CN113999120B - 卤代苯胺类化合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及卤代苯胺类化合物的制备方法,属于有机合成技术领域。本发明的卤代苯胺类化合物的制备方法,包括以下步骤:将式I所示的化合物在第一催化剂的作用下进行脱羧反应;所述第一催化剂主要由氧化铜和1,10‑菲啰啉组成;所述卤代苯胺类化合物具有式II所示的结构。本发明的卤代苯胺类化合物的制备方法将式I所示的化合物在氧化铜和1,10‑菲啰啉的存在下在有机溶剂中通过脱酸反应实现。本发明的卤代苯胺类化合物的制备方法采用价廉易得的原料,能够显著降低其生产成本,且反应过程平缓易控,操作安全,产品收率高,有较好的工业应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及卤代苯胺类化合物的制备方法,属于有机合成技术领域。
背景技术
含氮杂环普遍存在于各种生物活性物质中,并且被认为是药物开发中的特殊结构。在天然产物中发现的吲哚啉-2,3-二酮衍生物显示出多种生物活性,例如抗惊厥药,抗微生物药,抗肿瘤药,抗病毒药,抗-HIV[4e]和抗结核药等,它们被用作有机合成中的重要中间体。其中,文献Advanced Synthesis and Catalysis,2013,355,6,1169-1176报道了在铜催化下,二芳基胺与乙二醛草酸乙酯生成吲哚啉-2,3-二酮衍生物的方法。因此,二芳基胺是很多医药的中间原料。
3-Cl-N-(4-苯甲基)苯胺(3-chloro-N-(4-methylphenyl)aniline;CAS号:113965-92-7)的结构式如式A所示。
目前,3-Cl-N-(4-苯甲基)苯胺主要有以下三条合成路线:
(1)文献Tetrahedron,2020,76,8,130944报道了对甲苯胺和二氯苯在氮气气氛下、催化剂NHC-Pd(II)和KOt Bu的作用下合成3-chloro-N-(4-methylphenyl)aniline。
(2)文献Organic Letters,2012,14,21,5570-5573报道了以对甲苯胺和3-氯苯基溴化镁为原料合成3,3'-二氯联苯和3-chloro-N-(4-methylphenyl)aniline。
(3)文献Tetrahedron Letters,1987,28,9,961-964报道了以1-Azido-3-chlorobenzene和甲苯为原料合成(3-chloro-phenyl)-o-tolyl-amine和3-chloro-N-(4-methylphenyl)aniline。
上述3-Cl-N-(4-苯甲基)苯胺的合成路线中,路线一需要特定催化剂NHC-Pd(II),路线二和路线三均有副产物生成,且路线三的原料含有安全系数低的重氮化合物,并且,三条合成路线的收率均偏低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种收率高、成本低和操作安全的卤代苯胺类化合物的制备方法。
为了实现以上目的,本发明的卤代苯胺类化合物的制备方法所采用的技术方案是:
一种卤代苯胺类化合物的制备方法,包括以下步骤:将式I所示的化合物在第一催化体系的作用下进行脱羧反应;所述第一催化体系主要由氧化铜和1,10-菲啰啉组成;所述卤代苯胺类化合物具有式II所示的结构;
式I中,R为H、C1-C10烷基、C1-C10烷氧基或C1-C10氟代烷基;X为卤代基。
本发明的卤代苯胺类化合物的制备方法将式I所示的化合物在氧化铜和1,10-菲啰啉的存在下在有机溶剂中通过脱酸反应实现。本发明的卤代苯胺类化合物的制备方法采用价廉易得的原料,能够显著降低其生产成本,且反应过程平缓易控,操作安全,产品收率高,同时仅有副产物二氧化碳生成,有较好的工业应用价值。本发明的卤代苯胺类化合物的制备方法有助于实现3-Cl-N-(4-苯甲基)苯胺的产业化,为其在医药中间体以及其他行业中的研究和应用做好铺垫。
优选地,式I中,所述R为C1-C5烷基。进一步优选地,所述R为甲基、乙基或丙基。例如,式I中,R为甲基。
优选地,式I中,所述X为-Cl。
优选地,所述式I所示的化合物、氧化铜和1,10-菲啰啉的摩尔比为1:(0.01-0.1):(0.01-0.1)。
进一步优选地,所述式I所示的化合物、氧化铜和1,10-菲啰啉的摩尔比为1:(0.01-0.1):(0.0186-0.1)。
为了提高脱羧反应的效率和产物的收率,优选地,所述脱羧反应的温度为160-210℃;脱羧反应的时间为6-10h。
为了溶解式I所示的化合物、氧化铜和1,10-菲啰啉以及促进脱羧反应的进行,优选地,所述脱羧反应在第一有机溶剂中进行;所述第一有机溶剂选自N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或任意组合。
优选地,所述卤代苯胺类化合物的制备方法还包括以下步骤:将脱羧反应后的反应产物依次进行过滤处理、第一萃取处理、蒸馏处理、第二萃取处理和重结晶处理。
为了进一步的提高产物卤代苯胺类化合物的分离效率,优选地,所述第一萃取处理采用的有机溶剂和第二萃取处理采用的有机溶剂独立地选自乙酸乙酯、氯仿、石油醚、丙酮、四氯化碳、二氯甲烷中的一种或任意组合。
优选地,所述式I所示的化合物的制备方法,包括以下步骤:将式III所示的化合物和式VI所示的化合物在第二催化体系的作用下进行乌尔曼反应;所述第二催化体系主要由铜和碱金属碳酸盐组成;
式III中,X为卤代基;式VI中,R为H、C1-C10烷基、C1-C10烷氧基或C1-C10氟代烷基。
本发明的式I所示的化合物的制备方法,以式III所示的化合物和式VI所示的化合物为原料,以铜粉和碱金属碳酸盐为催化剂,通过乌尔曼反应实现,反应过程平缓易控,产品收率高,同时无副产物生成,有较好的工业应用价值,通过选用价廉易得的原料,能够显著降低生产成本。
优选地,式III中,所述X为-Cl。
优选地,式VI中,所述R为C1-C5烷基。进一步优选地,式VI中,所述R为甲基、乙基或丙基。
优选地,所述式III所示的化合物为2,4-二氯苯甲酸。
优选地,所述式VI所示的化合物为对甲苯胺。
优选地,所述碱金属碳酸盐为碳酸钾。
为了使得式III所示的化合物和式VI所示的化合物的转化率同时最高,优选地,所述式III所示的化合物、式VI所示的化合物、铜和碱金属碳酸盐的摩尔比为1:(1.4-2.5):(0.05-0.2):(1.1-2)。
优选地,所述乌尔曼反应的温度为98-102℃。为了进一步提高乌尔曼反应的效率和式I所示的化合物的收率,优选地,所述乌尔曼反应的时间为2-4h。
优选地,所述乌尔曼反应所采用的的溶剂为水。
优选地,所述式I所示的化合物的制备方法,还包括以下步骤:将乌尔曼反应后的反应体系进行固液分离,再调节固液分离得到的液相的pH值至产物析出。优选地,调节pH值至产物析出的过程中控制体系的温度不大于40℃。
优选地,所述pH值为2-3。
优选地,将乌尔曼反应后的反应体系进行固液分离前,首先向乌尔曼反应后的反应体系中加入水和硅藻土,再进行第一次过滤,然后向第一次过滤得到的滤液中加入活性炭,再在40-80℃下保温,然后进行所述固液分离。优选地,将乌尔曼反应后的反应体系进行固液分离前,首先在反应温度下向乌尔曼反应后的反应体系中加入水和硅藻土,在搅拌条件下降温至20℃,再进行第一次过滤。优选地,所述在40-80℃下保温的时间为0.5-3h。例如,首先向乌尔曼反应后的反应体系中加入水和硅藻土,再进行第一次过滤,然后向第一次过滤得到的滤液中加入活性炭,再在60℃下保温1h,然后进行所述固液分离。向乌尔曼反应后的体系中加入硅藻土和活性炭可以吸附微量有色杂质和机械杂质。
优选地,所述式I所示的化合物的制备方法,还包括以下步骤:将产物析出后的体系进行固液分离,然后再将固液分离得到的固体进行洗涤和干燥。优选地,将产物析出后的体系进行固液分离通过过滤实现。
为了使式I所示的化合物析出,可以通过调整乌尔曼反应得到的产物的pH值,进而使式I所示的化合物的钾盐与酸反应得到溶解度较差的式I所示的化合物,优选地,调节pH所用的试剂选自浓盐酸、硫酸、醋酸中的一种或任意组合。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的3-Cl-N-(4-苯甲基)苯胺的气相色谱图;
图2为本发明实施例1制得的3-Cl-N-(4-苯甲基)苯胺的核磁共振氢谱图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。需要指出的是,本实施例的目的是为了进一步对本发明进行阐述,并不是对本发明保护范围的限制。
实施例1
本实施例的卤代苯胺类化合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)向反应器中加入15mL水、12.2g(114mmol)对甲苯胺、0.36g(5.6mmol)铜粉和10.8g(56.5mmol)2,4-二氯苯甲酸,然后对反应物进行搅拌并将反应物升温至70℃,再向反应物中分批缓慢加入11.8g(85.5mmol)碳酸钾,然后将反应体系升温至102℃,保温反应(乌尔曼反应)4h,最后在反应温度下向乌尔曼反应后的反应体系中加入100mL水和1g硅藻土,搅拌降温至20℃,以硅藻土作为过滤材料进行第一次过滤,将第一次过滤得到的滤饼用50mL水清洗,收集洗液,并与滤液合并,再向滤液中加入1g活性炭,在60℃下保温1h,然后进行第二次过滤,将第二次过滤得到的滤液用浓盐酸调pH值为2,搅拌30min后,析出产品(调节pH值和析出产品过程中控温40℃以下),进行第三次过滤,第三次过滤得到的滤液的pH值为2,将第三次过滤得到的滤饼用水洗至pH=7,得到棕色固体,烘干得14.2g中间体,纯度为97.8%,收率为94%。
(2)向四口烧瓶中依次加入625mL NMP、14.2g(54.3mmol)中间体、0.2g(2.5mmol)氧化铜粉和0.2g(1.01mmol)1,10-菲啰啉,然后将反应体系在190℃下保温反应8h,TLC中控至反应完全,停止反应;以硅藻土作为过滤材料进行第四次过滤,向第四次过滤得到的滤液中加入200mL水,有少量黑色固体析出,再进行第五次过滤,将第五次过滤得到的滤液用250mL乙酸乙酯萃取三次后,将萃取得到的乙酸乙酯溶液用无水硫酸钠干燥,再将干燥后的乙酸乙酯溶液旋蒸,得到棕色油状粗品,再将粗品蒸馏、萃取(萃取采用的有机溶剂为乙酸乙酯)、重结晶(重结晶采用的溶剂为乙醇)得到类白色固体10.8g,即3-Cl-N-(4-苯甲基)苯胺,纯度为99.6%,收率为91%,通过气相色谱分析和核磁分析对本实施例制备的3-Cl-N-(4-苯甲基)苯胺进行表征,测试结果如图1和图2所示,气相色谱分析得到的实验数据如表1所示。
表1通过气相色谱分析对实施例1制备的3-Cl-N-(4-苯甲基)苯胺进行表征得到的实验数据
实施例2
本实施例的卤代苯胺类化合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)向反应器中加入15mL水、8.5g(79.3mmol)对甲苯胺、0.18g(2.8mmol)铜粉和10.8g(56.5mmol)2,4-二氯苯甲酸,然后对反应物进行搅拌并将反应物升温至70℃,再向反应物中分批缓慢加入8.60g(62.2mmol)碳酸钾,然后将反应体系升温至98℃,保温反应(乌尔曼反应)2h,最后在反应温度下向乌尔曼反应后的反应体系中加入100mL水和1g硅藻土,搅拌降温至20℃,以硅藻土作为过滤材料进行第一次过滤,将第一次过滤得到的滤饼用50mL水清洗,收集洗液,并与滤液合并,再向滤液中加入1g活性炭,在60℃下保温1h,然后进行第二次过滤,将第二次过滤得到的滤液用浓盐酸调pH值为3,搅拌30min后,析出产品(调节pH值和析出产品过程中控温40℃以下),进行第三次过滤,第三次过滤得到的滤液的pH值为2,将第三次过滤得到的滤饼用水洗至pH=7,得到棕色固体,烘干得13.4g中间体,纯度为99.5%,收率为90%。
(2)向四口烧瓶中依次加入625mL NMP、13.4g(51.2mmol)中间体、0.04g(0.51mmol)氧化铜粉和0.1g(0.51mmol)1,10-菲啰啉,然后将反应体系在160℃下保温反应6h,TLC中控至反应完全,停止反应;以硅藻土作为过滤材料进行第四次过滤,向第四次过滤得到的滤液中加入200mL水,有少量黑色固体析出,再进行第五次过滤,将第五次过滤得到的滤液用250mL乙酸乙酯萃取三次后,将萃取得到的乙酸乙酯溶液用无水硫酸钠干燥,再将干燥后的乙酸乙酯溶液旋蒸,得到棕色油状粗品,再将粗品蒸馏、萃取(萃取采用的有机溶剂为乙酸乙酯)、重结晶(重结晶采用的溶剂为乙醇)得到类白色固体10.7g,即3-Cl-N-(4-苯甲基)苯胺,纯度为99.1%,收率为95.4%。
实施例3
本实施例的卤代苯胺类化合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)向反应器中加入20mL水、15.1g(141mmol)对甲苯胺、0.72g(11.3mmol)铜粉和10.8g(56.5mmol)2,4-二氯苯甲酸,然后对反应物进行搅拌并将反应物升温至70℃,再向反应物中分批缓慢加入15.6g(113mmol)碳酸钾,然后将反应体系升温至102℃,保温反应(乌尔曼反应)4h,最后在反应温度下向乌尔曼反应后的反应体系中加入100mL水和2g硅藻土,搅拌降温至20℃,以硅藻土作为过滤材料进行第一次过滤,将第一次过滤得到的滤饼用50mL水清洗,收集洗液,并与滤液合并,再向滤液中加入1g活性炭,在60℃下保温1h,然后进行第二次过滤,将第二次过滤得到的滤液用浓盐酸调pH值为2,搅拌30min后,析出产品(调节pH值和析出产品过程中控温40℃以下),进行第三次过滤,第三次过滤得到的滤液的pH值为2,将第三次过滤得到的滤饼用水洗至pH=7,得到棕色固体,烘干得14.5g中间体,纯度为99.2%,收率为97.3%。
(2)向四口烧瓶中依次加入625mL NMP、14.5g(55.4mmol)中间体、0.44g(5.54mmol)氧化铜粉和1.06g(5.4mmol)1,10-菲啰啉,然后将反应体系在210℃下保温反应10h,TLC中控至反应完全,停止反应;以硅藻土作为过滤材料进行第四次过滤,向第四次过滤得到的滤液中加入200mL水,有少量黑色固体析出,再进行第五次过滤,将第五次过滤得到的滤液用250mL乙酸乙酯萃取三次后,将萃取得到的乙酸乙酯溶液用无水硫酸钠干燥,再将干燥后的乙酸乙酯溶液旋蒸,得到棕色油状粗品,再将粗品蒸馏、萃取(萃取采用的有机溶剂为乙酸乙酯)、重结晶(重结晶采用的溶剂为乙醇)得到类白色固体11.1g,即3-Cl-N-(4-苯甲基)苯胺,纯度为99.3%,收率为91.4%。
对比例1
本对比例与实施例3的区别在于,步骤(2)中,中间体的用量为14.2g(54.3mmol),1,10-菲啰啉的用量为0.2g(1.01mmol),并且将氧化铜粉替换为平均粒径相同的氧化亚铜粉,氧化亚铜粉的用量为0.4g(2.8mmol),本对比例制备得到的3-Cl-N-(4-苯甲基)苯胺的纯度为90%,收率为68%。
对比例2
本对比例与实施例3的区别在于,将氧化铜粉替换为平均粒径相同的氧化亚铜粉,本对比例制备得到的3-Cl-N-(4-苯甲基)苯胺的纯度为98%,收率为88%。
Claims (7)
1.一种卤代苯胺类化合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将式I所示的化合物在第一催化体系的作用下进行脱羧反应;所述第一催化体系主要由氧化铜和1,10-菲啰啉组成;所述卤代苯胺类化合物具有式II所示的结构;
式I中,R为H、C1-C10烷基、C1-C10烷氧基或C1-C10氟代烷基;X为卤代基;
所述式I所示的化合物、氧化铜和1,10-菲啰啉的摩尔比为1:(0.01-0.1):(0.01-0.1);
所述脱羧反应的温度为160-210℃;脱羧反应的时间为6-10h;
所述脱羧反应在第一有机溶剂中进行;所述第一有机溶剂选自N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或任意组合;
所述卤代苯胺类化合物的制备方法还包括以下步骤:将脱羧反应后的反应产物依次进行过滤处理、第一萃取处理、蒸馏处理、第二萃取处理和重结晶处理。
2.根据权利要求1所述的卤代苯胺类化合物的制备方法,其特征在于,所述R为C1-C5烷基。
3.根据权利要求1所述的卤代苯胺类化合物的制备方法,其特征在于,所述式I所示的化合物的制备方法,包括以下步骤:将式III所示的化合物和式VI所示的化合物在第二催化体系的作用下进行乌尔曼反应;所述第二催化体系主要由铜和碱金属碳酸盐组成;
式III中,X为卤代基;式VI中,R为H、C1-C10烷基、C1-C10烷氧基或C1-C10氟代烷基。
4.根据权利要求3所述的卤代苯胺类化合物的制备方法,其特征在于,所述式III所示的化合物、式VI所示的化合物、铜和碱金属碳酸盐的摩尔比为1:(1.4-2.5):(0.05-0.2):(1.1-2)。
5.根据权利要求3所述的卤代苯胺类化合物的制备方法,其特征在于,所述乌尔曼反应的温度为98-102℃;所述乌尔曼反应的时间为2-4h。
6.根据权利要求3所述的卤代苯胺类化合物的制备方法,其特征在于,所述乌尔曼反应所采用的的溶剂为水。
7.根据权利要求3所述的卤代苯胺类化合物的制备方法,其特征在于,所述式I所示的化合物的制备方法,还包括以下步骤:将乌尔曼反应后的反应体系进行固液分离,再调节固液分离得到的液相的pH值至产物析出。
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