CN111788174A - 1-硝基苯-2-烷氧基羰基-5-羧酸的制备方法 - Google Patents

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本发明涉及1‑硝基苯‑2‑烷氧基羰基‑5‑羧酸的制备方法。具体地，本发明涉及在氯化氢的存在下通过1‑硝基苯‑2,5‑二羧酸二酯的部分水解制备1‑硝基苯‑2‑烷氧基羰基‑5‑羧酸。

Description

1-硝基苯-2-烷氧基羰基-5-羧酸的制备方法
本发明涉及1-硝基苯-2-烷氧基羰基-5-羧酸的制备方法。具体地，本发明涉及通过1-硝基苯-2,5-二羧酸的二酯的部分酸性水解制备1-硝基苯-2-烷氧基羰基-5-羧酸。
1-硝基苯-2-烷氧基羰基-5-羧酸是化学工业中用于制备偶氮颜料的重要中间体。例如，由1-硝基苯-2-甲氧基羰基-5-羧酸制备颜料红188(PR188)。最近，存在关于使用1-硝基苯-2-烷氧基羰基-5-羧酸作为制备某些药用组合物的中间体的报道，如WO-2012/059442、WO-2014/165126和WO-2011/103321公开的。
CS-138287公开了通过使用硫酸和硝酸混合物硝化对苯二甲酸二甲酯从而制备1-硝基苯-2-甲氧基羰基-5-羧酸(单酯)的方法。分离形成的硝基中间体，随后通过使用大量过量的70％含水硫酸部分水解，从而获得单酯。该方法具有产生大量的高酸性废水的缺点。此外，不能够防止由酯基的水解产生的甲醇形成爆炸性二甲醚。
DE-3001695描述使用含水硝酸的1-硝基苯-2,5-二羧酸二烷基酯的酸性酯水解从而避免形成爆炸性二甲醚。这个方法具有形成含氮气体(nitrous gas)的缺点。此外，硝酸可与在水解过程中产生的甲醇反应并形成硝酸甲酯，其为爆炸性材料。另外，作为强氧化剂的硝酸可以将甲醇氧化为甲醛并氧化为比甲醇更有毒的甲酸。
US-4507491描述在没有分离硝基中间体的情况下1-硝基苯-2,5-二羧酸二烷基酯的酸性酯水解。在硫酸和催化量的与水完全或部分混溶的有机溶剂的存在下和/或在乳化剂的存在下进行酸性酯水解。该方法具有与使用硫酸和产生大量的高酸性废水有关的缺点。此外，不可忽视二甲醚的形成。
JP-06107599公开了在有机溶剂的存在下使用碱金属醇化物水解二羧酸酯。有机溶剂包括对环境不友好的芳族烃或卤代烃。
1-硝基苯2,5-二羧酸二烷基酯的碱水解是已知的，并且被WO-2014/165126A2、WO-2011/103321、US-5693636A、WO-2001/070737A2和Bioorganic and Medicinal ChemistryLetters第24卷第1742-1747页公开。然而，已知1-硝基苯-2-烷氧基羰基-5-羧酸的产量低是由于碱水解。此外，它们使用有机溶剂如二氧六环或四氢呋喃(THF)。
需要克服现有技术方法的一个或多个缺点的由1-硝基苯2,5-二羧酸二酯(二酯)制备1-硝基苯-2-烷氧基羰基-5-羧酸(单酯)的方法。
本发明提供在氯化氢(HCl)的存在下通过水解式(II)的1-硝基苯2,5-二羧酸二酯(二酯)制备式(I)的1-硝基苯-2-烷氧基羰基-5-羧酸(单酯)的方法。通过水解方法，主要在硝基间位的酯基被水解，而邻位的酯基不受影响。
Figure BDA0002653460060000021
其中:
R1或R2独立地是烷基基团、烯基基团或它们的任何组合。烷基基团具有优选1-7个碳原子，更优选1-4个碳原子和最优选1-2个碳原子，并且可为线性或支化的。实例烷基基团包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基。
合适的烯基基团包括具有一个或多个双键的那些，并且优选是具有1-7个碳原子、更优选1-4个碳原子和最优选1-2个碳原子的烯基基团。实例烯基基团包括1-丁烯基、2-丁烯基、1-丙烯基、烯丙基或乙烯基。在优选实施方案中，R1和R2是相同的，并且是甲基基团。
在反应器中在水性反应介质中提供二酯。非必要地，可以在反应介质中包括合适的溶剂。合适的溶剂包括任何极性质子或非质子溶剂。这样的溶剂的实例包括单乙二醇(MEG)、二乙二醇(DEG)、甘油和醇类例如戊醇或叔丁醇。
本发明中使用的氯化氢可原位产生或可作为气体、液体或它们的任何组合提供。例如，可提供载体气体例如氮气和所需分压的氯化氢的混合物。或者，可在反应混合物中作为水溶液即盐酸提供氯化氢。可在反应混合物中提供作为20％至36％的溶液，优选作为30％至36％的溶液的盐酸。在一种实施方案中，在反应介质中提供氯化钠，并且可引入硫酸从而原位产生氯化氢。非必要地，可以在使用之前净化氯化氢从而去除任何不期望的杂质。HCl与二酯的比率可以根据使用的HCl的浓度变化。通常，HCl含量可以从(14重量比重量(w/w)至19w/w)乘以反应介质中二酯的含量而变化。
可在60℃或更高的温度下、更优选在65℃-110℃的温度下、最优选在70℃-95℃的温度下进行水解。水解反应可进行至多10小时、更优选4小时-8小时、和最优选6小时-8小时。还设想可通过使反应混合物经受处于适合于进行反应的波长的脉冲激光或连续的UV/可见光源来进行水解反应。这样的光源包括例如Hanovia UV放电灯、太阳灯(sunlamp)或甚至适当波长的脉冲激光束或经配置来照射反应混合物的能量。在另一种实施方案中，在微波能量的存在下进行水解反应。微波能量是具有频率范围为300GHz-300MHz的一类RF电磁波。通常的微波炉工作在2.45GHz下并且工业规模烘箱通常为约915MHz。就本发明的目的而言，选择微波能量和频率，为了方便优选选择最佳频率，其中该频率与反应物的偶极矩相匹配。分子的加热速率通常随偶极矩提高。如将领会的，在光源或微波源的存在下进行的水解反应的反应时间与传统的化学反应的反应时间相比更快。反应时间可从几秒至数分钟变化。
水解可以以间歇法、半间歇法或连续法进行。在示例性间歇法中，将二酯加入反应器。作为盐酸提供氯化氢。或者，可将氯化氢气体吹扫通过反应器。将反应器内容物加热至期望的温度持续期望的时长。然后将反应器内容物从反应器排出并净化或送至用于进一步加工的其它设备或储存。
在半间歇法中，在整个反应期间的时长内将二酯加料至反应器，同时在整个反应期间以期望的速率连续加料氯化氢，所述期望的速率可以处于恒定流量或恒定压力。在反应之后，可停止氯化氢进料并且可以排出反应器内容物用于储存、净化或进一步加工。
在大规模生产化学品时，经常期望使用连续法，因为这样做的经济优势通常大于间歇加工。连续法可以是例如单次或循环方法。在单次方法中，二酯通过工艺设备一次，并然后将从反应器产生的流出物运送用于净化或进一步加工。在这样的方案中，在整个工艺设备中在单个位置处或在多个位置处根据需要添加氯化氢，所述工艺设备可以包括连续搅拌釜反应器、管子、管道或它们的组合。
以任何合适的方式将氯化氢加料至工艺设备。优选的是设计工艺设备从而确保氯化氢在本方法中使用的整个反应器中的良好分散。因此，需要单个或多个喷射器、挡板和有效的搅拌机构。
可用于本发明的设备可以是本领域中任何公知的设备。合适的设备可以由耐腐蚀的材料制造，并且可以包括例如金属例如钽、合适的金属性合金例如哈氏合金(Hastalloy)、或玻璃内衬的设备。
在水解反应结束时，将反应介质冷却降温并用冷水稀释。可使用用于分离固体与液体的任何已知的分离技术将1-硝基苯-2-烷氧基羰基-5-羧酸与反应介质分离。在一种方法中，使用过滤分离反应产物。在另一种方法中，使用离心分离反应产物。用水冲洗并干燥如此分离的反应产物。
与使用硫酸和硝酸的现有方法不同，根据本发明的方法排除高的废水负担，并且避免二甲醚或硝酸甲酯的形成。在本方法中可忽视氯甲烷和二甲醚的形成，因为它需要激烈的反应条件。本发明的另外的优势是与现有方法相比1-硝基苯-2-烷氧基羰基-5-羧酸化合物更好的产率和更好的纯度。实现了约96％的纯度和大于90％的产率。此外，本发明方法不需要催化剂或消泡剂。
在没有进一步详细描述的情况下，据信本领域技术人员使用本文的描述可在最大程度上使用本发明。包括以下实施例向在实践受保护发明的本领域技术人员提供额外的指导。提供的实施例仅代表有助于本申请教导的工作。因此，实施例不意图以任何方式限制本发明，本发明由所附权利要求书限定。
实施例
实施例1
在烧瓶中加热100克的1-硝基苯-2,5-二羧酸二甲酯和600-800克的浓盐酸的混合物6至8小时。然后用冷水淬灭混合物。用抽吸过滤掉形成的沉淀物并用水冲洗。1-硝基苯-2-甲氧基羰基-5-羧酸产物的产率为约90％。记录熔点，并发现对于具有96％纯度的产物而言熔点为174-176℃。

Claims (9)

1.制备式(I)的1-硝基苯-2-烷氧基羰基-5-羧酸的方法，包括：
Figure FDA0002653460050000011
在水性反应介质中在氯化氢的存在下水解式(II)的1-硝基苯2,5-二羧酸二酯，其中R1和R2独立地是烷基基团、烯基基团或它们的任何组合。
2.根据权利要求1所述的方法，其中烷基基团具有1-7个碳原子，和其中烯基基团具有1-7个碳原子。
3.根据权利要求1所述的方法，其中式(II)的1-硝基苯2,5-二羧酸二酯的R1和R2是相同的，并且是甲基基团。
4.根据权利要求1所述的方法，其中氯化氢是原位产生的或作为气体、液体或它们的任何组合提供的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在60℃-110℃的温度下进行水解1-硝基苯2,5-二羧酸二烷基酯。
6.根据权利要求1所述的方法，其中反应进行至多10小时的时间段。
7.根据权利要求1所述的方法，其中方法是间歇法、半间歇法或连续法。
8.根据权利要求1所述的方法，其中在氯化氢的存在下水解式(II)的1-硝基苯2,5-二羧酸二酯包括在脉冲激光、连续的UV/可见光源、微波或它们的任何组合的存在下水解。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括将1-硝基苯-2-烷氧基羰基-5-羧酸与反应介质分离。
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