CN116102440A - 1-(3,4-二氨基苯基)乙酮的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开1‑(3,4‑二氨基苯基)乙酮的制备方法,所述制备方法包括步骤:利用铁粉还原4‑乙炔基‑3‑硝基苯胺,得到1‑(3,4‑二氨基苯基)乙酮,反应式如下。本发明的制备方法不需要使用浓硝酸、浓硫酸作为硝化试剂,对环境的污染少;且硝基还原和乙炔基水合合成乙酰基是一锅法完成,制备方法简单,中间产物无需复杂的纯化方式,非常适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明属有机合成领域,具体地说,涉及1-(3,4-二氨基苯基)乙酮的制备方法。
背景技术
中国专利公开号CN113527261A公开了哌嗪类衍生物及其制备方法和用途,其可作为凝血因子XIa(FXIa)抑制剂。该现有技术具体公开了下列化合物:
1-(3,4-二氨基苯基)乙酮是该凝血因子XIa(FXIa)抑制剂的重要中间体。
对于1-(3,4-二氨基苯基)乙酮,国际公开号WO2013/114332A1报道了利用以下方法进行制备,
该方法利用发烟硝酸和浓硫酸进行硝化,合成过程存在操作危险、废酸多等弊端。
另外,现有技术,3-(4-methoxybenzyl)ureas as potentially irreversibleglycogen synthase kinase 3inhibitors:Synthesis and biological evaluation,By:Venter,Jana;et al,Bioorganic&Medicinal Chemistry Letters(2019),29(13),公开了通过下面的方法制备1-(3,4-二氨基苯基)乙酮:
该方法需要使用昂贵钯为催化剂,且原料本身不容易得到。
因此,需要一种低成本、环境污染小且适合工艺化放大生产的1-(3,4-二氨基苯基)乙酮的合成工艺。
发明内容
针对现有技术中制备1-(3,4-二氨基苯基)乙酮过程中存在的缺陷,本发明的目的是提供一种1-(3,4-二氨基苯基)乙酮的制备方法,该制备方法利用价格低廉的邻硝基苯胺为起始原料,所用反应试剂和反应条件温和,操作简单,成本低且便于工业化放大生产。为实现本发明的目的,本发明采用以下技术方案:
1-(3,4-二氨基苯基)乙酮的制备方法,该制备方法包括以下步骤:
利用铁粉还原4-乙炔基-3-硝基苯胺,得到1-(3,4-二氨基苯基)乙酮,反应式如下:
在本发明的一些优选具体实施例中,还原反应所用溶剂选自有机溶剂与水的混合液。在本发明的一些优选具体实施例中,所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、乙腈、丙酮或其组合。在本发明的一些优选具体实施例中,有机溶剂与水的混合液中有机溶剂与水的体积比为1~4∶1,例如2∶1、3∶1、4∶1。在本发明的一些更优选具体实施例中,还原反应所用溶剂为甲醇和水的混合物。
在本发明的一些优选具体实施例中,反应体系的pH值为3~5。
在本发明的一些优选具体实施例中,4-乙炔基-3-硝基苯胺与铁粉的摩尔比为1∶3~6。在本发明的一些更优选具体实施例中,4-乙炔基-3-硝基苯胺与铁粉的摩尔比为1∶4~5。
在本发明的一些优选具体实施例中,还原反应的温度为50~80℃。在本发明的一些更优选具体实施例中,还原反应的温度为60~75℃。
在本发明的一些优选具体实施例中,4-乙炔基-3-硝基苯胺的制备方法包括以下步骤:
4-(三甲基硅基乙炔基)3-硝基苯胺在碱存在下反应,生成4-乙炔基-3-硝基苯胺,反应式如下:
在本发明的一些优选具体实施例中,所述碱选自碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾或其组合。
在本发明的一些优选具体实施例中,所述碱的用量为0.05~0.1当量(以4-(三甲基硅基乙炔基)3-硝基苯胺为准)。
在本发明的一些优选具体实施例中,反应温度为0~15℃。
在本发明的一些优选具体实施例中,反应所用溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、乙腈或其组合。在本发明的一些优选具体实施例中,反应所用溶剂选自甲醇和/或乙醇。
在本发明的一些优选具体实施例中,4-(三甲基硅基乙炔基)3-硝基苯胺的制备方法包括以下步骤:
(1)邻硝基苯胺与卤代试剂反应生成4-溴-3-硝基苯胺或4-碘-3-硝基苯胺;以及
(2)4-溴-3-硝基苯胺或4-碘-3-硝基苯胺与三甲基硅基乙炔偶联,生成4-(三甲基硅基乙炔基)3-硝基苯胺,反应式如下:
在本发明的一些优选具体实施例中,步骤(1)中,所述卤代试剂选自N-溴代丁二酰亚胺或N-碘代丁二酰亚胺。
在本发明的一些优选具体实施例中,邻硝基苯胺与N-溴代丁二酰亚胺或N-碘代丁二酰亚胺的摩尔比为1∶1~2,更优选1∶1.1~1.5。
在本发明的一些优选具体实施例中,卤代反应温度为10~30℃。在本发明的一些更优选具体实施例中,卤代反应温度为15~25℃。
在本发明的一些优选具体实施例中,卤代反应的溶剂选自乙腈、乙酸乙酯、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺,四氢呋喃,或其组合。
在本发明的一些优选具体实施例中,步骤(2)中,偶联反应在催化剂、碘化亚铜和碱存在下进行的。
在本发明的一些优选具体实施例中,步骤(2)中,偶联反应的溶剂选自乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃,或其组合。
在本发明的一些优选具体实施例中,步骤(2)中,4-溴-3-硝基苯胺与三甲基硅基乙炔的偶联反应的温度为50~80℃。
在本发明的一些优选具体实施例中,步骤(2)中,4-碘-3-硝基苯胺与三甲基硅基乙炔的偶联反应的温度为10~40℃。
在本发明的一些优选具体实施例中,所述催化选自钯碳、四三苯基膦钯、二氯化钯,或其组合。
在本发明的一些优选具体实施例中,所述碱选自三乙胺、碳酸钾、碳酸铯,或其组合。
在本发明的一些优选具体实施例中,1-(3,4-二氨基苯基)乙酮的制备方法包括以下步骤:
(1)邻硝基苯胺与卤代试剂反应生成4-溴-3-硝基苯胺或4-碘-3-硝基苯胺;
(2)4-溴-3-硝基苯胺或4-碘-3-硝基苯胺与三甲基硅基乙炔偶联,生成4-(三甲基硅基乙炔基)3-硝基苯胺:
(3)4-(三甲基硅基乙炔基)3-硝基苯胺在碱存在下反应,生成4-乙炔基-3-硝基苯胺,
(4)利用铁粉还原4-乙炔基-3-硝基苯胺,得到1-(3,4-二氨基苯基)乙酮,反应式如下:
在本发明的一些优选具体实施例中,步骤(1)中所述卤代试剂选自N-溴代丁二酰亚胺或N-碘代丁二酰亚胺,和/或
在本发明的一些优选具体实施例中,步骤(3)中所述碱选自碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾,或其组合,和/或
在本发明的一些优选具体实施例中,步骤(4)中,还原反应体系的pH值为3~5,还原反应所用溶剂选自有机溶剂与水的混合物,优选地,所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、乙腈、丙酮、甲醇,或其组合。
本发明的1-(3,4-二氨基苯基)乙酮的制备方法的四步反应的总产量为50.4~55.7%,中间产物无需纯化,或简单地重结晶纯化即可用于下一步反应,特别适合工业化大规模生产。
说明书附图
图1是2-硝基-4-溴苯胺的GC图谱。
图2是2-硝基-4-碘苯胺的GC图谱。
图3是4-(三甲基硅基乙炔基)3-硝基苯胺的GC图谱。
图4是4-乙炔基-3-硝基苯胺的GC图谱。
图5是2-硝基-4-溴苯胺的NMR图谱。
图6是2-硝基-4-碘苯胺的NMR图谱。
图7是(三甲基硅基乙炔基)3-硝基苯胺的NMR图谱。
图8是4-乙炔基-3-硝基苯胺的NMR图谱。
图9是1-(3,4-二氨基苯基)乙酮的NMR图谱。
具体实施方式
本申请发明人经过广泛而深入的研究,发现以价格低廉的邻硝基苯胺为起始原料,卤代后催化偶联合成炔基,首次利用铁粉将硝基还原和其间位的乙炔基水合生成乙酰基一步法完成,高效率低风险地完成了1-(3,4-二氨基苯基)乙酮的合成。
本文的描述中,“室温”或“常温”是指温度为4-40℃,较佳地,25±5℃。
1-(3,4二氨基苯基)乙酮的制备方法
本发明的描述中,1-(3,4-二氨基苯基)乙酮的制备方法包括以下步骤:
(1)邻硝基苯胺与卤代试剂反应生成4-溴-3-硝基苯胺或4-碘-3-硝基苯胺;
(2)4-溴-3-硝基苯胺或4-碘-3-硝基苯胺与三甲基硅基乙炔偶联,生成4-(三甲基硅基乙炔基)3-硝基苯胺:
(3)4-(三甲基硅基乙炔基)3-硝基苯胺在碱存在下反应,生成4-乙炔基-3-硝基苯胺,
(4)利用铁粉还原4-乙炔基-3-硝基苯胺,得到1-(3,4-二氨基苯基)乙酮,反应式如下:
步骤(1)中,所述卤代试剂包括但不局限于N-溴代丁二酰亚胺和N-碘代丁二酰亚胺。卤代试剂的用量可以为本领域的常规用量,例如,邻硝基苯胺与N-溴代丁二酰亚胺或N-碘代丁二酰亚胺的摩尔比为1∶1~2,更优选为1∶1.1~1.5。卤代反应温度为10~30℃,更优选15~25℃。卤代反应的溶剂包括但不局限于乙腈、乙酸乙酯、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺,四氢呋喃。溶剂的用量为本领域的常规用量,优选为使得反应原料完全溶解的最小用量。该步骤可通过TLC跟踪原料是否完全反应。反应完成后,反应液通过常规的方法处理,例如,向其中加入水,分层,水相利用有机溶剂萃取、合并有机相,干燥、过滤、浓缩有机相即可得到目标产物。在本发明的一个具体实施例中,目标产物粗品,4-溴-3-硝基苯胺可通过无水乙酸乙酯:石油醚=1∶3重结晶纯化。在本发明的一个具体实施例中,目标产物粗品,4-碘-3-硝基苯胺可通过无水乙酸乙酯:石油醚=1∶5重结晶纯化。
步骤(2)中,偶联反应是优选在氮气保护氛围中,在催化剂、碘化亚铜和碱存在下进行的。偶联反应的溶剂包括但不局限于乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃。所述催化剂包括但不局限于钯碳、四三苯基膦钯、二氯化钯。催化剂的用量为进行此类反应的常规用量。所述碱包括但不局限于三乙胺、碳酸钾、碳酸铯,碱的用量为进行此类反应的常规用量,对于液体的三乙胺也可直接用作溶剂。例如,向含有0.1mol的4-溴-3-硝基苯胺或4-碘-3-硝基苯胺的三乙胺溶液中加入0.1g三苯基膦钯,进行催化偶联。碘化亚铜在偶联反应中的作用是催化C-C键的生成反应,包括二芳基化合物、芳基炔化合物、芳基烯化合物、烯炔类化合物、1,3-二烯类化合物以及1,n-二炔类化合物等。碘化亚铜的用量为进行此类反应的常规用量,例如,0.1mol的4-溴-3-硝基苯胺或4-碘-3-硝基苯胺可加入1g碘化亚铜。反应过程三甲基硅基乙炔通过滴加的方式加入,滴加过程中控制温度不超过50℃。滴加完成后,4-溴-3-硝基苯胺与三甲基硅基乙炔的偶联反应的温度为50~80℃,4-碘-3-硝基苯胺与三甲基硅基乙炔的偶联反应的温度为10~40℃,直至原料消失。反应后处理包括:反应液直接过滤,并向滤液中加入有机溶剂,有机相依次经过水洗,干燥、浓缩得到(三甲基硅基乙炔基)-3-硝基苯胺粗品,粗品利用石油醚搅拌打浆即得到高纯度产品。
步骤(3)脱硅基所用碱包括但不局限于碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾。碱的用量为进行此类反应的常规用量,例如,含0.25mol的4-乙炔基-3--硝基苯胺的溶液中加入1.7g碳酸钾。反应温度为0~15℃。反应所用溶剂包括但不局限于甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、乙腈。反应后处理包括:TLC跟踪到原料消失后,向反应液中加入乙酸乙酯和水,分液,有机相依次经水洗、干燥、过滤和浓缩得到4-乙炔基-3-硝基苯胺,该粗品经石油醚打浆得到高纯度产品。
步骤(4)中,4-乙炔基-3-硝基苯胺的硝基还原和乙炔基水合生成乙酰基均在该步骤中完成。所用溶剂为有机溶剂与水的混合物,所述有机溶剂包括但不局限于甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、乙腈、丙酮。还原反应体系的pH值为3~5。4-乙炔基-3-硝基苯胺与铁粉的摩尔比为1∶3~6,更优选1∶4~5。还原反应温度为50~80℃。TLC跟踪到原料消失后,停止反应,反应液的处理包括,将向反应液中加入乙酸乙酯,分液,有机相依次经过滤、干燥、和浓缩得到(3,4-二氨基苯基)乙酮,该粗品用甲醇重结晶得到高纯度产品。
本发明的有益效果如下:
1.本发明使用价格低廉的邻硝基苯胺为起始原料,不使用浓硝酸、浓硫酸作为硝化试剂,对环境的污染小;
2.本发明的制备方法中,利用铁粉为还原剂,将硝基还原和乙炔基水合合成乙酰基在一锅法完成,制备方法简单,且中间产物无需复杂的纯化方式,非常适合工业化生产。
3.选铁粉催化还原,原料便宜,后处理相对简单。
下面结合具体实施例详细说明本发明,这些具体实施例均为说明性的,不以任何方式限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法通常按照常制造厂商建议的条件。除非另有说明,以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品,或者可以通过已知方法制备。
实施例1
4-溴-3-硝基苯胺的合成
向1000mL三口烧瓶中先后加入邻硝基苯胺(69g,0.5mol),加入500mL乙酸乙酯,分批加入NBS(97.9g 0.55mol),控制内温15-25℃,TLC跟踪到原料消失;将反应液倒入1L冷水中,分层,水相用乙酸乙酯100mL*3萃取,合并有机相,有机相利用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,滤液旋干,得4-溴-3-硝基苯胺粗品。粗品利用无水乙酸乙酯:石油醚=1:3重结晶,得4-溴-3-硝基苯胺精制品115g,收率94%;
实施例2
4-溴-3-硝基苯胺的合成
向2000mL三口烧瓶中先后加入邻硝基苯胺(82.8g,0.6mol),加入800mL四氢呋喃,分批加入NBS(117.5g 0.66mol),控制内温15-25℃,TLC跟踪到原料消失;将反应液倒入1.5L冷水中,分层,水相用乙酸乙酯300mL*3萃取,合并有机相,有机相利用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,滤液旋干,得4-溴-3-硝基苯胺粗品。粗品利用无水乙酸乙酯:石油醚=1:3重结晶,得4-溴-3-硝基苯胺精制品121.7g,收率93.5%;
实施例3
4-(三甲基硅基乙炔基)-3-硝基苯胺的合成
向1000mL三口烧瓶中先后加入4-溴-3-硝基苯胺(65.1g,0.3mol),加入300mL四氢呋喃,再加入100ml三乙胺,加入2g碘化亚铜,加入0.3g四三苯基膦钯,氮气保护,加热到50-60℃,滴加三甲基硅基乙炔(32.34g 0.33mol);滴加完成后,保温60-70℃搅拌,反应到原料消失;将反应液降温到室温,抽滤滤除固体,滤饼依次用500mL乙酸乙酯淋洗,淋洗合并滤液利用水洗,分层得到的有机相,有机相依次经无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩得到4-(三甲基硅基乙炔基)-3-硝基苯胺粗品,粗品利用石油醚搅拌打浆得到精品59.7g,收率85%。
实施例4
4-碘-3-硝基苯胺的合成
向1000mL三口烧瓶中先后加入邻硝基苯胺(69g,0.5mol),加入500mL乙酸乙酯,分批加入NIS(123.75g 0.55mol),控制反应液内部温度为15-25℃。TLC跟踪到原料消失后;将反应液倒入1L冷水中,分层,水相用乙酸乙酯100mL*3萃取,合并有机相,有机相依次利用饱和亚硫酸钠水溶液洗涤,饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,旋干得4-碘-3-硝基苯胺粗品,粗品利用无水乙酸乙酯:石油醚=1:5重结晶,得4-碘-3-硝基苯胺精制品121.4g,收率92%。
实施例5
4-(三甲基硅基乙炔基)-3-硝基苯胺的合成
向1000mL三口烧瓶中先后加入4-碘-3-硝基苯胺(79.2g,0.3mol),加入300mLN、N-二甲基甲酰胺,再加入100ml三乙胺,加入2g碘化亚铜,加入0.3g四三苯基膦钯,氮气保护,室温滴加三甲基硅基乙炔(32.34g 0.33mol),控制温度不超过50℃;滴加完成后,自然搅拌反应到原料消失;将反应液降温到室温,抽滤滤除固体,滤饼用500mL乙酸乙酯淋洗,淋洗液合并滤液依次利用水洗,无水硫酸钠干燥,过滤、浓缩得到粗品,粗品利用石油醚搅拌打浆得到精品64.6g,收率92%;
实施例6
4-乙炔基-3-硝基苯胺的合成
向1000mL三口烧瓶中先后加入4-(三甲基硅基乙炔基)3-硝基苯胺(58.5g,0.25mol),加入300mL甲醇,冰水降温到小于10℃,加入1.7g碳酸钾,搅拌反应,TLC跟踪到原料消失后,向反应液中加入300mL乙酸乙酯和300mL水,分液,有机相利用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩得到粗品,粗品利用石油醚打浆,搅拌抽滤,得到棕色固体36.5g,收率90%。
实施例7
4-乙炔基-3-硝基苯胺的合成
向500mL三口烧瓶中先后加入4-(三甲基硅基乙炔基)3-硝基苯胺(46.8g,0.2mol),加入300mL四氢呋喃,搅拌溶解,冰水降温到小于10℃,加入0.8g氢氧化钠,搅拌反应,TLC跟踪到原料消失后,将反应液转入250ml水和250ml乙酸乙酯体系中搅拌,静置分层,有机相利用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩得到粗品,粗品利用石油醚打浆,搅拌抽滤,得到棕色固体28.5g,收率88%。
实施例8
1-(3,4-二氨基苯基)乙酮的合成
向1000mL三口烧瓶中先后加入还原铁粉(44.8g,0.8mol),加入300mL甲醇,100mL水,再滴加5mL盐酸(质量浓度为35%)活化,再加入4-乙炔基-3-硝基苯胺(32.4g 0.2mol),室温搅拌30分钟后,缓慢升温到回流,TLC跟踪到原料中间体消失,停止反应。将反应液降温到室温,加入300mL乙酸乙酯,分液,分出有机相,垫硅藻土抽滤,滤饼依次利用200mL乙酸乙酯淋洗,淋洗液合并滤液利用水洗、无水硫酸钠水干燥,过滤、浓缩,得到粗品,粗品用甲醇结晶得到棕色固体21.5g,收率71.6%。
实施例9
1-(3,4-二二氨基苯基)乙酮的合成
向1000mL三口烧瓶中先后加入还原铁粉(33.6g,0.6mol),加入250mL乙醇,80mL水,再滴加4mL盐酸(质量浓度为30%)活化,再加入4-乙炔基-3-硝基苯胺(24.3g0.15mol),室温搅拌30分钟后,缓慢升温到回流,TLC跟踪到原料中间体消失,停止反应。将反应液降温到室温,加入300mL乙酸乙酯,分液,分出有机相,垫硅藻土抽滤,滤饼依次利用200mL乙酸乙酯淋洗,淋洗液合并滤液利用水洗、无水硫酸钠干燥,抽过滤、浓缩得到粗品,粗品利用甲醇结晶得到棕色固体15.8g,收率70.5%。
以上所述的,仅为本发明的较佳实施例,并非用以限定本发明的范围,本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰,皆落入本发明的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,还原反应所用溶剂选自有机溶剂与水的混合物,优选地,所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、乙腈、丙酮、甲醇,或其组合;和/或
还原反应体系的pH值为3~5,和/或
4-乙炔基-3-硝基苯胺与铁粉的摩尔比为1∶3~6,和/或
还原反应温度为50~80℃,更优选60~75℃。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,
所述碱选自碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾,或其组合,和/或
反应温度为0~15℃,和/或
反应所用溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、乙腈,或其组合,更优选甲醇和/或乙醇。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述卤代试剂选自N-溴代丁二酰亚胺或N-碘代丁二酰亚胺,和/或
邻硝基苯胺与N-溴代丁二酰亚胺或N-碘代丁二酰亚胺的摩尔比为1∶1~3,更优选1∶1~2,和/或
卤代反应温度为10~30℃,更优选15~25℃,和/或
卤代反应的溶剂选自乙腈、乙酸乙酯、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺,四氢呋喃,或其组合。
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,偶联反应是在催化剂、碘化亚铜和碱存在下进行的,和/或
偶联反应的溶剂选自乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃,或其组合,和/或
4-溴-3-硝基苯胺与三甲基硅基乙炔的偶联反应的温度为50~80℃,和/或
4-碘-3-硝基苯胺与三甲基硅基乙炔的偶联反应的温度为10~40℃。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述催化剂选自钯碳、四三苯基膦钯、二氯化钯,或其组合,和/或
所述碱选自三乙胺、碳酸钾、碳酸铯,或其组合。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述卤代试剂选自N-溴代丁二酰亚胺或N-碘代丁二酰亚胺,和/或
步骤(2)中,偶联反应是在催化剂、碘化亚铜和碱存在下进行的,和/或
步骤(3)中所述碱选自碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾,或其组合,和/或
步骤(4)中,还原反应体系的pH值为3~5,还原反应所用溶剂选自有机溶剂与水的混合物,优选地,所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、乙腈、丙酮、甲醇,或其组合。
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