CN116903486A - 一种4,4'-二氨基二苯甲酮的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种4,4'‑二氨基二苯甲酮的制备方法，包括以对硝基苯甲酰氯和N‑乙酰苯胺为原料，在路易斯酸催化条件下进行傅‑克酰基化反应形成中间体4‑乙酰胺‑4'‑硝基二苯甲酮，然后经脱乙酰基、氢化还原硝基，即得。本发明收率较高，操作简便，反应条件温和，特别是避免了现有工艺中的铬酸酐氧化步骤，对环境更加友好；本发明通过三步反应实现转化，摩尔收率可达89.6％；步骤更加简便，收率更高，条件温和，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种4,4'-二氨基二苯甲酮的制备方法。
背景技术
4,4'-二氨基二苯甲酮，简称DABP，黄色或棕色固体，分子式：C13H12N2O，相对分子量：212.25，熔点：243-247℃，CAS号：611-98-3，结构式如下：
4,4'-二氨基二苯甲酮既可作为医药中间体合成药物分子，又可作为二胺单体合成聚酰胺和聚酰亚胺材料。另外，由于其特有的分子结构，也常用于研究共价有机框架材料和有机发光材料。目前，合成4,4'-二氨基二苯甲酮的方法主要为以乙酰基保护的苯胺为原料，与甲醛反应生成N,N'-二乙酰胺基二苯基甲烷，然后酸性条件用铬酸酐氧化亚甲基生成N,N'-二乙酰胺基二苯甲酮，最后酸性条件下脱乙酰基生成产物。其中在氧化过程中，不但反应生成大量含重金属铬的废水，对环境造成污染，而且铬酸酐本身为一类致癌物质，对生产操作要求较高。还有一些其它合成路线报道，如以二苯基乙酸甲酯或1,1,1-三氯-2,2-二苯基乙烷或二苯基甲烷为原料，经硝酸硝化、铬酸酐氧化、还原硝基三步得到产品；以4,4'-二氯二苯甲烷为原料，经铬酸酐氧化、铜催化氨解反应得到产物。此类反应大都使用相似反应过程，需要铬酸酐氧化，且原料更不易得到。
发明内容
本发明目的是提供一种4,4'-二氨基二苯甲酮的制备方法，以解决现有技术反应生成大量含重金属铬的废水，对环境造成污染，需要铬酸酐进行氧化的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种4,4'-二氨基二苯甲酮的制备方法，包括以下步骤：
S1、将对硝基苯甲酰氯和N-乙酰苯胺在路易斯酸催化条件下进行傅-克酰基化反应得到中间体I；
S2、将步骤S1得到的中间体I脱乙酰基得到中间体Ⅱ；
S3、步骤S2得到的中间体Ⅱ在金属催化下加氢还原，即得4,4'-二氨基二苯甲酮。
优选的，步骤S1中N-乙酰苯胺和对硝基苯甲酰氯的摩尔比为1:1～1.5,N-乙酰苯胺和路易斯酸的摩尔比为1:1～2。
优选的，步骤S1中所述傅-克酰基化反应条件包括温度为20～120℃。
优选的，步骤S1中所述傅-克反应时的路易斯酸为氯化铝、氯化铁、氯化锰、氯化锌、三氟化硼中的一种。
优选的，步骤S1中的溶剂为二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷、氯苯、二氯苯中的一种。
优选的，步骤S2中脱乙酰基时的脱乙酰基试剂包括盐酸、硫酸、氯化亚砜、氢氧化钠、氢氧化钾；所述脱乙酰基试剂的浓度为20％～60％。
优选的，步骤S3中所述金属催化使用的金属催化剂包括钯碳、铂碳、雷尼镍。
优选的，所述金属催化剂的用量与中间体Ⅱ的重量比为0.5％～10％。
优选的，步骤S3中所述加氢还原所用溶剂的溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯中的一种。
优选的，步骤S3中所述加氢还原时反应条件包括温度20～80℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明以对硝基苯甲酰氯和N-乙酰苯胺为原料，在路易斯酸催化条件下进行傅-克酰基化反应形成中间体4-乙酰胺-4'-硝基二苯甲酮，然后经脱乙酰基保护、氢化还原硝基两步，得到最终产品。与现有工艺相比，本发明操作简单，无危险的氧化反应操作，反应条件温和；与现有工艺相比，本发明无含重金属废水生成，对环境更加友好；本发明通过三步反应实现转化，摩尔收率可达89.6％。
综上，本发明操作步骤更加简便，收率更高，特别是避免了现有工艺中的铬酸酐氧化步骤，反应条件温和、对环境更加友好，容易实现工业化生产。
附图说明
图1是本发明实施例1制得的中间体Ⅰ的ESI-MS谱图；
图2是本发明实施例1制得的中间体Ⅱ的ESI-MS谱图；
图3是本发明实施例1制得的4,4'-二氨基二苯甲酮的ESI-MS谱图；
图4是本发明实施例1制得的4,4'-二氨基二苯甲酮的DSC谱图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不以任何方式限制本发明。
下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法、检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法、检测方法等。
本发明提供一种4,4'-二氨基二苯甲酮的合成方法，包括如下步骤：
S1、以对硝基苯甲酰氯和N-乙酰苯胺为原料，与路易斯酸催化条件下进行傅-克酰基化反应形成中间体(I)4-乙酰胺-4'-硝基二苯甲酮，所述的中间体(I)结构式如下：
S2、将步骤S1中得到的中间体(I)在酸、碱等条件下脱乙酰基得到中间体(Ⅱ)4-氨基-4'-硝基二苯甲酮，结构式如下：
S3、将步骤S2得到的中间体(Ⅱ)在钯碳、铂碳或雷尼镍等金属催化下加氢还原，得到成品4,4'-二氨基二苯甲酮，结构式如下：
反应式如下：
步骤S1中，原料为N-乙酰苯胺和对硝基苯甲酰氯，其中N-乙酰苯胺和对硝基苯甲酰氯的摩尔比为1:1～1.5。
步骤S1中，傅-克反应所用的催化剂为氯化铝、氯化铁、氯化锰、氯化锌或三氟化硼等常见路易斯酸中的一种；优选为氯化铝或氯化锌。N-乙酰苯胺与催化剂的摩尔比为1:1～1:2。
步骤S1中，傅-克反应温度为20℃～120℃，优选为30～40℃。
步骤S1中，傅-克反应所用溶剂为二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷、氯苯、二氯苯中的一种，其中优选为二氯甲烷或二氯乙烷。
步骤S2中，脱乙酰基反应为常用脱乙酰基反应条件，可以使用浓盐酸、硫酸、二氯亚砜或者氢氧化钾、氢氧化钾水溶液等；优选为浓盐酸或氢氧化钾水溶液；底物与酸或碱的摩尔当量比例为1：6～20，优选1：8～10，浓度为20％～60％，优选20％～30％。
步骤S3中，氢化还原所用到的催化剂为钯炭、铂炭或者雷尼镍，催化剂用量与中间体Ⅱ的重量比为0.5％～5％。
步骤S3中，氢化还原所用溶剂的溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙酸乙酯、甲苯或二甲苯中的一种，优选为甲醇、乙醇或甲苯。
步骤S3中，氢化还原温度为20～120℃。
实施例1：
步骤(1)：向2L反应瓶中加入N-乙酰苯胺(50.0g，0.370mol)、对硝基苯甲酰氯(75.5g，0.407mol)及600mL二氯甲烷，0～5℃下，边搅拌边分批加入三氯化铝(59.2g，0.444mol)，约0.5小时加完。升温至40℃搅拌6h，HPLC中控反应结束，降至室温。缓慢加入200mL的12％稀盐酸。室温搅拌20min，静置分层，分出有机相，水相加入约100mL二氯甲烷萃取两次。合并有机相加入饱和碳酸钠水溶液洗涤两次，减压蒸馏除去溶剂得淡黄色油状物。加入乙醇重结晶得100.8g淡黄色固体中间体(I)4-乙酰胺-4'-硝基二苯甲酮，纯度99.3％(HPLC)。步骤(1)摩尔收率：95.9％(以N-乙酰苯胺计算)。
将上述产物进行ESI-MS检测，结果见图1，由图1可以看出：ESI-MS显示产物分子量为284。
步骤(2)：将步骤(1)得到的中间体(I)4-乙酰胺-4'-硝基二苯甲酮(95.0g，0.334mol)、37％浓盐酸237mL和甲醇250mL加入1L反应瓶中，回流反应4小时，HPLC中控反应结束，降至室温。减压蒸馏除去甲醇，残液加入氢氧化钠水溶液调节pH值至7～8，大量固体析出。过滤，滤饼用去离子水淋洗，真空干燥得78.6g淡黄色固体中间体(Ⅱ)4-氨基-4'-硝基二苯甲酮，纯度99.0％(HPLC)。步骤(2)摩尔收率：97.1％。
将上述产物进行ESI-MS检测，结果见图2，由图2可以看出：ESI-MS显示产物分子量为242。
步骤(3)：将步骤(2)得到的中间体(Ⅱ)4-氨基-4'-硝基二苯甲酮(75.0g，0.310mol)，500mL乙醇和1.50g的3％钯炭加入1L压力反应釜中。氮气和氢气各置换3次，0.8MPa、70℃下反应约6小时至不吸氢，保温保压约30分钟。泄压，开釜过滤除去催化剂。滤液降至室温，大量黄色晶体析出，过滤，滤饼使用少量乙醇淋洗，湿品60℃真空干燥8小时，得亮黄色固体最终成品63.3g，如图4所示，熔点242.8～243.5℃，纯度99.5％，步骤(3)摩尔收率：96.3％。三步总摩尔收率为：89.6％。
将上述产物进行ESI-MS检测，结果见图3，由图3可以看出：ESI-MS显示产物分子量为212。
实施例2：
步骤(1)：向2L反应瓶中加入N-乙酰苯胺(65.0g，0.481mol)、对硝基苯甲酰氯(107.1g，0.577mol)及650mL二氯乙烷，0～5℃下，边搅拌边分批加入三氯化铁(93.6g，0.577mol)，约1小时加完。升温至60℃，反应8h，HPLC中控反应结束，降至室温。过滤除去不溶物，将滤液缓慢倒入到400mL的去离子水中。静置分层，分出有机相，水相用100mL二氯乙烷萃取两次。合并有机相加入饱和碳酸钠水溶液洗涤两次，减压蒸馏除去溶剂得黄色油状物。加入乙醇重结晶得118.8g淡黄色固体中间体(I)4-乙酰胺-4'-硝基二苯甲酮，纯度99.1％(HPLC)。步骤(1)摩尔收率：86.9％(以N-乙酰苯胺计算)。
步骤(2)：将560mL的20％硫酸加入到1L反应瓶中，降至0～5℃，边搅拌边将步骤(1)得到的中间体(I)4-乙酰胺-4'-硝基二苯甲酮(110.0g，0.387mol)分批加入到硫酸中，控制温度不超过10℃，约1小时加完，升温至60摄氏度反应2小时，HPLC中控反应结束，降至室温。缓慢加入10％氢氧化钠水溶液调节pH值至7～9，加入二氯甲烷萃取三次，合并有机相，加入氯化钠饱和溶液洗，浓缩除去溶剂得89.4g淡黄色固体中间体(Ⅱ)4-氨基-4'-硝基二苯甲酮，纯度99.2％(HPLC)。步骤(2)摩尔收率：95.4％。
步骤(3)：将步骤(2)得到的中间体(Ⅱ)4-氨基-4'-硝基二苯甲酮(85.0g，0.351mol)，510mL甲苯和1.70g的3％钯炭加入1L压力反应釜中。使用氮气和氢气各置换3次，0.8MPa、100℃下反应约4小时至不吸氢，保温保压约30分钟。泄压，开釜过滤除去催化剂。滤液降至室温，大量黄色晶体析出，过滤，滤饼使用少量甲苯淋洗，湿品60℃真空干燥8小时，得亮黄色固体最终成品71.9g，纯度99.4％，步骤(3)摩尔收率：96.5％。三步总摩尔收率为：80.0％。
实施例3：
步骤(1)：向2L反应瓶中加入N-乙酰苯胺(50.0g，0.370mol)、对硝基苯甲酰氯(78.9g，0.425mol)及800mL二氯乙烷，0～5℃下，边搅拌边分批加入氯化锌(60.5g，0.444mol)，约0.5小时加完。80℃下反应6.5h，HPLC中控反应结束，降至室温。经硅藻土过滤除去不溶物，将滤液加入到400mL的去离子水中。静置分层，分出有机相，水相用100mL二氯乙烷萃取两次。合并有机相，用饱和碳酸钠水溶液洗涤两次，减压蒸馏除去溶剂得黄色油状物。加入乙醇重结晶得99.7g淡黄色固体中间体(I)4-乙酰胺-4'-硝基二苯甲酮，纯度99.0％(HPLC)。步骤(1)摩尔收率：94.8％(以N-乙酰苯胺计算)。
步骤(2)：将步骤(1)得到的中间体(I)4-乙酰胺-4'-硝基二苯甲酮(90.0g，0.317mol)、650mL纯化水和650mL乙醇加入到2L反应瓶中，边搅拌便加入176.9g氢氧化钾，升温至85摄氏度反应2小时，HPLC中控反应结束，降至室温。减压蒸馏除去大部分乙醇，加入二氯甲烷萃取三次，合并有机相，加入饱和氯化钠水溶液洗涤有机相，浓缩除去溶剂得73.9g淡黄色固体中间体(Ⅱ)4-氨基-4'-硝基二苯甲酮，纯度99.6％(HPLC)。步骤(2)摩尔收率：96.4％。
步骤(3)：将步骤(2)得到的中间体(Ⅱ)4-氨基-4'-硝基二苯甲酮(70.0g，0.289mol)，420mL甲苯和1.05g的5％铂炭加入1L压力反应釜中。氮气和氢气各置换3次，0.8MPa、100℃下反应约3小时至不吸氢，保温保压约30分钟。泄压，开釜过滤除去催化剂。滤液降至室温，大量黄色晶体析出，过滤，滤饼使用少量甲苯淋洗，湿品60℃真空干燥8小时，得亮黄色固体最终成品60.2g，纯度99.7％，步骤(3)摩尔收率：98.2％。三步总摩尔收率为：89.7％。
对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种4,4'-二氨基二苯甲酮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将对硝基苯甲酰氯和N-乙酰苯胺在路易斯酸催化条件下进行傅-克酰基化反应得到中间体I；
S2、将步骤S1得到的中间体I脱乙酰基得到中间体Ⅱ；
S3、步骤S2得到的中间体Ⅱ在金属催化下加氢还原，即得4,4'-二氨基二苯甲酮。
2.根据权利要求1所述4,4'-二氨基二苯甲酮的制备方法，其特征在于，步骤S1中N-乙酰苯胺和对硝基苯甲酰氯的摩尔比为1:1～1.5,N-乙酰苯胺和路易斯酸的摩尔比为1:1～2。
3.根据权利要求1所述4,4'-二氨基二苯甲酮的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述傅-克酰基化反应条件包括温度为20～120℃。
4.根据权利要求1所述4,4'-二氨基二苯甲酮的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述傅-克反应时的路易斯酸为氯化铝、氯化铁、氯化锰、氯化锌、三氟化硼中的一种。
5.根据权利要求1所述4,4'-二氨基二苯甲酮的制备方法，其特征在于，步骤S1中的溶剂为二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷、氯苯、二氯苯中的一种。
6.根据权利要求1所述4,4'-二氨基二苯甲酮的制备方法，其特征在于，步骤S2中脱乙酰基时的脱乙酰基试剂包括盐酸、硫酸、氯化亚砜、氢氧化钠、氢氧化钾；所述脱乙酰基试剂的浓度为20％～60％。
7.根据权利要求1所述4,4'-二氨基二苯甲酮的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述金属催化使用的金属催化剂包括钯碳、铂碳、雷尼镍。
8.根据权利要求7所述4,4'-二氨基二苯甲酮的制备方法，其特征在于，所述金属催化剂的用量与中间体Ⅱ的重量比为0.5％～10％。
9.根据权利要求1所述4,4'-二氨基二苯甲酮的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述加氢还原所用溶剂的溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯中的一种。
10.根据权利要求1所述4,4'-二氨基二苯甲酮的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述加氢还原时反应条件包括温度20～80℃。
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