CN111592465A - 一种制备2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯及其盐酸盐的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机合成领域,公开了一种制备2‑氨基‑4‑氨甲基苯甲酸甲酯及其盐酸盐的方法,包括:1)将对苯二甲酸二甲酯依次与硝化试剂和乙酸接触,得到3‑硝基‑4‑甲氧羰基苯甲酸;2)将所述3‑硝基‑4‑甲氧羰基苯甲酸转化为2‑硝基‑4‑甲氧羰基苯甲酰氯,并将该2‑硝基‑4‑甲氧羰基苯甲酰氯与氨气接触以获得2‑硝基‑4‑甲酰氨基苯甲酸甲酯;3)将所述2‑硝基‑4‑甲酰氨基苯甲酸甲酯进行脱水反应以获得2‑硝基‑4‑氰基苯甲酸甲酯;以及4)将所述2‑硝基‑4‑氰基苯甲酸甲酯进行还原反应以获得2‑氨基‑4‑氨甲基苯甲酸甲酯。本发明提供的制备方法具有收率高、纯度高、环保的优点。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域,具体涉及一种制备2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯的方法、一种制备2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯盐酸盐的方法。
背景技术
甲磺胺磺隆是新型超高效磺酰脲类除草剂,具有用量低、效果好、安全、低毒、低残留的优点,适用于春小麦、冬小麦田防治硬草、早熟禾等绝大多数禾本科杂草和牛繁缕等部分阔叶杂草,对节节麦、雀麦等极恶性禾本科杂草有良好的控制效果。
2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯是制备除草剂甲磺胺磺隆的关键中间体,目前,2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯的制备方法较少,其中,拜耳作物科学有限公司专利在CN1443159A中公开以2-硝基-4-氰基苯甲酸甲酯为原料,以二氧化钯或氢氧化钯为催化剂,通过催化氢化制备2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯。
然而,该方法存在两个主要问题,一是起始原料2-硝基-4-氰基苯甲酸甲酯来源困难,市场供应较少,并且该原料的合成方法也较少;再者,该现有技术中的二氧化钯做催化剂时以甲醇作溶剂,收率为80%,而用20重量%氢氧化钯为催化剂且使用稀盐酸为溶剂时,收率可提高至97%,但是,该方法中的钯催化剂无法回收,同时,氢氧化钯和二氧化钯价格比较昂贵,用量比较大导致生产成本较高。
另有文献报道,以对甲苯腈为原料腈经硝化、氧化、酯化、氢化路线制备2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯,但是,对甲基苯腈的制备过程中需要使用剧毒氰化物,生产过程中安全控制及废水对环境污染较大,难以大量获得,而对甲基苯腈硝化一般使用浓硫酸、浓硝酸混酸,产物4-甲基-3-硝基苯腈的氧化过程中一般使用重铬酸钾为氧化剂,该过程产生大量废酸及含铬废水,对环境污染严重,不符合现代化工对环保的要求。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的前述缺陷,提供一种新的制备2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯及其盐酸盐的方法。
更具体地,本发明的目的是为解决现有技术提供的2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯制备方法中存在的收率低、副产物多、三废污染大等问题。
为了实现上述目的,本发明的第一方面提供一种制备2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯的方法,包括:
1)在溶剂和相转移催化剂存在下,将对苯二甲酸二甲酯依次与硝化试剂和乙酸接触,得到3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸;
2)在氯化试剂存在下,将所述3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸转化为2-硝基-4-甲氧羰基苯甲酰氯,并将该2-硝基-4-甲氧羰基苯甲酰氯与氨气接触以获得2-硝基-4-甲酰氨基苯甲酸甲酯;
3)将所述2-硝基-4-甲酰氨基苯甲酸甲酯进行脱水反应以获得2-硝基-4-氰基苯甲酸甲酯;以及
4)将所述2-硝基-4-氰基苯甲酸甲酯进行还原反应以获得2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯。
根据一种优选的具体实施方式,在步骤1)中,将对苯二甲酸二甲酯依次与硝化试剂和乙酸接触的步骤包括:先将所述对苯二甲酸二甲酯与所述硝化试剂接触以进行硝化反应,然后将所述硝化反应后获得的产物与所述乙酸接触以进行水解反应。
优选情况下,所述硝化反应的条件包括:所述对苯二甲酸二甲酯与所述硝化试剂的用量摩尔比为1:(1.1-3),硝化反应的温度为20-50℃。
优选地,所述水解反应的温度为50-100℃。
在本发明中,对步骤1)中涉及的硝化反应和水解反应的反应时间没有特别的限定,本领域技术人员能够根据反应原料的投料量等通过本领域常规的例如TLC、HPLC等手段控制合适的反应时间。
优选情况下,在步骤1)中,所述溶剂为1,2-二氯乙烷和/或二氯甲烷;特别优选地,在步骤1)中,所述溶剂为1,2-二氯乙烷。发明人发现,采用1,2-二氯乙烷作为本发明的步骤1)中的溶剂,配合本发明的方法的其它特征时,能够明显提高目标产物的收率。
优选地,所述硝化试剂为浓度为50重量%以上的硝酸;例如可以为发烟硝酸或者浓硝酸等。
本发明的所述乙酸例如可以为冰醋酸等。
本发明对乙酸的加入量没有特别的限制,例如以能够实现水解为目标来确定其使用量。
优选地,所述相转移催化剂选自四丁基氯化胺、四丁基溴化胺、三辛基甲基氯化铵中的至少一种。
本发明的方法中的步骤1)通过一锅法大大简化了反应过程,同时避免了传统硝化过程中使用的混酸后处理所带来的大量废酸水的产生,后处理简单,收率高。
优选地,在步骤2)中,所述氯化试剂选自三光气、二氯亚砜、三氯化磷、三氯氧磷和五氯化磷中的至少一种;更优选所述氯化试剂为三光气。发明人发现,采用三光气作为本发明的步骤2)中的氯化试剂,配合本发明的方法的其它特征时,能够明显提高目标产物的纯度。
所述三光气也称为固体光气。
优选情况下,在步骤2)中,所述3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸与所述氯化试剂的用量摩尔比为1:(0.3-3)。
根据一种优选的具体实施方式,在步骤2)中,所述氯化试剂为三光气,且所述3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸与所述三光气的用量摩尔比为1:(0.35-0.8)。
优选地,在步骤2)中,将所述3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸转化为2-硝基-4-甲氧羰基苯甲酰氯的反应条件包括:反应温度为30-80℃。本发明对将所述3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸转化为2-硝基-4-甲氧羰基苯甲酰氯的反应的反应时间没有特别的限定,本领域技术人员能够通过本领域常规的例如TLC、HPLC等手段控制合适的反应时间。
将所述3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸转化为2-硝基-4-甲氧羰基苯甲酰氯的反应优选在例如甲苯等溶剂存在下进行。并且,优选向其中加入少量三乙胺等碱性试剂。
优选情况下,将所述2-硝基-4-甲氧羰基苯甲酰氯与氨气接触在例如乙腈等溶剂存在下进行。
本发明的方法中的步骤2)使用优选情况下的三光气作为氯化试剂时,反应清洁、环保、高效,无副产物。
另外,本发明的方法中的步骤2)制备的酰氯与氨气接触进行反应时反应迅速,通常仅需5-30min即可。该路径避免现有文献中使用对苯二甲酸二甲酯直接氨化所导致的副产物多、产率低,需加压反应的弊端,适合工业化放大。
优选地,在步骤3)中,所述脱水反应在选自五氧化二磷、三氯氧磷和三氯化磷中的至少一种脱水剂存在下进行。
优选地,所述脱水剂与所述2-硝基-4-甲酰氨基苯甲酸甲酯的用量重量比为(5-10):1。
所述脱水反应优选在回流状态下进行。
优选地,在步骤4)中,所述还原反应在选自钯碳、氢氧化钯中的至少一种还原催化剂存在下进行。
优选所述还原催化剂与所述2-硝基-4-氰基苯甲酸甲酯的用量重量比为(0.05-0.3):1。
根据一种优选的具体实施方式,在步骤4)中,所述还原反应的条件包括:反应温度为20-60℃,反应压力为0.5-5MPa。
优选本发明的步骤4)中的溶剂为盐酸,例如可以为质量浓度为2-50%的稀盐酸,以获得2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯盐酸盐。
因此,本发明的第二方面提供一种制备2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯盐酸盐的方法,包括:
1)在溶剂和相转移催化剂存在下,将对苯二甲酸二甲酯依次与硝化试剂和乙酸接触,得到3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸;
2)在氯化试剂存在下,将所述3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸转化为2-硝基-4-甲氧羰基苯甲酰氯,并将该2-硝基-4-甲氧羰基苯甲酰氯与氨气接触以获得2-硝基-4-甲酰氨基苯甲酸甲酯;
3)将所述2-硝基-4-甲酰氨基苯甲酸甲酯进行脱水反应以获得2-硝基-4-氰基苯甲酸甲酯;以及
4)将所述2-硝基-4-氰基苯甲酸甲酯依次进行还原反应和成盐反应以获得2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯盐酸盐。
本发明第二方面中涉及的主要部分均与第一方面所述内容相同,本发明在此不再赘述,本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
本发明的制备方法中还可以包括本领域常规的各种后处理手段,例如洗涤、分液、干燥、柱层析等等。本发明在此不再一一赘述,本领域技术人员不应理解为对本发明的方法的限制。
因此,本发明提供了一种以廉价易得的对苯二甲酸二甲酯为原料经硝化、水解、氨化、脱水、还原来制备2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯的高效、环保新方法。
并且,本发明的方法还可以在例如氩气、氦气、氮气等保护气体存在下进行。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中,使用的原料在没有特别说明的情况下均为市售的分析纯原料。
本文所述的室温均表示25±3℃。
实施例1
(1)3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸的制备
在带回流、搅拌及温度计的500mL四口烧瓶中,加入1,2-二氯乙烷200mL、四丁基氯化胺1.6g、对苯二甲酸二甲酯0.4mol,搅拌溶解。在室温下滴加发烟硝酸(0.44mol),加完后,缓慢升温到45℃,反应5小时,TLC跟踪终点。然后向烧瓶中加水100mL、冰醋酸15mL,然后在85℃水解反应7小时,冷却至室温,加水200mL搅拌析出固体,过滤,水洗,干燥得3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸(收率87%),HPLC检测其纯度为95%。
(2)2-硝基-4-甲酰氨基苯甲酸甲酯的制备
在250mL三颈反应烧瓶中加入3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸(0.1mol)和甲苯100mL搅拌溶解,滴加含三光气(0.04mol)及数滴三乙胺的甲苯溶液100mL,加热到60℃反应4小时。反应完毕后冷至室温,向反应体系中通入氨气10min,TLC检测反应完毕后,蒸除甲苯得2-硝基-4-甲酰氨基苯甲酸甲酯(收率92%),HPLC检测其纯度为94%。
(3)2-硝基-4-氰基苯甲酸甲酯的制备
在500mL三颈瓶中加入2-硝基-4-甲酰氨基苯甲酸甲酯100g,三氯氧磷500g,升温至回流,TLC检测反应至原料消失后,蒸除三氯氧磷,残液冷至室温后缓缓倾入1L冰水中持续搅拌30分钟,过滤,滤饼水洗两次,每次用水50mL,所得固体用甲醇重结晶后得2-硝基-4-氰基苯甲酸甲酯(收率87%),HPLC检测其纯度为98%。
(4)2-氨基-4-氨甲基基苯甲酸甲酯盐酸盐的制备
在1L高压反应釜中加入2-硝基-4-氰基苯甲酸甲酯40g,5%钯碳催化剂(购自希恩斯公司,商品牌号为P-01600,下同)2g,35重量%盐酸20g,水500mL,密封反应釜,氩气和氢气各置换三次后,充氢气至1MPa,搅拌反应1h后继续通氢气至2.5MPa反应4h。反应完毕后,过滤回收催化剂,滤液减压蒸除,加入100mL乙酸乙酯后持续搅拌1h,得淡黄色固体2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯盐酸盐(收率89%),HPLC检测其纯度为97%。
实施例2
(1)3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸的制备
在带回流、搅拌及温度计的500mL四口烧瓶中,加入1,2-二氯乙烷200mL、四丁基氯化胺1.6g、对苯二甲酸二甲酯0.4mol,搅拌溶解。在室温下滴加发烟硝酸(0.46mol),加完后,缓慢升温到40℃,反应6小时,TLC跟踪终点。然后向烧瓶中加水100mL、冰醋酸15mL,然后在90℃水解反应7小时,冷却至室温,加水200mL搅拌析出固体,过滤,水洗,干燥得3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸(收率88%),HPLC检测其纯度为95%。
(2)2-硝基-4-甲酰氨基苯甲酸甲酯的制备
在250mL三颈反应烧瓶中加入3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸(0.1mol)和甲苯100mL搅拌溶解,滴加含三光气(0.05mol)及数滴三乙胺的甲苯溶液100mL,加热到80℃反应3小时。反应完毕后冷至室温,向反应体系中通入氨气10min,TLC检测反应完毕后,蒸除甲苯得2-硝基-4-甲酰氨基苯甲酸甲酯(收率92%),HPLC检测其纯度为94%。
(3)2-硝基-4-氰基苯甲酸甲酯的制备
在500mL三颈瓶中加入2-硝基-4-甲酰氨基苯甲酸甲酯100g,三氯氧磷500g,升温至回流,TLC检测反应至原料消失后,蒸除三氯氧磷,残液冷至室温后缓缓倾入1L冰水中持续搅拌30分钟,过滤,滤饼水洗两次,每次用水50mL,所得固体用甲醇重结晶后得2-硝基-4-氰基苯甲酸甲酯(收率87%),HPLC检测其纯度为98%。
(4)2-氨基-4-氨甲基基苯甲酸甲酯盐酸盐的制备
在1L高压反应釜中加入2-硝基-4-氰基苯甲酸甲酯40g,5%钯碳催化剂2g,20重量%盐酸30g,水500mL,密封反应釜,氩气和氢气各置换三次后,充氢气至1MPa,搅拌反应1h后继续通氢气至3.0MPa反应3h。反应完毕后,过滤回收催化剂,滤液减压蒸除,加入100mL乙酸乙酯后持续搅拌1h,得淡黄色固体2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯盐酸盐(收率90%),HPLC检测其纯度为97%。
实施例3
本实施例采用与实施例1相似的方法进行,所不同的是,在本实施例的步骤(1)中,使用的溶剂为二氯甲烷,也即用相同体积的二氯甲烷替换实施例1中的1,2-二氯乙烷。
其余均与实施例1中相同。
结果本实施例中获得的2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯盐酸盐的收率为87%,且纯度为97%。
实施例4
本实施例采用与实施例2相似的方法进行,所不同的是,在本实施例的步骤(2)中,使用的氯化试剂为三氯化磷,也即用相同摩尔量的三氯化磷替换实施例2中的三光气。
其余均与实施例2中相同。
结果本实施例中获得的2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯盐酸盐的收率为90%,且纯度为95%。
由本发明的前述结果可知,本发明提供的制备2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯具有收率高、纯度高、环保的优点。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种制备2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯的方法,包括:
1)在溶剂和相转移催化剂存在下,将对苯二甲酸二甲酯依次与硝化试剂和乙酸接触,得到3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸;
2)在氯化试剂存在下,将所述3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸转化为2-硝基-4-甲氧羰基苯甲酰氯,并将该2-硝基-4-甲氧羰基苯甲酰氯与氨气接触以获得2-硝基-4-甲酰氨基苯甲酸甲酯;
3)将所述2-硝基-4-甲酰氨基苯甲酸甲酯进行脱水反应以获得2-硝基-4-氰基苯甲酸甲酯;以及
4)将所述2-硝基-4-氰基苯甲酸甲酯进行还原反应以获得2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,在步骤1)中,将对苯二甲酸二甲酯依次与硝化试剂和乙酸接触的步骤包括:先将所述对苯二甲酸二甲酯与所述硝化试剂接触以进行硝化反应,然后将所述硝化反应后获得的产物与所述乙酸接触以进行水解反应。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述硝化反应的条件包括:所述对苯二甲酸二甲酯与所述硝化试剂的用量摩尔比为1:(1.1-3),硝化反应的温度为20-50℃;
优选地,所述水解反应的温度为50-100℃。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法,其中,在步骤1)中,所述溶剂为1,2-二氯乙烷和/或二氯甲烷;
优选地,所述硝化试剂为浓度为50重量%以上的硝酸;
优选地,所述相转移催化剂选自四丁基氯化胺、四丁基溴化胺、三辛基甲基氯化铵中的至少一种。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法,其中,在步骤2)中,所述氯化试剂选自三光气、二氯亚砜、三氯化磷、三氯氧磷和五氯化磷中的至少一种;优选所述氯化试剂为三光气。
6.根据权利要求根据权利要求1-5中任意一项所述的方法,其中,在步骤2)中,所述3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸与所述氯化试剂的用量摩尔比为1:(0.3-3)。
7.根据权利要求根据权利要求1-6中任意一项所述的方法,其中,在步骤2)中,将所述3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸转化为2-硝基-4-甲氧羰基苯甲酰氯的反应条件包括:反应温度为30-80℃。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法,其中,在步骤3)中,所述脱水反应在选自五氧化二磷、三氯氧磷和三氯化磷中的至少一种脱水剂存在下进行;
优选地,所述脱水剂与所述2-硝基-4-甲酰氨基苯甲酸甲酯的用量重量比为(5-10):1。
9.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法,其中,在步骤4)中,所述还原反应在选自钯碳、氢氧化钯中的至少一种还原催化剂存在下进行,优选所述还原催化剂与所述2-硝基-4-氰基苯甲酸甲酯的用量重量比为(0.05-0.3):1;
优选地,在步骤4)中,所述还原反应的条件包括:反应温度为20-60℃,反应压力为0.5-5MPa。
10.一种制备2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯盐酸盐的方法,包括:
1)在溶剂和相转移催化剂存在下,将对苯二甲酸二甲酯依次与硝化试剂和乙酸接触,得到3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸;
2)在氯化试剂存在下,将所述3-硝基-4-甲氧羰基苯甲酸转化为2-硝基-4-甲氧羰基苯甲酰氯,并将该2-硝基-4-甲氧羰基苯甲酰氯与氨气接触以获得2-硝基-4-甲酰氨基苯甲酸甲酯;
3)将所述2-硝基-4-甲酰氨基苯甲酸甲酯进行脱水反应以获得2-硝基-4-氰基苯甲酸甲酯;以及
4)将所述2-硝基-4-氰基苯甲酸甲酯依次进行还原反应和成盐反应以获得2-氨基-4-氨甲基苯甲酸甲酯盐酸盐。
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