WO2010127575A1

WO2010127575A1 - 2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲络啉的一步合成方法

Info

Publication number: WO2010127575A1
Application number: PCT/CN2010/071411
Authority: WO
Inventors: 蔡丽菲; 张伟龙; 赵洪玉; 戴雷
Original assignee: 北京阿格蕾雅科技发展有限公司
Priority date: 2009-05-06
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2010-11-11
Also published as: HK1148736A1; CN101880278B; KR20120003919A; KR101338297B1; CN101880278A; US20120165532A1

Abstract

本发明涉及2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲络啉的一步合成方法，属于有机合成领域。将邻苯二胺和式 III 在混合缩水剂的作用下一步合成反应得到，所述混合缩水剂为盐酸与有机酸的混合物，有机酸起到相转移催化剂和缩水剂作用，同时有机酸作为缓冲试剂，减少Ⅲ的聚合反应，减少副反应的发生，纯度高反应温和易控。本反应因为无污染物质加入及产生，废液可以安全排放，在反应的后处理中采用酮溶剂减少分离步骤，减少产品的损失，提高产率。

Description

2, 9-二甲基 -4, 7-二苯基 -1 , 10-菲络啉的一步合成方法技术领域

本发明属于有机合成领域，特另 lj是涉及高效合成 2， 9-二甲基 -4， 7-二苯基 -1， 10-菲络啉的方法。

背景技术

1， 10- 啡络啉化合物是研究和应用最广泛的含氮杂环螯合剂之一。作为一个重要的配体，其很多络合物在很多领域内都发挥了重要的作用（P. G. Sammes, G. Yahioglu, Chem. Sov. Rev. , 1994, 23, 327)。以 1， 10-菲咯啉衍生物为配体的络合物具有良好的光学性质，可以作为光敏剂和光催化剂（R. Sahai, L. Morgan, D. P. Ki l lema, Inorg. Chem. , 1988, 27, 3495)。特别是对称二取代的 1， 10- 菲咯啉衍生物，由于此类物质能够保持配位体的两部分对称，能够很好的避免与金属络合时产生立体异构现象，因此是一类特别重要而且值得研究的化合物。

2, 9-二甲基 -4， 7-二苯基 -1， 10-菲咯啉是 1， 10- 啡络啉衍生物中重要的一个化合物，可以用来检测铜离子，还可以用在光电材料方面。 2， 9-二甲基 -4， 7-二苯基 -1， 10-菲咯啉因为多个苯环结构，熔点高达 288°C，能级 3. 3eV,因此在 0LED中常用来作为激子 /空穴阻挡材料。但是 2， 9-二甲基 -4， 7-二苯基 -1， 10-菲咯啉的合成不是很理想，目前合成这类材料主要是 Skraup和 Doebner-von Mi l ler 合成法，需要用到砷酸或五氧化砷（Case F. H. , Brennan J. A. , J. Org. Chem.， 1954, 19， 919. )；需要三步反应，反应很剧烈，产率只有百分之几，不适合工业化。这些方法的缺点是中间产品多、产率极低，仅配制少量产品就要花费很长的时间，而且步骤复杂，从经济效益角度上面来说效益差。捷克专利 CS146030提出了用一步法来合成 2， 9-二甲基 -4， 7_二苯基 -1， 10-菲咯啉，虽然把合成路线从三步改为一步，节省了大量的人力，但是仍然是砷作为氧化剂，环境污染也很重；而且重复性差，后处理也很复杂，因此需要寻找不使用砷化合物作为氧化剂的合成路线。捷克专利 CS226921 中提到了用四氯氢醌、 DDQ等作为氧化剂来合成 1， 10- 啡络啉化合物，这个方法虽然摆脱了砷化合物的使用，但是在工业化过程中遇到很大的问题，四氯氢醌在反应后不溶于酸性溶液和有机溶剂，难于处理；而且在后处理大量产品会被损失，产率也只有不到 10%。根据目前已经报道的合成方法，需要寻找既环保又产率高的方法。

发明内容

2, 9-二甲基 -4， 7-二苯基 -1， 10-菲咯啉在通过 Skraup 和 Doebner- von Mi l ler 方法合成，存在产率低和高污染的问题；本发明从这一类化合物的合成的反应机理出发，选用无污染的反应原料，同时改善反应条件，使反应易控，后处理容易，同时提高了反应产率，产品纯度高。

2， 9-二甲基 -4， 7-二苯基 -1， 10-菲络啉（如式 I ) 的一步合成方法，将邻苯二胺和式 I I I在混合縮水剂的条件下一步合成反应得到，所述混合縮水剂为盐酸与有机酸的混合物，

(I) (III)

所述有机酸为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸中的一种或几种。

所述盐酸与有机酸混合物的体积比为 1 : 9-9： 1.

所述盐酸与有机酸混合物的体积比为 3: 7-7： 3.

所述合成反应包括如下步骤： 1 ) 向邻苯二胺的浓盐酸溶液中分批加入式 I I I，在 50-9CTC下，反应 2-10小时； 2 ) 加入有机酸，在 90_110°C，回流反应在 2-10小时。

所述步骤（1 ) 的反应条件为： 70_85°C下，反应 2-8小时，所述步骤（2 ) 的反应条件为： 90-100°C，回流反应在 2-8小时。

所述步骤（1 ) 采用如下方法：将盐酸加入反应容器，邻苯二胺在室温下分批加入反应瓶，搅拌 1-6小时后加入式 I I I反应。

所述合成反应还包括后处理步骤，所述后处理步骤为将得到的最终反应液在 0-5°C时加入氨水，调 ra=io-i3，去掉水层，加入酮类溶剂，析出固体；抽滤，洗涤，干燥。

所述酮类溶剂为丙酮、甲基丙酮、丁酮、 2， 5-己二酮中的一种或几种。根据现有技术中 2， 9-二甲基 -4， 7-二苯基 -1， 10-菲咯啉（式 I ) 的一步合成方法，其合成路线如下：

该反应用邻二苯胺（上图中表示的式 II是盐酸盐结构）作为起始原料，在酸性环境需要转化为盐酸盐，这样容易进行反应；在酸性环境中，式 II中的胺基会与 III发生加成反应生成 IV，并很快转化为 V，化合物 V中还有一个胺基，它继续与 III重复上面反应，得到化合物 I。其实其反应机理为邻苯二胺与烯酮式结构发生反应，合成 1， 10-菲咯啉结构，以前合成工艺采用浓硫酸、浓磷酸作为縮水剂，五氧化砷或砷酸作为氧化剂，合环和脱氢条件剧烈，因此产率低、副反应多。要控制产率需要保持两步连续反应顺利进行，选择合适的氧化剂和脱水剂，降低反应条件。化合物 III因为存在双键，在强酸环境下容易发生聚合，因此化合物 III滴加到反应体系，减少副产物的生成。加完化合物 III维持温度不变，得到化合物 IV、 V，加入有机酸促进了縮合反应，同时还起到相转移的作用；用本发明混合縮水剂降低了回流温度，减少了副反应的产生。反应结束得到的产品是盐酸盐的形式，需要用碱将其释放出来，氨水是非常经济和有效的。处理结束的混合物用酮类处理，副产物溶解在酮类溶剂，析出高纯度产品。所述酮类溶剂为丙酮、甲基丙酮、丁酮、 2， 5-己二酮中的一种或几种。

在整个的反应过程中， II、 III加入时间间隔严重影响到产品产率，时间间隔广 6小时，合适的时间在 4小时。 III加入温度可以控制在 50-90 °C，适合温度 60-90°。，最优的温度在 70-85°C。

本专利的合成工艺可以按照下面进行：

( 1 ) 盐酸加入反应容器， II在室温下分批加入反应瓶，搅拌 1-6小时， II转化为盐酸盐形式。

( 2 ) 在 70-85°C下加入 III，在此温度下反应 2-8小时， II的盐酸盐转化为 IV、 V，有机酸分批加入。

( 3 ) 升高温度回流，温度在 90-100°C，反应在 2-8小时结束。

( 4) 反应液在 0-5 °C滴加氨水， ra=8-io，去掉水层，加入酮类溶剂，搅拌、析出固体；抽滤，洗涤，干燥。

上面提供的工艺解决了目前产率低、副产物多，减少了环境污染，具有以下优点：

( 1 ) 邻苯二胺盐酸盐在盐酸条件下与 I I I反应转化为 IV、 V，有机酸起到相转移催化剂和縮水剂作用，有机酸作为缓冲试剂，减少 III的聚合反应，使反应的副产物少，纯度高反应温和易控。

( 2 ) 因为无污染物质加入及产生，废液可以安全排放。

( 3 ) 酮溶剂减少分离步骤，减少产品的损失，提高产率。

附图说明

图 1 实施例 1化合物的 DSC谱图，产品熔点 288. 77 °C。

实验仪器： 2910MDSCV4. 4E, 检测条件： 10°C/min, N₂

图 2 对比例 1化合物的 DSC谱图，产品熔点 287. 96 V。

实验仪器： 2910MDSCV4. 4E, 检测条件： 10°C/min, N₂

图 3 实施例 1化合物的 TGA谱图

实验仪器： TGA Q5000 V3. 5 Bui ld 252, 检测条件： 10°C/min, N₂ 图 4 对比例 1化合物的 TGA谱图。

实验仪器： TGA Q5000 V3. 5 Bui ld 252, 检测条件： 10°C/min, N₂

具体实施方法

下面结合实施例对本发是明作进一步的详述。

原料准备

1-1： (巴豆酰氯制备）

先将巴豆酸 lkg( lmol )投入 5L的反应瓶内，搅拌下缓慢加入氯化亚砜 1650ml ( 1. 5mol ) , 会产生大量的 HC1。在室温搅拌反应至气体不再剧烈发生，缓慢升温至回流。反应结束后常压蒸馏，收集 116-124°C馏分 871g，产率 72%。

1-2： (化合物 III制备）

将苯 461加入 100L反应瓶内，搅拌下将无水三氯化铝 21.75kg分批加入反应瓶。冷却至 0-5 °C，滴加巴豆酰氯 11.6kg，维持温度在 5°C以下，反应瓶中出现大量亮黄色固体，并且逐渐增多。酰氯全部加完，维持温度在 5-1CTC之间搅拌反应，直到不再产生 HC1气体；将反应物分批倒入冰和浓盐酸（3: 1 ) 的混合物中，亮黄色固体溶解。静止分层，上层为浅黄色有机层，下层为略有浑浊的水层。水层用 201乙酸乙酯萃取 2次，饱和食盐水 501洗涤苯层和乙酸乙酯 2次， 10%氢氧化钠水溶液洗涤有机层中性，再用饱和食盐水洗 2次，无水硫酸钠充分干燥。减压蒸馏除去低沸点溶剂，再减压蒸馏收集 144-164°C馏分 10.5kg，产率 66% , 得到浅黄色的油状液体，产率 80%。

实施例 1 : (本发明方法）

先加入 6.51浓盐酸，搅拌、通氮气半小时。然后分批加入邻苯二胺 470g， 60°C搅拌 2小时， 70-85 °C苯基丙烯基酮 1.3kg加入，搅拌 3小时，搅拌过程中分批加入 51乙酸。缓慢升温至回流约 94°C，回流反应 8h，反应液呈褐色。停止加热，降至室温，冰浴冷却，搅拌下向反应液中分批加入 6kg冰块，再缓慢加氨水溶液，调节 pH8-10，分去上层水层。

在黑色粘稠状物质中加入 61丙酮搅拌 lh，过滤，得黄色滤饼 300g。重结晶，得产品 230g纯度 99%，产率 14%。

HNMR(CDCl₃,400MHz) δ (ppm):3.1 (s，3H)，7.56(s，lH)，7.62(m，5H)，7.86(s，lH)。 MS (EI) 360 实施例 2: (按照专利放大）

按照实施例 1方法，放大 10倍，得到产率在 14-20%，反应废液因为不含有害物质可以排放。

对比例 1 : (五氧化砷法，文献提供）

先加入 101浓盐酸，搅拌，通氮气半小时。然后分批加入邻苯二胺 885g ， 60°C搅拌 2小时， 70-85 °C苯基丙烯基酮 2630g加入，搅拌 3小时，搅拌过程中分批加入五氧化二砷 1883g 。缓慢升温至回流约 110°C，回流反应 8h，反应液呈褐色。停止加热，降至室温，冰浴冷却，搅拌下向反应液中分批加入 10kg冰块，再缓慢加氨水溶液，调节 pH8-10，分去上层水层。

在黑色粘稠状物质中加入 101丙酮搅拌 lh，过滤，得黄色滤饼约 1.7kg。滤饼置于容器中加二氯甲烷 41，搅拌 1小时过滤，旋蒸二氯甲烷滤液，蒸干后加丙酮，过滤，得产品 287.68g纯度 96%，纯化 98%以上的产品，产率 8%。

HNMR(CDCl₃,400MHz) δ (ppm):3.1 (s，3H)，7.56(s，lH)，7.62(m，5H)，7.86(s，lH)。 MS (EI) 360

对比例 2: (四氯氢醌法）

先加入 500ml浓盐酸，搅拌、通氮气半小时。然后分批加入邻苯二胺 27g， 60°C搅拌 2小时， 70-85°C苯基丙烯基酮 80g加入，搅拌 3小时，搅拌过程中分批加入 135g四氯氢醌。缓慢升温至回流约 94°C，回流反应 8h，反应液呈褐色。停止加热，降至室温，冰浴冷却，搅拌下向反应液中分批加入 500g冰块，再缓慢加氨水溶液，调节 8-10，分去上层水层。

在黑色粘稠状物质中加入 600ml丙酮搅拌 lh，过滤，得黄色滤饼。重结晶，得产品 13g纯度 99%，产率 12%。

对比例 3: (四氯氢醌法放大）

按照对比例 2方法，放大 10倍，冷却发生结块现象，无法处理，再加热也无法溶解固体；产生大量不溶性的固体，因为四氯氢醌的副产物含有大量的有机氯化物，污染了环境。

Claims

权利要求书

1、 2， 9-二甲基 -4， 7-二苯基 -1， 10-菲络啉的一步合成方法，将邻苯二胺和式 ΠΙ在混合縮水剂的作用下一步合成反应得到，所述混合縮水剂为浓盐酸与有机酸的混合物。

2、根据权利要求 1所述的合成方法，所述有机酸为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸中的一种或几种。

3、根据权利要求 2所述的合成方法，所述盐酸与有机酸混合物的体积比为 1： 9—9： 1。

4、根据权利要求 3所述的合成方法，所述盐酸与有机酸混合物的体积比为 3： 7—7： 3。

5、根据权利要求 1所述的合成方法，所述合成反应包括如下步骤： 1 ) 向邻苯二胺的浓盐酸溶液中加入式 III，在 50-9CTC下，反应 2-10小时； 2) 加入有机酸，在 90-110°C，回流反应在 2-10小时。

6、根据权利要求 5所述的合成方法，所述步骤（1 ) 的反应条件为： 70-85 °C下，反应 2-8小时。

7、根据权利要求 5所述的合成方法，所述步骤（2) 的反应条件为： 90-100 V，回流反应在 2-8小时。

8、根据权利要求 5所述的合成方法，所述步骤（1 ) 中的邻苯二胺的浓盐酸溶液采用如下方法制得：将浓盐酸加入反应容器，邻苯二胺在室温下分批加入反应瓶，搅拌 1-6小时。

9、根据权利要求 1所述的合成方法，所述合成反应后还包括后处理步骤，所述后处理步骤为将最终反应液在 0-5°C时加入氨水，调 ra=io-i3，去掉水层，加入酮类溶剂，析出固体；抽滤，洗涤，干燥。

10、根据权利要求 9所述的合成方法，所述酮类溶剂为丙酮、甲基丙酮、丁酮、 2， 5-己二酮中的一种或几种。