用2%氢氧化钠溶液:200g洗涤,再用水洗200g*2,硫酸钠干燥,抽滤,蒸干,甲醇重结晶,得到2-氨基-5-氯-3-甲基苯腈:124.5g,收率75%,纯度99.1%。
在2L四口烧瓶中,加入2-氨基-5-氯-3-甲基苯腈(166g,1mol,1.0eq),15%氢氧化钠500g中,加热到100~105℃反应4hr,反应完全,冷却,用硫酸调节至中性,析出固体,抽滤,得到2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸:178.3g,收率96%,纯度99.5%。
在1L四口烧瓶中,加入2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸(180g,0.97mol,1.0eq),甲醇(300g,9.4mol,9.6eq),搅拌,滴加浓硫酸60g,回流反应8hr,蒸掉100g甲醇,冷却,把反应液倒入14.2%碳酸钠溶液525g,抽滤,水洗固体,烘干得到2-氨基-5-氯-3-甲基苯苯甲酸甲酯:184.2g,收率95%,纯度99.6%。
在1L四口烧瓶中,加入2-氨基-5-氯-3-甲基苯苯甲酸甲酯(180g,0.9mol,1.0eq),30%一甲胺甲醇溶液(374g,3.6mol,4.0eq),加热到40~45℃,反应7hr,反应完全,回收一甲胺甲醇溶液,加入水,抽滤,烘干得到2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺:172.5g,收率96%,纯度99.7%(HPLC,230nm)。
对比例
以3-甲基苯甲酸为初始原料,先硝化,得到2-硝基-3-甲基苯甲酸,再甲酯化,得到2-硝基-3-甲基苯甲酸甲酯,甲胺化反应,得到2-硝基-N,3-二甲基苯甲酰胺;再和铁粉反应,还原得到2-氨基-N,3-二甲基苯甲酰胺;和磺酰氯反应,氯化得到2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺,此法以文献报道:硝化步骤收率只有45~50%,后面四步酯化,甲胺化,还原,氯化总收率只有69~82%,以3-甲基苯甲酸计算总收率31%~41%。这种方法中硝化步骤收率低、副产较多、而且污染严重。
以3-甲基苯甲酸为初始原料,先硝化,得到2-硝基-3-甲基苯甲酸,再催化还原,得到2-氨基-3-甲基苯甲酸,再和磺酰氯反应得到5-氯-2-氨基-3-甲基苯甲酸,再和双光气环合,再甲胺化,总收率也只有31~45%。同时硝化、双光气步骤污染严重,原子利用率低、环境不友好。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本发明的限制,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺的制备方法,其特征在于,包括:
将式I所示的化合物与盐酸、双氧水混合反应,分离副产物,析出固体,得到式II所示的化合物;
将式II所示的化合物、氰化亚铜、卤化铜混合在溶剂中进行反应,反应结束后,将反应产物与氨水混合搅拌,精细化处理后,得到式III所示的化合物;
将式III所示的化合物与碱性化合物混合反应,得到式IV所示的化合物;
将式IV所示的化合物与甲醇、浓硫酸进行反应,得到式V所示的化合物;
将式V所示的化合物与一甲胺甲醇混合进行酰胺化反应,得到2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺;
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述双氧水的浓度为15%-50%。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述盐酸、双氧水和式I所示的化合物的摩尔比为1:5~15::2.2~7。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述精细化处理具体为:
将氨水混合物与有机溶剂混合进行萃取,碱洗、水洗、干燥、抽滤、蒸干,甲醇重结晶得到式III所示的化合物。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述萃取具体为:使用二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯、甲苯、三氯甲烷等,分多次进行萃取。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述碱洗具体为:用碱性溶液洗涤萃取后得到的有机相。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述式II所示的化合物与氰化亚铜、卤化铜的使用比例为1:0.85~1.05:0.05~0.2。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述式III所示的化合物与碱性化合物的比例1:1.05~1.8。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述IV所示的化合物与甲醇、浓硫酸的比例为1:2~20:0.05~0.5。
10.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述式V所示的化合物与一甲胺甲醇的比例为1:1.3~7。
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