CN1800160A - 3－氨基－4－烷胺基苯甲砜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的3－氨基－4－烷胺基苯甲砜的制备方法，依次包括如下步骤：首先以对氯苯磺酰氯为原料，在碳酸氢盐存在下，用亚硫酸盐将其还原为对氯苯亚磺酸盐，以烷基磺酸为催化剂，与卤代乙酸经缩合脱羧反应生成对氯苯甲砜，然后在混酸中硝化制得4－氯－3－硝基苯甲砜；再用烷基取代的胺在醇中进行亲核取代反应制得4－烷胺基－3－硝基苯甲砜，最后用还原剂将硝基还原制得3－氨基－4－烷胺基苯甲砜。采用本发明方法制备3－氨基－4－烷胺基苯甲砜反应条件温和，产品纯度高，收率高，且生产成本可大幅度下降。
Description
技术领域
本发明涉及合成荧光增白剂类中间体化合物3-氨基-4-烷胺基苯甲砜的制备方法。
背景技术
现有3-氨基-4-烷胺基苯甲砜的主要制备方法是用连二亚硫酸钠将4-甲胺基3-硝基苯甲砜还原成3-氨基-4-烷胺基苯甲砜(Dyes andPigments(1989)，11(2)，147-161)，此方法的缺点是还原收率低，只有52％，副产物较多，对环境有污染，并且原料来源困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种三废少、高收率、低成本和产品质量稳定的制备3-氨基-4-烷胺基苯甲砜的方法。
本发明的3-氨基-4-烷胺基苯甲砜的制备方法，依次包括如下步骤：
第一步以对氯苯磺酰氯为原料，在碳酸氢盐存在下，以水为溶剂，用亚硫酸盐还原，碳酸氢盐与对氯苯磺酰氯的摩尔比为2～4∶1，亚硫酸盐与对氯苯磺酰氯的摩尔比为1～1.5∶1，于60～90℃下反应2～3h，制得对氯苯亚磺酸盐；
第二步以烷基磺酸为催化剂，对氯苯亚磺酸盐与卤代乙酸经缩合脱羧反应，于90～回流温度下生成对氯苯甲砜，卤代乙酸与对氯苯磺酰氯的摩尔比为1～1.5∶1，烷基磺酸用量为卤代乙酸重量的5～50％；
第三步以浓硫酸和发烟硝酸为混酸，在20～60℃下，将对氯苯甲砜硝化制得4-氯-3-硝基苯甲砜，浓硫酸用量为对氯苯甲砜重量的50～200％，发烟硝酸用量为对氯苯甲砜重量的70～200％；
第四步以醇为溶剂，用烷基取代的胺对4-氯-3-硝基苯甲砜于60～80℃下进行亲核取代反应制得4-烷胺基-3-硝基苯甲砜，烷基取代的胺与对4-氯-3-硝基苯甲砜的摩尔比为1.1～3.2∶1；
第五步用还原铁粉或含硫化合物将4-烷胺基-3-硝基苯甲砜中的硝基还原制得3-氨基-4-烷胺基苯甲砜，其中还原铁粉与4-烷胺基-3-硝基苯甲砜的摩尔比为2.3～4.5∶1，含硫化合物与4-烷胺基-3-硝基苯甲砜的摩尔比为1.0～3.2∶1；或者用催化剂与液态供氢体将4-烷胺基-3-硝基苯甲砜中的硝基还原制得3-氨基-4-烷胺基苯甲砜，催化剂用量为4-烷胺基-3-硝基苯甲砜重量的2～15％，液态供氢体的用量是4-烷胺基-3-硝基苯甲砜重量的20～100％；或者在醇类、卤代烃或芳烃溶剂中催化氢化将4-烷胺基-3-硝基苯甲砜中的硝基还原制得3-氨基-4-烷胺基苯甲砜，催化剂用量为4-烷胺基-3-硝基苯甲砜重量的2～15％。
具体合成路线如下：
式中，R1和R2结构具体见下表
| R1 | R2 |
| H | CH3 |
| CH3 | CH3 |
| H | CH3CH2 |
| CH3CH2 | CH3CH2 |
| H | CH3CH2CH2 |
| H | (CH3)2CH |
| H | CH3CH2CH2CH2 |
本发明制备方法中第一步所用的碳酸氢盐是碳酸氢钠或碳酸氢钾；所用的亚硫酸盐是亚硫酸钠或亚硫酸钾。第二步缩合反应所用烷基磺酸催化剂为甲磺酸、乙磺酸、苯磺酸或对甲苯磺酸；所用的卤代乙酸是氯代乙酸或溴代乙酸。第三步硝化反应优选反应温度为30～45℃。第四步反应中所用的烷基取代的胺是甲胺、二甲胺、乙胺、二乙胺、正丙胺异丙胺或正丁胺；所用的溶剂醇是甲醇或乙醇。第五步还原反应中所用的含硫化合物是硫化钠、硫氢化钠或二硫化钠；催化剂与液态供氢体还原中催化剂是Raney镍或5～10％钯炭，液态供氢体是水合肼或无水甲酸铵。在醇类、卤代烃或芳烃溶剂中催化氢化的催化剂是Raney镍或5～10％钯炭；溶剂醇类是甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇或叔丁醇，卤代烃是二氯甲烷、氯仿、四氯化碳或1，2-二氯乙烷，芳烃是苯、甲苯或氯苯。
采用本发明的制备方法，合成对氯苯甲砜时以烷基磺酸为催化剂，用卤代乙酸进行缩合脱羧反应收率高，三废少，条件比较温和；还原反应用不同的催化剂均可高收率还原硝基制得3-氨基-4-烷胺基苯甲砜，产品的纯度高，反应条件温和，且生产成本可大幅度下降。
具体实施方式
实施例1
第一步对氯苯亚磺酸钠的合成
向2000ml四口烧瓶中加入无水亚硫酸钠144g(1.14mol)，水820ml，无水碳酸氢钠240g(2.86mol)，油浴升温至70℃，加入对氯苯磺酰氯233.6g(1.11mol)，保温在70～80℃，搅拌反应2.5小时，降至室温，直接用于下一步反应。
第二步对氯苯甲砜的合成
向上一步反应液中，加入氯乙酸127.5g(1.3mol)，对甲苯磺酸18g，油浴升温至105℃，回流反应8小时，至反应液中不再有气泡鼓出，反应完毕，用冰水浴冷却，抽滤，水洗三次，干燥，得白色颗粒状固体对氯苯甲砜193.2g，mp：95～96℃，收率91.6％。
第三步4-氯-3-硝基苯甲砜的合成
将浓硫酸60ml(110.4g，1.13mol)缓慢加到发烟硝酸100ml(154g，2.44mol)中，配制成混酸，降温至20℃，缓慢加入对氯苯甲砜148g(0.777mol)，机械搅拌，控温30℃继续反应40min，将反应产物倒入装有冰水的烧杯中，然后用30％氢氧化钠溶液中和反应液至碱性，抽滤，干燥，用乙醇重结晶，得到浅黄色固体4-氯-3-硝基苯甲砜160.5g，mp：121.5～122.5℃，收率87.7％。
第四步4-甲胺基-3-硝基苯甲砜的合成
向1000ml四口烧瓶中加入4-氯-3-硝基苯甲砜91.4g(0.388mol)，乙醇160ml，机械搅拌，油浴升温至50℃，滴加甲胺水溶液70ml(40％)，约0.5h滴毕，控制反应温度50-60℃，继续搅拌2～3h，反应液逐渐变为黄色，反应完毕，冷却至室温，抽滤，烘干，得亮黄色固体4-甲胺基-3-硝基苯甲砜86.7g，mp：190～192℃，收率96.9％。
第五步3-氨基-4-甲胺基苯甲砜的合成
将4-甲胺基-3-硝基苯甲砜23g(0.1mol)，还原铁粉19.6g(0.35mol)加到100ml 95％乙醇中，加入5ml浓盐酸，加热至回流，反应8小时，反应完毕，趁热抽滤，滤饼用50ml 95％乙醇漂洗两次，合并滤液，浓缩，得紫色片状晶体3-氨基-4-甲胺基苯甲砜14g，收率：70％，mp：98～99℃。
实施例2
第一步对氯苯亚磺酸钠的合成
向2000ml四口烧瓶中加入无水亚硫酸钾181.7g(1.15mol)，水820ml，无水碳酸氢钾300g(3.0mol)，油浴升温至70℃，加入对氯苯磺酰氯233.6g(1.11mol)，保温在70～80℃，搅拌反应2小时，降至室温，直接用于下一步反应。
第二步对氯苯甲砜的合成
向上一步反应液中，加入溴乙酸154.3g(1.11mol)，对甲苯磺酸18g，油浴升温至90℃，其余同实施例1第二步，得白色颗粒状固体对氯苯甲砜。
第三步4-氯-3-硝基苯甲砜的合成
将浓硫酸40.5ml(74.5g)缓慢加到发烟硝酸192.2ml(296g)中，配制成混酸，降温至20℃，缓慢加入对氯苯甲砜148g(0.777mol)，机械搅拌，其余同实施例1第三步，得到浅黄色固体4-氯-3-硝基苯甲砜。
第四步4-甲胺基-3-硝基苯甲砜的合成
向1000ml四口烧瓶中加入4-氯-3-硝基苯甲砜91.4g(0.388mol)，乙醇150ml，机械搅拌，油浴升温至50℃，滴加甲氨水溶液90.2ml(40％)，其余同实施例1第四步，得亮黄色固体4-甲胺基-3-硝基苯甲砜。
第五步3-氨基-4-甲胺基苯甲砜的合成
将4-甲胺基-3-硝基苯甲砜23g(0.1mol)，硫化钠14g(0.18mol)加到100ml水中，加热至回流，反应8小时，反应完毕，趁热抽滤，滤饼用50ml水漂洗两次，合并滤液，浓缩，得3-氨基-4-甲胺基苯甲砜。
实施例3
第一步对氯苯亚磺酸钠的合成
向2000ml四口烧瓶中加入无水亚硫酸钠153.8g(1.22mol)，水850ml，无水碳酸氢钠186.5g(2.22mol)，油浴升温至70℃，加入对氯苯磺酰氯233.6g(1.11mol)，保温在85～90℃，搅拌反应3小时，降至室温，直接用于下一步反应。
第二步对氯苯甲砜的合成
向上一步反应液中，加入氯乙酸131.1g(1.39mol)，甲磺酸20g，油浴升温至回流，其余同实施例1第二步，得白色颗粒状固体对氯苯甲砜。
第三步4-氯-3-硝基苯甲砜的合成
将浓硫酸64.5ml(118.7g)缓慢加到发烟硝酸163.4ml(251.6g)中，配制成混酸，降温至20℃，缓慢加入对氯苯甲砜148g(0.777mol)，机械搅拌，其余同实施例1第三步，得到浅黄色固体4-氯-3-硝基苯甲砜。
第四步4-二乙胺基-3-硝基苯甲砜的合成
向1000ml四口烧瓶中加入4-氯-3-硝基苯甲砜91.4g(0.388mol)，乙醇160ml，机械搅拌，油浴升温至50℃，滴加二乙胺56.6g(0.62mol)，其余同实施例1第四步，得4-二乙胺基-3-硝基苯甲砜。
第五步3-氨基-4-二乙胺基苯甲砜的合成
将4-二乙胺基-3-硝基苯甲砜27.2g(0.1mol)，1.0g 10％Pd/C，水合肼18g(85％)加到100ml乙醇中，加热至回流，反应8小时，反应完毕，趁热抽滤，滤饼用50ml水漂洗两次，合并滤液，浓缩，得3-氨基-4-二乙胺基苯甲砜。
实施例4
第一步对氯苯亚磺酸钠的合成
向2000ml四口烧瓶中加入无水亚硫酸钠167.6g(1.33mol)，水900ml，无水碳酸氢钠279.7g(3.33mol)，油浴升温至70℃，加入对氯苯磺酰氯233.6g(1.11mol)，保温在70～75℃，搅拌反应2.5小时，降至室温，直接用于下一步反应。
第二步对氯苯甲砜的合成
向上一步反应液中，加入氯乙酸139.9g(1.48mol)，甲磺酸10g，油浴升温至回流，其余同实施例1第二步，得白色颗粒状固体对氯苯甲砜。
第三步4-氯-3-硝基苯甲砜的合成
将浓硫酸96.5ml(177.6g)缓慢加到发烟硝酸125ml(192.5g)中，配制成混酸，其余同实施例1第三步，得到浅黄色固体4-氯-3-硝基苯甲砜。
第四步4-正丙胺基-3-硝基苯甲砜的合成
向1000ml四口烧瓶中加入4-氯-3-硝基苯甲砜91.4g(0.388mol)，乙醇160ml，机械搅拌，油浴升温至50℃，滴加正丙胺36.6g(0.62)，约0.5h滴毕，其余同实施例1第四步，得4-正丙胺基-3-硝基苯甲砜。
第五步3-氨基-4-正丙胺基苯甲砜的合成
将4-正丙胺基-3-硝基苯甲砜25.8g(0.1mol)，100ml无水乙醇，投入到高压釜中，加入2.3g Raney镍，充氢气至压力达10Mpa，反应10小时，至压力不再降低，反应完毕，抽滤，滤饼用50ml无水乙醇漂洗两次，合并滤液，浓缩，得3-氨基-4-正丙胺基苯甲砜。
实施例5
第一步对氯苯亚磺酸钠的合成
向2000ml四口烧瓶中加入无水亚硫酸钠181.4g(1.44mol)，水1000ml，无水碳酸氢钠325.9g(3.88mol)，油浴升温至70℃，加入对氯苯磺酰氯233.6g(1.11mol)，保温在65～70℃，搅拌反应3小时，降至室温，直接用于下一步反应。
第二步对氯苯甲砜的合成
向上一步反应液中，加入氯乙酸146.5g(1.55mol)，苯磺酸30g，油浴升温至回流，其余同实施例1第二步，得白色颗粒状固体对氯苯甲砜。
第三步4-氯-3-硝基苯甲砜的合成
将浓硫酸144.8ml(266.4g)缓慢加到发烟硝酸76.7ml(118.1g)中，配制成混酸，其余同实施例1第三步，得到浅黄色固体4-氯-3-硝基苯甲砜。
第四步4-正丁胺基-3-硝基苯甲砜的合成
向1000ml四口烧瓶中加入4-氯-3-硝基苯甲砜91.4g(0.388mol)，乙醇160ml，机械搅拌，油浴升温至50℃，滴加正丁胺34.3ml(0.47mol)，其余同实施例1第四步，得4-正丁胺基-3-硝基苯甲砜。
第五步3-氨基-4-正丁胺基苯甲砜的合成
将4-正丁胺基-3-硝基苯甲砜27.2g(0.1mol)，100ml无水乙醇，投入到高压釜中，加入2.2g 5％Pd/C，充氢气至压力达8Mpa，反应10小时，至压力不再降低，反应完毕，抽滤，滤饼用50ml无水乙醇漂洗两次，合并滤液，浓缩，得3-氨基-4-正丁胺基苯甲砜。
Claims (8)
1. 3-氨基-4-烷胺基苯甲砜的制备方法，依次包括如下步骤：
第一步以对氯苯磺酰氯为原料，在碳酸氢盐存在下，以水为溶剂，用亚硫酸盐还原，碳酸氢盐与对氯苯磺酰氯的摩尔比为2～4∶1，亚硫酸盐与对氯苯磺酰氯的摩尔比为1～1.5∶1，于60～90℃下反应2～3h，制得对氯苯亚磺酸盐；
第二步以烷基磺酸为催化剂，对氯苯亚磺酸盐与卤代乙酸经缩合脱羧反应，于90～回流温度下生成对氯苯甲砜，卤代乙酸与对氯苯磺酰氯的摩尔比为1～1.5∶1，烷基磺酸用量为卤代乙酸重量的5～50％；
第三步以浓硫酸和发烟硝酸为混酸，在20～60℃下，将对氯苯甲砜硝化制得4-氯-3-硝基苯甲砜，浓硫酸用量为对氯苯甲砜重量的50～200％，发烟硝酸用量为对氯苯甲砜重量的70～200％；
第四步以醇为溶剂，用烷基取代的胺对4-氯-3-硝基苯甲砜于60～80℃下进行亲核取代反应制得4-烷胺基-3-硝基苯甲砜，烷基取代的胺与对4-氯-3-硝基苯甲砜的摩尔比为1.1～3.2∶1；
第五步用还原铁粉或含硫化合物将4-烷胺基-3-硝基苯甲砜中的硝基还原制得3-氨基-4-烷胺基苯甲砜，其中还原铁粉与4-烷胺基-3-硝基苯甲砜的摩尔比为2.3～4.5∶1，含硫化合物与4-烷胺基-3-硝基苯甲砜的摩尔比为1.0～3.2∶1；或者用催化剂与液态供氢体将4-烷胺基-3-硝基苯甲砜中的硝基还原制得3-氨基-4-烷胺基苯甲砜，催化剂用量为4-烷胺基-3-硝基苯甲砜重量的2～15％，液态供氢体的用量是4-烷胺基-3-硝基苯甲砜重量的20～100％；或者在醇类、卤代烃或芳烃溶剂中催化氢化将4-烷胺基-3-硝基苯甲砜中的硝基还原制得3-氨基-4-烷胺基苯甲砜，催化剂用量为4-烷胺基-3-硝基苯甲砜重量的2～15％。
2.按权利要求1所述的3-氨基-4-烷胺基苯甲砜的制备方法，其特征在于第一步所用的碳酸氢盐是碳酸氢钠或碳酸氢钾，所用的亚硫酸盐是亚硫酸钠或亚硫酸钾。
3.按权利要求1所述的3-氨基-4-烷胺基苯甲砜的制备方法，其特征在于第二步缩合反应所用烷基磺酸催化剂为甲磺酸、乙磺酸、苯磺酸或对甲苯磺酸，所用的卤代乙酸是氯代乙酸或溴代乙酸。
4.按权利要求1所述的3-氨基-4-烷胺基苯甲砜的制备方法，其特征在于第三步硝化反应温度为30～45℃。
5.按权利要求1所述的3-氨基-4-烷胺基苯甲砜的制备方法，其特征在于第四步反应中所用的烷基取代的胺是甲胺、二甲胺、乙胺、二乙胺、正丙胺、异丙胺或正丁胺。
6.按权利要求1所述的3-氨基-4-烷胺基苯甲砜的制备方法，其特征在于第四步反应中所用的溶剂醇是甲醇或乙醇。
7.按权利要求1所述的3-氨基-4-烷胺基苯甲砜的制备方法，其特征在于第五步还原反应中所用的含硫化合物是硫化钠、硫氢化钠或二硫化钠，催化剂与液态供氢体中催化剂是Raney镍或5～10％钯炭，液态供氢体是水合肼或无水甲酸铵。
8.按权利要求1所述的3-氨基-4-烷胺基苯甲砜的制备方法，其特征在于第五步在醇类、卤代烃或芳烃溶剂中催化氢化的催化剂是Raney镍或5～10％钯炭，溶剂醇类是甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇或叔丁醇，卤代烃是二氯甲烷、氯仿、四氯化碳或1，2-二氯乙烷，芳烃是苯、甲苯或氯苯。
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