CN1332936C

CN1332936C - 一种酰基芳胺的合成方法

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Publication number: CN1332936C
Application number: CNB2005100617002A
Authority: CN
Inventors: 杜晓华; 徐振元
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2025-11-25
Also published as: CN1775745A

Abstract

本发明提供了一种由硝基芳烃和羧酸(包括一元酸和二元酸)合成酰基芳胺的方法，所述的方法是由硝基芳烃与一元羧酸或二元羧酸，在赤磷和碘或碘化物的存在下于20～200℃下反应1～20h，再经分离纯化得到所述的酰基芳胺化合物；所述的硝基芳烃、羧酸、赤磷、碘化物物质的量之比为1∶1～10∶1～3∶0.01～0.1。该方法适用于3，4-二氯-N-丙酰基苯胺及系列酰基芳胺和环二酰亚胺的合成，本发明主要优点在于直接使用硝基芳烃和羧酸为原料一步合成，不需要额外使用氯化亚砜、三氯化磷及三氯氧磷等酰氯化试剂和脱水剂，也不需要使用任何缚酸剂。

Description

一种酰基芳胺的合成方法

(一)技术领域

本发明涉及一种酰基芳胺的合成方法。

(二)背景技术

酰基芳胺类化合物广泛应用于医药、农药、染料、材料等领域，如医药环丙沙星、杀菌剂灭锈胺和除草剂敌稗(3，4-二氯-N-丙酰苯胺)等。

酰基芳胺类化合物的合成方法(黄宪等，《新编有机合成化学》，472)通常是用芳胺与相应的羧酸(共沸脱水或在脱水剂存在下)、酰氯或酸酐进行反应。

这些方法首先需要制备相应的芳胺。芳胺通常由硝基芳烃还原得到，采用的方法有金属(铁、锌、锡等)还原法、硫化碱还原法和催化加氢法等，其中金属还原法和硫化碱还原法原子经济性差、三废多、环境污染严重，催化加氢法是相对清洁的合成方法，但需要较高的反应压力和特定的催化剂，有时需要使用钯、铂、钌等贵金属催化剂。

由芳胺与酰氯或酸酐反应合成酰基芳胺类化合物，通常需要无机碱(如氢氧化钠、碳酸钾等)或有机碱(如三乙胺、吡啶等)作为催化剂和缚酸剂。其中酰氯反应活性更好，应用更广泛。酰氯由羧酸与酰氯化试剂反应来制备，酰氯化试剂通常有氯化亚砜、三氯化磷、光气等，其中氯化亚砜应用最多，酰氯化过程要产生大量的氯化氢和二氧化硫气体，对环境的危害较大。

由芳胺和羧酸共沸脱水仅限于合成甲酰胺、乙酰胺等易合成的化合物，更多的时候需要在化学计量的酰氯化试剂(三氯化磷等)和缚酸剂存在下进行。

上述合成方法步骤较多，需要使用较多的溶剂和助剂，副产物较多，存在较大的环境危害。

目前，还没有文献报道直接使用硝基芳烃和羧酸一步合成酰基芳胺的方法。

(三)发明内容

本发明是为了提供一种直接使用硝基芳烃和羧酸一步合成酰基芳胺的方法。

本发明解决现有技术问题采用的技术方案是：一种酰基芳胺的合成方法，所述的方法是由结构式如(I)所示的硝基芳烃与结构式如(II)所示的一元羧酸或结构式如(III)所示的二元羧酸，在赤磷和碘或碘化物的存在下于20～200℃下反应1～20h，再经分离纯化得到如(IV)或(V)所示的酰基芳胺化合物；所述的硝基芳烃、羧酸、赤磷、碘或碘化物物质的量之比为1∶1～1 0∶1～3∶0.01～0.1；

式(I)、式(II)、式(III)、式(IV)、式(V)中，R₁、R₂各自为H、或含1～4个碳原子的烷基、或卤素、或甲氧基、或乙氧基、或乙酰基、或氰基、或羟基或三氟甲基；R₃为含1～12碳原子的烃基、卤代烃基或苯基；n为1～8的整数。

反应时间与反应物种类和配比、反应温度、催化剂(碘)用量等因素有关，一般在1～20h之间。

硝基芳烃和羧酸(包括一元酸和二元酸)的物质的量比为1∶1～10，羧酸适当过量有利于提高硝基芳烃的转化率和选择性，以1∶4～5为佳，进一步增加羧酸用量对反应进程和结果没有明显影响。

硝基芳烃与一元酸反应时得到如通式(IV)所示的酰基芳胺，反应式如下：

硝基芳烃与二元酸反应时得到如通式(V)所示的芳基环状酰亚胺，反应式如下：

所述的碘或碘化物为下式之一或其两种或两种以上的混合物：①氢碘酸；②碘化钾；③碘化钠；④碘化铵；⑤碘化铜；⑥碘化亚铜；⑦碘化钐；⑧碘化钙；⑨碘。

硝基芳烃和赤磷的物质的量比为1∶1～3，赤磷适当过量有利于提高硝基芳烃的转化率，以1∶1.5～2为佳，进一步增加赤磷用量对反应进程和结果没有明显影响。

硝基芳烃和碘或化物的摩尔比为1∶0.01～0.1，碘或碘化物的用量为催化量，适当提高碘或碘化物用量有利于加快反应速度和提高反应选择性。

所述的硝基芳烃、羧酸、赤磷、碘或碘化物物质的量之比为1∶4～5∶1.5～2∶0.01～0.1。加料顺序对反应结果没有明显影响，只需将上述物料搅拌均匀。

所述的反应可在20～200℃下进行，优选在80～150℃下进行。不同的硝基芳烃与不同的羧酸反应具有不同的最佳反应温度。

所述的R₁或R₂为羟基时，所得酰基芳胺化合物进一步与羧酸进行酯化反应得到酯化的酰基芳胺。

反应结束后，根据反应物的不同可采用蒸馏、萃取、水洗、中和、重结晶、层析等常用的后处理方法来分离和提纯产物。

具体的，所述的分离纯化步骤可如下：将所得酰基芳胺化合物冷却至室温，倒入冰水中，用甲苯萃取，有机层依次用水、10％碳酸氢钠溶液和水洗涤，无水硫酸镁干燥，脱溶，即得所述的酰基芳胺化合物固体。

通常的，所述方法不需要使用溶剂和其它助剂，所述反应也可在惰性溶剂中进行，所述的惰性溶剂为下列之一：①苯、②甲苯、③二甲苯、④氯苯、⑤二氯苯、⑥二甲基甲酰胺、⑦二甲基亚砜、⑧二甲基咪唑烷酮。

所述的酰基芳胺为3，4-二氯-N-丙酰基苯胺，所述的方法是由3，4-二氯硝基苯与丙酸，在赤磷和碘存在下于110℃下反应6h，得到3，4-二氯-N-丙酰基苯胺；所述硝基芳烃、羧酸、赤磷、碘物质的量之比为1∶4∶2∶0.08。

本发明所述的酰基芳胺的合成方法的有益效果主要体现在：(1)以往的方法都需要先将硝基芳烃还原成芳胺，往往是采用催化加氢的方法进行还原，需要较高压力和特定催化剂甚至是贵金属催化剂，需要耗费大量能源，成本也较高，而本发明所述方法合成路线短，直接使用硝基芳烃为原料，减少了能耗、降低了成本；(2)直接使用羧酸反应，而不需要额外使用氯化亚砜、三氯化磷及三氯氧磷等酰氯化试剂和脱水剂，也不需要使用条件温和，产物纯度高；(4)操作安全，三废少、危害小。

(四)具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1：3，4-二氯-N-丙酰基苯胺的合成

于50mL三口烧瓶中加入3，4-二氯硝基苯(1.92g，10mmol)、丙酸(3.0g，40mmol)、赤磷(6.2g，20mmol)和碘(0.2g，0.8mmol)，升温至110℃，搅拌反应6h，冷却至室温，倒入冰水中，用甲苯萃取，有机层依次用水、10％碳酸氢钠溶液和水洗涤，无水硫酸镁干燥，脱溶，得淡黄色固体2.16g，含量96.5％，收率95.4％。熔点92～94℃，MS(m/z)：217(M⁺)。

实施例2～10：不同取代N-丙酰基苯胺的合成

参照实施例1的方法，用各种不同取代的硝基苯替代3，4-二氯硝基苯，摩尔用量和其它反应条件与实施例1相同，合成了不同取代N-丙酰苯胺，结果如表1。

表1：不同取代N-丙酰基苯胺的合成

实施例10：

参照实施例1的方法，用4-羟基硝基苯替代3，4-二氯硝基苯，丙酸用量为50mmol，其它反应物用量及反应条件与实施例1相同，羟基被丙酸酯化，得到4-丙酯基-N-丙酰基苯胺固体1.91，含量95.8％，收率82.6％，MS(m/z)：221(M⁺)。

实施例11～17：

参照实施例1的方法，用各种一元酸或二元酸替代丙酸，摩尔用量和其它反应条件与实施例1相同，合成了不同的N-酰基-3，4-二氯苯胺和环二酰亚胺，结果如表2。

表2：各种酰基芳胺的合成

实施例17：

参照实施例1的方法，用HO₂C(CH₂)₃CO₂H替代丙酸，摩尔用量和其它反应

O

Cl N

条件与实施例1相同，得到 Cl O 固体2.48g，含量95.1％，收率91.3％，MS(m/z)：257(M⁺)。

实施例18～24：

参照实施例1的方法，改变催化剂碘化合物的用量和种类，其它反应条件与实施例1相同，合成3，4-二氯-N-丙酰基苯胺，结果如表3。

表3：催化剂用量和种类对反应的影响

实施例	催化剂		反应时间	转化率％	选择性％
	催化剂					种类(摩尔比)	用量(g)
	18	I₂				种类(摩尔比)	用量(g)	0.03	6h	76.1	89.6
19	18	I₂	I₂	0.12	6h	99.8	92.8	0.03	6h	76.1	89.6
19	20	I₂	I₂	0.12	6h	99.8	92.8	0.25	6h	100	95.6
21	20	I₂	KI	0.18	6h	99.4	93.1	0.25	6h	100	95.6
21	22	NaI	KI	0.18	6h	99.4	93.1	0.20	6h	98.9	93.7
23	22	NaI	KI/I₂(1∶1)	0.15	6h	99.5	92.9	0.20	6h	98.9	93.7
23	24	-	KI/I₂(1∶1)	0.15	6h	99.5	92.9	0	24h	＜0.5	-

实施例25～28：

参照实施例1的方法，改变赤磷的用量，其它反应条件与实施例1相同，合成3，4-二氯-N-丙酰基苯胺，结果如表4。

表4：赤磷用量对反应的影响

实施例	赤磷(g)	反应时间	转化率％	选择性％
实施例	赤磷(g)	反应时间	转化率％	选择性％	25	0.37	6h	69.0	90.7
26	0.45	6h	85.9	89.2	25	0.37	6h	69.0	90.7
26	0.45	6h	85.9	89.2	27	0.62	6h	99.9	96.1
28	0.70	6h	100	95.6	27	0.62	6h	99.9	96.1

实施例29～32：

参照实施例1的方法，改变丙酸的用量，其它反应条件与实施例1相同，合成3，4-二氯-N-丙酰基苯胺，结果如表5。

表5：丙酸用量对反应的影响

实施例	丙酸(g)	反应时间	转化率％	选择性％
实施例	丙酸(g)	反应时间	转化率％	选择性％	29	0.81	6h	98.6	57.5
30	1.62	6h	99.9	82.1	29	0.81	6h	98.6	57.5
30	1.62	6h	99.9	82.1	31	3.24	6h	99.8	95.3
32	4.86	6h	99.8	95.7	31	3.24	6h	99.8	95.3

Claims

1.一种酰基芳胺的合成方法，其特征在于所述的方法是由结构式如(I)所示的硝基芳烃与结构式如(II)所示的一元羧酸或结构式如(III)所示的二元羧酸，在赤磷和碘或碘化物的存在下于20～200℃下反应1～20h，再经分离纯化得到如(IV)或(V)所示的酰基芳胺化合物；所述的硝基芳烃、羧酸、赤磷、碘或碘化物物质的量之比为1∶1～10∶1～3∶0.01～0.1；

R₃-COOH(II)HOOC-(CH₂)_n-COOH(III)

式(I)、式(II)、式(III)、式(IV)、式(V)中，R₁、R₂各自为H、或含1～4个碳原子的烷基、或卤素、或甲氧基、或乙氧基、或乙酰基、或氰基、或羟基或三氟甲基；

R₃为含1～12碳原子的烃基、卤代烃基；

n为1～8的整数。

2.如权利要求1所述的酰基芳胺的合成方法，其特征在于所述的碘或碘化物为下式之一或其两种或两种以上的混合物：

①氢碘酸；②碘化钾；③碘化钠；④碘化铵；⑤碘化铜；⑥碘化亚铜；⑦碘化钐；⑧碘化钙；⑨碘。

3.如权利要求2所述的酰基芳胺的合成方法，其特征在于所述的硝基芳烃、羧酸、赤磷、碘或碘化物物质的量之比为1∶4～5∶1.5～2∶0.01～0.1。

4.如权利要求3所述的酰基芳胺的合成方法，其特征在于所述的反应在80～150℃下进行。

5.如权利要求1所述的酰基芳胺的合成方法，其特征在于所述的分离纯化步骤如下：将所得酰基芳胺化合物冷却至室温，倒入冰水中，用甲苯萃取，有机层依次用水、10％碳酸氢钠溶液和水洗涤，无水硫酸镁干燥，脱溶，即得所述的酰基芳胺化合物固体。

6.如权利要求1所述的酰基芳胺的合成方法，其特征在于所述的酰基芳胺为3，4-二氯-N-丙酰基苯胺，所述的方法是由3，4-二氯硝基苯与丙酸，在赤磷和碘存在下于110℃下反应6h，得到3，4-二氯-N-丙酰基苯胺；所述硝基芳烃、羧酸、赤磷、碘物质的量之比为1∶4∶2∶0.08。

7.如权利要求1～6之一所述的酰基芳胺的合成方法，其特征在于所述的反应在惰性溶剂中进行，所述的惰性溶剂为下列之一：①苯、②甲苯、③二甲苯、④氯苯、⑤二氯苯、⑥二甲基甲酰胺、⑦二甲基亚砜、⑧二甲基咪唑烷酮。