CN116730855B - 3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机酸酯合成技术领域，具体涉及一种3‑氨基‑4‑氯苯甲酸十六酯的合成方法，包括以下步骤：S1：在反应器中加入氯化亚砜、3‑硝基‑4‑氯苯甲酸和催化剂1，反应结束后先真空脱溶，残余物即为3‑硝基‑4‑氯苯甲酰氯；S2：将S1得到的3‑硝基‑4‑氯苯甲酰氯溶液滴加到含有十六醇、有机溶剂和催化剂2的反应器中，得到3‑硝基‑4‑氯苯甲酸十六酯；S3：向S2得到的3‑硝基‑4‑氯苯甲酸十六酯加入甲醇升温溶解，用泵打至负载了钯碳催化剂的固定床；降温析晶，抽滤、烘干，得到成品。本发明使用催化剂反应更彻底、杂质更小；加氢还原采用固定床反应器实现连续化操作，提高生产安全性与稳定性；收率高、纯度高。
Description
技术领域
本发明属于有机酸酯合成技术领域，具体涉及一种3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯的合成方法。
背景技术
3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯是一种重要的感光材料的中间体，以该产品为原料合成的感光材料具有较高的活性和照相性能，为摄影爱好者提供了更多更好的选择，同时也为摄影艺术的创作提供了广阔的空间，因其需求量大，市场前景看好。
3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯的合成方法主要有以下4种：
（1）以3-氨基-4-氯苯甲酸为原料，在四氯化锡或氯化亚锡催化作用下与十六醇进行酯化反应；
（2）以3-氨基-4-氯苯甲酸为原料，在碱性条件下与溴代十六烷进行酯化反应；
（3）以3-硝基-4-氯苯甲酸为原料，先与十六醇反应，再与氢气在钯碳催化下进行还原反应；
（4）以十六醇为原料，先与磺酰氯反应，再与3-氨基-4-氯苯甲酸进行酯交换反应。
上述几种方法均存在一定程度的缺陷，其中，方法（1）和（3）需要十六醇大大过量，同时产品需要二次精制，生产繁琐；方法（2）所用原料溴代十六烷价格昂贵，导致成本很高，在市场上没有竞争优势；方法（4）副反应多，反应不完全，产品纯度低、收率也低，也没有竞争优势。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种工艺简单、成本低、高安全性、高稳定性、收率高的3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯的合成方法。
本发明提供了一种3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯的合成方法，包括以下步骤：
S1：在反应器中加入氯化亚砜、3-硝基-4-氯苯甲酸和催化剂1，然后升温进行保温反应，反应结束后先真空脱溶，回收多余的氯化亚砜待下次套用，再用高真空脱去残留的微量氯化亚砜，残余物即为3-硝基-4-氯苯甲酰氯，加入有机溶剂溶解后待用；
S2：将S1得到的3-硝基-4-氯苯甲酰氯溶液滴加到含有十六醇、有机溶剂和催化剂2的反应器中，升温进行酯化反应，在保温反应过程中取样检测，采用面积归一法，当十六醇含量（GC）＜0.3%时，停止反应，降温析晶，经抽滤、干燥，得到3-硝基-4-氯苯甲酸十六酯；
S3：向S2得到的3-硝基-4-氯苯甲酸十六酯加入甲醇升温溶解，用泵打至负载了钯碳催化剂的固定床，在一定温度、压力下进行连续化反应，取样检测，采用面积归一法，当3-硝基-4-氯苯甲酸十六酯含量（HPLC）＜0.1%时，视为合格，不合格回到起始端循环反应直至合格；反应合格后，回收甲醇，降温析晶，抽滤、烘干，得到3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯。
优选的，S1中所述催化剂1为DMF或吡啶或三乙胺，并且催化剂1与3-硝基-4-氯苯甲酸的摩尔比为0.01~0.2。
优选的，S1中所述保温反应温度为30～80℃，反应时间为2～8小时。
优选的，S1和S2中所述有机溶剂为二氯乙烷、四氯乙烯或1,3-二氯丙烷。
优选的，S2中所述保温反应的温度为40～100℃，反应时间为2～8小时，抽滤温度为-5～20℃。
优选的，S2中所述催化剂2为三乙胺、苄胺或苯胺，并且催化剂2与3-硝基-4-氯苯甲酸十六酯的摩尔比为0.01~0.2。
优选的，S3中所述反应温度为30~80℃，反应压力为0.1~2.0MPa。
优选的，S3中所述钯碳催化剂的重量为3-硝基-4-氯苯甲酸十六酯重量的0.01~0.10倍。
优选的，S3中所述抽滤的温度为-5～20℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明以3-硝基-4-氯苯甲酸为起始原料，原料易得且价格便宜；十六醇用量控制在1.02eq，基本在理论用量，省去了回收的麻烦；
2、本发明使用催化剂反应更彻底、杂质更小，产品一次性合格无需二次精制；
3、本发明加氢还原采用固定床反应器实现了连续化操作，提高了生产安全性与稳定性；
4、本发明产品收率高、纯度高，总收率达95%，产品纯度达99.8%。
附图说明
图1为本发明S1中制备3-硝基-4-氯苯甲酰氯的合成路线示意图；
图2为本发明S2中制备3-硝基-4-氯苯甲酸十六酯的合成路线示意图；
图3为本发明S3中制备3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯的合成路线示意图；
图4为实施例1的3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯成品色谱图；
图5为实施例2的3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯成品色谱图；
图6为实施例3的3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯成品色谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：本实施例提供一种3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯的合成方法，包括以下步骤：
S1：在四口瓶中投入氯化亚砜：178.5g（1.5mol）、3-硝基-4-氯苯甲酸：100.8g（0.5mol），DMF：4g（0.055mol），打开搅拌，缓慢升温至60~65℃，在此温度下保温反应4小时，反应结束，水泵真空脱溶，回收未反应的氯化亚砜，套用至下批反应；然后切换至油泵继续脱除残留的少量氯化亚砜，残余物即为3-硝基-4-氯苯甲酰氯：约109.0g，即中间产物Ⅰ，纯度99.6%，加入二氯乙烷：150g溶解后待用。
S2：在四口瓶中加入十六醇：123.4g（0.51mol）、二氯乙烷：150g和三乙胺：2.02g（0.02mol），升温至60～65℃，缓慢滴加上述中间产物Ⅰ的二氯乙烷溶液，并在此温度下保温反应6小时，取样检测，采用面积归一法，十六醇含量＜0.3%（GC），停止反应，降温析晶，降至5～10℃抽滤，烘干，得到3-硝基-4-氯苯甲酸十六酯：210.2g，即中间产物Ⅱ，纯度99.7%。
S3：在四口烧瓶里加入中间产物Ⅱ和甲醇：600g，升温至50~55℃使其完全溶解待用，固定床管式反应器预先填装好钯碳催化剂：5g，预热至50~55℃，然后分别用泵将溶解的物料和氢气打入固定床反应器中，反应器内压力控制在1.0~1.2MPa，温度控制在70~80℃，出料口取样检测，采用面积归一法，3-硝基-4-氯苯甲酸十六酯含量（HPLC）＜0.1%时视为合格，若不合格，返回至进料口继续反应直至合格。合格物料加入活性炭：4g在50~55℃保温脱色0.5小时，过滤，滤液真空脱溶至有固体析出，然后降温至0～5℃抽滤、烘干，得到3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯：188.0g，纯度99.86%，如图4所示。
实施例2：本实施例提供一种3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯的合成方法，包括以下步骤：
S1：在四口瓶中投入氯化亚砜：178.5g（1.5mol）、3-硝基-4-氯苯甲酸：100.8g（0.5mol），吡啶：6.32g（0.08mol），打开搅拌，缓慢升温至70~75℃，在此温度下保温反应3小时，反应结束，水泵真空脱溶，回收未反应的氯化亚砜，套用至下批反应；然后切换至油泵继续脱除残留的少量氯化亚砜，残余物即为3-硝基-4-氯苯甲酰氯：约109.4g，即中间产物Ⅰ，纯度99.5%，加入四氯乙烯：150g溶解后待用。
S2：在四口瓶中加入十六醇：123.4g（0.51mol）、四氯乙烯：150g和苯胺：2.8g（0.03mol），升温至70～75℃，缓慢滴加上述中间产物Ⅰ的四氯乙烯溶液，并在此温度下保温反应4小时，取样检测，采用面积归一法，十六醇含量＜0.3%（GC），停止反应，降温析晶，降至0～5℃抽滤，烘干，得到3-硝基-4-氯苯甲酸十六酯：210.9g，即中间产物Ⅱ，纯度99.5%。
S3：在四口烧瓶里加入中间产物Ⅱ和甲醇：600g，升温至50~55℃使其完全溶解待用，固定床管式反应器预先填装好钯碳催化剂：7g，预热至50~55℃，然后分别用泵将溶解的物料和氢气打入固定床反应器中，反应器内压力控制在0.8~1.0MPa，温度控制在60~70℃，出料口取样检测，采用面积归一法，3-硝基-4-氯苯甲酸十六酯含量（HPLC）＜0.1%时视为合格，若不合格，返回至进料口继续反应直至合格。合格物料加入活性炭：4g在50~55℃保温脱色0.5小时，过滤，滤液真空脱溶至有固体析出，然后降温至5～10℃抽滤、烘干，得到3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯：187.7g，纯度99.82%，如图5所示。
实施例3：本实施例提供一种3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯的合成方法，包括以下步骤：
S1：在四口瓶中投入氯化亚砜：178.5g（1.5mol）、3-硝基-4-氯苯甲酸：100.8g（0.5mol），三乙胺：7.07g（0.07mol），打开搅拌，缓慢升温至65~70℃，在此温度下保温反应4小时，反应结束，水泵真空脱溶，回收未反应的氯化亚砜，套用至下批反应；然后切换至油泵继续脱除残留的少量氯化亚砜，残余物即为3-硝基-4-氯苯甲酰氯：约110.0g，即中间产物Ⅰ，纯度99.6%，加入1,3-二氯丙烷：150g溶解后待用。
S2：在四口瓶中加入十六醇：123.4g（0.51mol）、1,3-二氯丙烷：150g和苄胺：4.28g（0.04mol），升温至50～60℃，缓慢滴加上述中间产物Ⅰ的1,3-二氯丙烷溶液，并在此温度下保温反应3小时，取样检测，采用面积归一法，十六醇含量＜0.3%（GC），停止反应，降温析晶，降至0～5℃抽滤，烘干，得到3-硝基-4-氯苯甲酸十六酯：211.2g，即中间产物Ⅱ，纯度99.6%。
S3：在四口烧瓶里加入中间产物Ⅱ和甲醇：600g，升温至50~55℃使其完全溶解待用，固定床管式反应器预先填装好钯碳催化剂：10g，预热至50~55℃，然后分别用泵将溶解的物料和氢气打入固定床反应器中，反应器内压力控制在0.5~0.8MPa，温度控制在50~60℃，出料口取样检测，采用面积归一法，3-硝基-4-氯苯甲酸十六酯含量（HPLC）＜0.1%时视为合格，若不合格，返回至进料口继续反应直至合格。合格物料加入活性炭：4g在50~55℃保温脱色0.5小时，过滤，滤液真空脱溶至有固体析出，然后降温至0～5℃抽滤、烘干，得到3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯：188.0g，纯度99.90%，如图6所示。
实施例1-3中，GC中控分析方法：
色谱柱：非极性色谱柱（DB-1MS、30m×0.25mm×0.25um）或等类型柱子；
进样器温度：340℃；
检测器温度：340℃；
柱子温度：70℃（保持3min）→20℃/min → 300℃（保持25min）。
HPLC中控分析方法：
流动相：甲醇：水：三氟乙酸=600：400：1；
色谱柱：Kromasil，C18，5um，4.6×250mm；
检测器：UV=225nm；
流 速：0.8ml/min；
柱 温：30℃。
综上所述，本发明以3-硝基-4-氯苯甲酸为起始原料，原料易得且价格低廉，很适合工业化生产；解决了以往十六醇大大过量需要回收套用的问题；同时，通过合适的催化剂使反应更彻底，杂质小、纯度高，产品无需二次精制；另外，采用固定床管式反应器代替传统的高压釜进行加氢还原连续化反应，既提高了生产安全性，又提高了产能。本发明合成方法的总收率高达95%，产品纯度达99.8%。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在反应器中加入氯化亚砜、3-硝基-4-氯苯甲酸和催化剂1，然后升温进行保温反应，反应结束后先真空脱溶，回收多余的氯化亚砜待下次套用，再用高真空脱去残留的微量氯化亚砜，残余物即为3-硝基-4-氯苯甲酰氯，加入有机溶剂溶解后待用；
S2：将S1得到的3-硝基-4-氯苯甲酰氯溶液滴加到含有十六醇、有机溶剂和催化剂2的反应器中，升温进行酯化反应，在保温反应过程中取样检测，采用面积归一法，当十六醇含量＜0.3%时，停止反应，降温析晶，经抽滤、干燥，得到3-硝基-4-氯苯甲酸十六酯；S1和S2中所述有机溶剂为二氯乙烷、四氯乙烯或1,3-二氯丙烷；S2中所述保温反应的温度为40～100℃，反应时间为2～8小时，抽滤温度为-5～20℃；S2中所述催化剂2为三乙胺、苄胺或苯胺，并且催化剂2与3-硝基-4-氯苯甲酸十六酯的摩尔比为0.01~0.2；
S3：向S2得到的3-硝基-4-氯苯甲酸十六酯加入甲醇升温溶解，用泵打至负载了钯碳催化剂的固定床，在一定温度、压力下进行连续化反应，取样检测，采用面积归一法，当3-硝基-4-氯苯甲酸十六酯含量＜0.1%时，视为合格，不合格回到起始端循环反应直至合格；反应合格后，回收甲醇，降温析晶，抽滤、烘干，得到3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯，S3中所述反应温度为30~80℃，反应压力为0.1~2.0MPa，S3中所述钯碳催化剂的重量为3-硝基-4-氯苯甲酸十六酯重量的0.01~0.10倍，S3中所述抽滤的温度为-5～20℃。
2.根据权利要求1所述的3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯的合成方法，其特征在于：S1中所述催化剂1为DMF或吡啶或三乙胺，并且催化剂1与3-硝基-4-氯苯甲酸的摩尔比为0.01~0.2。
3.根据权利要求1所述的3-氨基-4-氯苯甲酸十六酯的合成方法，其特征在于：S1中所述保温反应温度为30～80℃，反应时间为2～8小时。
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