一種醯基芳胺的合成方法
2023-06-02 15:16:06 1
專利名稱：一種醯基芳胺的合成方法
技術領域：
本發明涉及一種醯基芳胺的合成方法。
背景技術：
醯基芳胺類化合物廣泛應用於醫藥、農藥、染料、材料等領域，如醫藥環丙沙星、殺菌劑滅鏽胺和除草劑敵稗(3，4-二氯-N-丙醯苯胺)等。
醯基芳胺類化合物的合成方法(黃憲等，《新編有機合成化學》，472)通常是用芳胺與相應的羧酸(共沸脫水或在脫水劑存在下)、醯氯或酸酐進行反應。
這些方法首先需要製備相應的芳胺。芳胺通常由硝基芳烴還原得到，採用的方法有金屬(鐵、鋅、錫等)還原法、硫化鹼還原法和催化加氫法等，其中金屬還原法和硫化鹼還原法原子經濟性差、三廢多、環境汙染嚴重，催化加氫法是相對清潔的合成方法，但需要較高的反應壓力和特定的催化劑，有時需要使用鈀、鉑、釕等貴金屬催化劑。
由芳胺與醯氯或酸酐反應合成醯基芳胺類化合物，通常需要無機鹼(如氫氧化鈉、碳酸鉀等)或有機鹼(如三乙胺、吡啶等)作為催化劑和縛酸劑。其中醯氯反應活性更好，應用更廣泛。醯氯由羧酸與醯氯化試劑反應來製備，醯氯化試劑通常有氯化亞碸、三氯化磷、光氣等，其中氯化亞碸應用最多，醯氯化過程要產生大量的氯化氫和二氧化硫氣體，對環境的危害較大。
由芳胺和羧酸共沸脫水僅限於合成甲醯胺、乙醯胺等易合成的化合物，更多的時候需要在化學計量的醯氯化試劑(三氯化磷等)和縛酸劑存在下進行。
上述合成方法步驟較多，需要使用較多的溶劑和助劑，副產物較多，存在較大的環境危害。
目前，還沒有文獻報導直接使用硝基芳烴和羧酸一步合成醯基芳胺的方法。
發明內容本發明是為了提供一種直接使用硝基芳烴和羧酸一步合成醯基芳胺的方法。
本發明解決現有技術問題採用的技術方案是一種醯基芳胺的合成方法，所述的方法是由結構式如(I)所示的硝基芳烴與結構式如(II)所示的一元羧酸或結構式如(III)所示的二元羧酸，在赤磷和碘化合物的存在下於20～200℃下反應1～20h，再經分離純化得到如(IV)或(V)所示的醯基芳胺化合物；所述的硝基芳烴、羧酸、赤磷、碘化合物物質的量之比為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各自為H、或含1～4個碳原子的烷基、或滷素、或甲氧基、或乙氧基、或乙醯基、或氰基、或羥基或三氟甲基；R3為含1～12碳原子的烴基、滷代烴基或苯基；n為1～8的整數。
反應時間與反應物種類和配比、反應溫度、催化劑(碘)用量等因素有關，一般在1～20h之間。
硝基芳烴和羧酸(包括一元酸和二元酸)的物質的量比為1∶1～10，羧酸適當過量有利於提高硝基芳烴的轉化率和選擇性，以1∶4～5為佳，進一步增加羧酸用量對反應進程和結果沒有明顯影響。
硝基芳烴與一元酸反應時得到如通式(IV)所示的醯基芳胺，反應式如下 硝基芳烴與二元酸反應時得到如通式(V)所示的芳基環狀醯亞胺，反應式如下 所述的碘化合物為下式之一或其兩種或兩種以上的混合物①氫碘酸；②碘化鉀；③碘化鈉；④碘化銨；⑤碘化銅；⑥碘化亞銅；⑦碘化釤；⑧碘化鈣；⑨碘。
硝基芳烴和赤磷的物質的量比為1∶1～3，赤磷適當過量有利於提高硝基芳烴的轉化率，以1∶1.5～2為佳，進一步增加赤磷用量對反應進程和結果沒有明顯影響。
硝基芳烴和碘化合物的摩爾比為1∶0.01～0.1，碘化合物的用量為催化量，適當提高碘化合物用量有利於加快反應速度和提高反應選擇性。
所述的硝基芳烴、羧酸、赤磷、碘化合物物質的量之比為1∶4～5∶1.5～2∶0.01～0.1。加料順序對反應結果沒有明顯影響，只需將上述物料攪拌均勻。
所述的反應可在20～200℃下進行，優選在80～150℃下進行。不同的硝基芳烴與不同的羧酸反應具有不同的最佳反應溫度。
所述的R1或R2為羥基時，所得醯基芳胺化合物進一步與羧酸進行酯化反應得到酯化的醯基芳胺。
反應結束後，根據反應物的不同可採用蒸餾、萃取、水洗、中和、重結晶、層析等常用的後處理方法來分離和提純產物。
具體的，所述的分離純化步驟可如下將所得醯基芳胺化合物冷卻至室溫，倒入冰水中，用甲苯萃取，有機層依次用水、10％碳酸氫鈉溶液和水洗滌，無水硫酸鎂乾燥，脫溶，即得所述的醯基芳胺化合物固體。
通常的，所述方法不需要使用溶劑和其它助劑，所述反應也可在惰性溶劑中進行，所述的惰性溶劑為下列之一①苯、②甲苯、③二甲苯、④氯苯、⑤二氯苯、⑥二甲基甲醯胺、⑦二甲基亞碸、⑧二甲基咪唑烷酮。
所述的醯基芳胺為3，4-二氯-N-丙醯基苯胺，所述的方法是由3，4-二氯硝基苯與丙酸，在赤磷和碘存在下於110℃下反應6h，得到3，4-二氯-N-丙醯基苯胺；所述硝基芳烴、羧酸、赤磷、碘化合物物質的量之比為1∶4∶2∶0.8。
本發明所述的醯基芳胺的合成方法的有益效果主要體現在(1)以往的方法都需要先將硝基芳烴還原成芳胺，往往是採用催化加氫的方法進行還原，需要較高壓力和特定催化劑甚至是貴金屬催化劑，需要耗費大量能源，成本也較高，而本發明所述方法合成路線短，直接使用硝基芳烴為原料，減少了能耗、降低了成本；(2)直接使用羧酸反應，而不需要額外使用氯化亞碸、三氯化磷及三氯氧磷等醯氯化試劑和脫水劑，也不需要使用任何縛酸劑(有機鹼和無機鹼)，進一步降低成本；(3)工藝簡單，反應條件溫和，產物純度高；(4)操作安全，三廢少、危害小。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進行進一步描述，但本發明的保護範圍並不僅限於此實施例13，4-二氯-N-丙醯基苯胺的合成於50mL三口燒瓶中加入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)，升溫至110℃，攪拌反應6h，冷卻至室溫，倒入冰水中，用甲苯萃取，有機層依次用水、10％碳酸氫鈉溶液和水洗滌，無水硫酸鎂乾燥，脫溶，得淡黃色固體2.16g，含量96.5％，收率95.4％。熔點92～94℃，MS(m/z)217(M+)。
實施例2～10不同取代N-丙醯基苯胺的合成參照實施例1的方法，用各種不同取代的硝基苯替代3，4-二氯硝基苯，摩爾用量和其它反應條件與實施例1相同，合成了不同取代N-丙醯苯胺，結果如表1。
表1不同取代N-丙醯基苯胺的合成
實施例10參照實施例1的方法，用4-羥基硝基苯替代3，4-二氯硝基苯，丙酸用量為50mmol，其它反應物用量及反應條件與實施例1相同，羥基被丙酸酯化，得到4-丙酯基-N-丙醯基苯胺固體1.91，含量95.8％，收率82.6％，MS(m/z)221(M+)。
實施例11～17參照實施例1的方法，用各種一元酸或二元酸替代丙酸，摩爾用量和其它反應條件與實施例1相同，合成了不同的N-醯基-3，4-二氯苯胺和環二醯亞胺，結果如表2。
表2各種醯基芳胺的合成
實施例17參照實施例1的方法，用HO2C(CH2)3CO2H替代丙酸，摩爾用量和其它反應條件與實施例1相同，得到
固體2.48g，含量95.1％，收率91.3％，MS(m/z)257(M+)。
實施例18～24參照實施例1的方法，改變催化劑碘化合物的用量和種類，其它反應條件與實施例1相同，合成3，4-二氯-N-丙醯基苯胺，結果如表3。
表3催化劑用量和種類對反應的影響
實施例25～28參照實施例1的方法，改變赤磷的用量，其它反應條件與實施例1相同，合成3，4-二氯-N-丙醯基苯胺，結果如表4。
表4赤磷用量對反應的影響
實施例29～32參照實施例1的方法，改變丙酸的用量，其它反應條件與實施例1相同，合成3，4-二氯-N-丙醯基苯胺，結果如表5。
表5丙酸用量對反應的影響
權利要求
1.一種醯基芳胺的合成方法，其特徵在於所述的方法是由結構式如(I)所示的硝基芳烴與結構式如(II)所示的一元羧酸或結構式如(III)所示的二元羧酸，在赤磷和碘化合物的存在下於20～200℃下反應1～20h，再經分離純化得到如(IV)或(V)所示的醯基芳胺化合物；所述的硝基芳烴、羧酸、赤磷、碘化合物物質的量之比為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各自為H、或含1～4個碳原子的烷基、或滷素、或甲氧基、或乙氧基、或乙醯基、或氰基、或羥基或三氟甲基；R3為含1～12碳原子的烴基、滷代烴基或苯基；n為1～8的整數。
2.如權利要求1所述的醯基芳胺的合成方法，其特徵在於所述的碘化合物為下式之一或其兩種或兩種以上的混合物①氫碘酸；②碘化鉀；③碘化鈉；④碘化銨；⑤碘化銅；⑥碘化亞銅；⑦碘化釤；⑧碘化鈣；⑨碘。
3.如權利要求2所述的醯基芳胺的合成方法，其特徵在於所述的硝基芳烴、羧酸、赤磷、碘化合物物質的量之比為1∶4～5∶1.5～2∶0.01～0.1。
4.如權利要求3所述的醯基芳胺的合成方法，其特徵在於所述的反應在80～150℃下進行。
5.如權利要求1所述的醯基芳胺的合成方法，其特徵在於所述的R1或R2為羥基時，所得醯基芳胺化合物進一步與羧酸進行酯化反應得到酯化的醯基芳胺。
6.如權利要求1所述的醯基芳胺的合成方法，其特徵在於所述的分離純化步驟如下將所得醯基芳胺化合物冷卻至室溫，倒入冰水中，用甲苯萃取，有機層依次用水、10％碳酸氫鈉溶液和水洗滌，無水硫酸鎂乾燥，脫溶，即得所述的醯基芳胺化合物固體。
7.如權利要求1所述的醯基芳胺的合成方法，其特徵在於所述的醯基芳胺為3，4-二氯-N-丙醯基苯胺，所述的方法是由3，4-二氯硝基苯與丙酸，在赤磷和碘存在下於110℃下反應6h，得到3，4-二氯-N-丙醯基苯胺；所述硝基芳烴、羧酸、赤磷、碘化合物物質的量之比為1∶4∶2∶0.8。
8.如權利要求1～7所述的醯基芳胺的合成方法，其特徵在於所述的反應在惰性溶劑中進行，所述的惰性溶劑為下列之一①苯、②甲苯、③二甲苯、④氯苯、⑤二氯苯、⑥二甲基甲醯胺、⑦二甲基亞碸、⑧二甲基咪唑烷酮。
全文摘要
本發明提供了一種由硝基芳烴和羧酸(包括一元酸和二元酸)合成醯基芳胺的方法，所述的方法是由硝基芳烴與一元羧酸或二元羧酸，在赤磷和碘或碘化物的存在下於20～200℃下反應1～20h，再經分離純化得到所述的醯基芳胺化合物；所述的硝基芳烴、羧酸、赤磷、碘化物物質的量之比為1∶1～10∶1～3∶0.01～0.1。該方法適用於3，4－二氯－N－丙醯基苯胺及系列醯基芳胺和環二醯亞胺的合成，本發明主要優點在於直接使用硝基芳烴和羧酸為原料一步合成，不需要額外使用氯化亞碸、三氯化磷及三氯氧磷等醯氯化試劑和脫水劑，也不需要使用任何縛酸劑。
文檔編號C07C233/00GK1775745SQ200510061700
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月25日 優先權日2005年11月25日
發明者杜曉華, 徐振元 申請人:浙江工業大學