一種芳胺類化合物的製備方法與流程

2023-05-23 00:10:01 1

本發明涉及一種芳胺類化合物的製備方法，屬於醫藥化工中間體及相關化學技術領域。

背景技術：

芳胺類化合物是磺胺類藥物、有機偶氮染料等化工產品重要的中間體，其製備方法主要通過芳香硝基化合物的選擇性催化加氫還原。

芳環上硝基的還原方法有硫化鹼還原法、使用當量的金屬粉末(鐵粉、鋅粉等)鹽酸還原法、電化學還原法以及過渡金屬催化加氫法等。硫化鹼還原法產生大量含硫廢水，增加後期處理成本；使用當量的金屬粉末(鐵粉、鋅粉等)鹽酸還原法不僅產生大量金屬廢渣，而且產生大量酸鹼廢液，不符合當今環境友好的理念，工業中已基本不用；電化學還原法需要特殊電化學設備，其能源消耗很大；過渡金屬催化加氫法主要有均相與非均相催化劑，其中均相催化加氫產物中會有金屬離子殘留；非均相催化加氫大部分利用負載型金屬納米顆粒催化劑，影響該類催化劑催化效果的因素較為複雜，主要包括催化劑活性組分、助劑、載體和不同還原方法等影響因素。鈀催化劑在催化硝基還原中有很高的催化活性，因此工業上還原硝基應用最多的是鈀催化劑，儘管有很多納米鈀粒子催化硝基還原報導，但大部分納米鈀粒子多由配體或載體等輔助支撐，回收利用需要對反應液進行萃取、分液等處理，比較繁瑣，而且負載在金屬氧化物或由配體支撐的納米鈀粒子，經多次回收利用後，會發生因金屬納米粒子的團聚而失活現象。

技術實現要素：

為了克服現有技術中存在的不足，本發明目的是提供一種芳胺類化合物的製備方法。該方法使用納米多孔鈀(pdnpore)催化劑，納米多孔鈀可在較溫和條件下發揮其獨特的催化活性，作為催化劑可方便回收利用，簡單過濾清洗即可再次重複利用，該催化劑結構穩定、催化活性高，重複利用多次仍未見催化活性明顯降低。

為了實現上述發明目的，解決己有技術中存在的問題，本發明採取的技術方案是：一種芳胺類化合物的製備方法，其特徵在於：以硝基取代芳香化合物為原料、納米多孔金屬為催化劑、氫氣為氫源，選擇性加氫製備芳胺類化合物，反應路線如下：

其中，r1選自氫、乙醯基、氨基、乙氧基甲醯基、氰基乙基或苯甲醯基中的一種；

r2選自氫、乙醯基、氨基、乙氧基甲醯基、氰基乙基或苯甲醯基中的一種；

所述硝基取代芳香化合物選自4-硝基苯乙酮、4-硝基苯胺、4-硝基苯甲酸乙酯、3-硝基苯乙腈或4-硝基二苯甲酮中的一種；

所述溶劑選自甲醇、甲苯、環己烷、二氯甲烷、n,n-二甲基甲醯胺、叔丁醇、乙酸乙酯、乙二醇二甲醚、丙酮或乙醇中的一種；

所述納米多孔金屬催化劑選自納米多孔鈀催化劑；

所述一種芳胺類化合物的製備方法，具體包括以下步驟：

步驟1、將硝基取代芳香化合物、納米多孔金屬催化劑及溶劑加入反應釜中，通入壓力控制在2～22bar的氫氣，加熱攪拌，反應溫度控制在35℃～115℃，反應時間控制在5h～50h，所述硝基取代芳香化合物在溶劑中的摩爾濃度為0.01～1.0mmol/ml，硝基取代芳香化合物與催化劑的摩爾比為1:0.01～1.0；

步驟2、反應結束後，將步驟1得到的反應液進行減壓除去溶劑，再經過柱層析得到目標產物芳胺類化合物。

本發明有益效果是：一種芳胺類化合物的製備方法，具體包括以下步驟：步驟1、將硝基取代芳香化合物、納米多孔金屬催化劑及溶劑加入到反應釜中，通入氫氣，加熱攪拌；步驟2、反應結束後，將步驟1得到的反應液進行減壓除去溶劑，再經過柱層析得到目標產物芳胺類化合物。本發明採用的納米多孔鈀催化劑是通過化學脫合金法製備的納米多孔鈀(nanoporouspalladiumcatalyzedsilicon-basedone-potcross-couplingreactionofaryliodideswithorganosilanes.catal.sci.technol.,2014,4,1734-1737)，不需要額外配體或載體，微觀上呈特殊三維孔道形貌，平均孔道直徑30nm左右，特殊結構使得納米多孔鈀本身具備大比表面積；在催化c-c生成(ananostructuredskeletoncatalyst:suzuki-couplingwithareusableandsustainablenanoporousmetallicglasspd-catalyst.chem.commun.,2011,47,5985–5987.)及催化氧化反應(nanoporouspalladiumcatalyzedsilicon-basedone-potcross-couplingreactionofaryliodideswithorganosilanes.catal.sci.technol.,2014,4,1734-1737)等已表現出高效的催化性能及易於回收利用等特點。納米多孔鈀可在較溫和條件下發揮其獨特的催化活性，作為催化劑可方便回收利用，簡單過濾清洗即可再次重複利用，該催化劑結構穩定、催化活性高，重複利用多次仍未見催化活性明顯降低。氫氣是清潔、廉價的還原試劑，氫氣做氫源，納米多孔鈀做催化劑還原硝基報導未曾見過。在同等條件下，與已有常用催化劑相比，本發明得到的目標產物選擇性高，最高選擇性可達到99％，詳見表1所示，催化劑重現性好，且重複利用多次催化效果沒有明顯降低，為其實現工業化提供可能。

附圖說明

圖1是實施例1，2，3中4-氨基苯乙酮的1h核磁譜圖。

圖2是實施例4，5，6中4-氨基苯胺的1h核磁譜圖。

圖3是實施例7，8，9中4-氨基苯甲酸乙酯的1h核磁譜圖。

圖4是實施例10，11，12中3-氨基苯乙腈的1h核磁譜圖。

圖5是實施例13，14，15中4-氨基二苯甲酮的1h核磁譜圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步說明。

實施例1、4-氨基苯乙酮的製備

將納米多孔金屬鈀催化劑(1.6mg,0.015mmol)、甲醇(3ml)及4-硝基苯乙酮(49.55mg,0.3mmol)加入到反應釜中，通入氫氣(2bar)，加熱攪拌，反應溫度控制在50℃，反應時間控制在20h，柱層析(矽膠，200-300目；展開劑，石油醚：乙酸乙酯＝10:1)得到4-氨基苯乙酮38.9mg，產率96％。

淺黃色固體：1hnmr(cdcl3,400mhz)δ:7.79(d,j＝8.4hz,2h),6.63(d,j＝8.4hz,2h),4.29(s,2h),2.49(s,3h).

實施例2、4-氨基苯乙酮的製備

將納米多孔金屬鈀催化劑(3.2mg,0.03mmol)、甲苯(3ml)及4-硝基苯乙酮(49.55mg,0.3mmol)加入到反應釜中，通入氫氣(6bar)，加熱攪拌，反應溫度控制在70℃，反應時間控制在17h，柱層析(矽膠，200-300目；展開劑，石油醚：乙酸乙酯＝10:1)得到4-氨基苯乙酮38.9mg，產率96％。

淺黃色固體：1hnmr(cdcl3,400mhz)δ:7.79(d,j＝8.4hz,2h),6.63(d,j＝8.4hz,2h),4.29(s,2h),2.49(s,3h).

實施例3、4-氨基苯乙酮的製備

將納米多孔金屬鈀催化劑(9.6mg,0.09mmol)、環己烷(3ml)及4-硝基苯乙酮(49.55mg,0.3mmol)加入到反應釜中，通入氫氣(9bar)，加熱攪拌，反應溫度控制在100℃，反應時間控制在36h，柱層析(矽膠，200-300目；展開劑，石油醚：乙酸乙酯＝10:1)得到4-氨基苯乙酮38.9mg，產率96％。

淺黃色固體：1hnmr(cdcl3,400mhz)δ:7.79(d,j＝8.4hz,2h),6.63(d,j＝8.4hz,2h),4.29(s,2h),2.49(s,3h).

實施例4、4-氨基苯胺的製備

將納米多孔金屬鈀催化劑(3.2mg,0.03mmol)、甲醇(1ml)及4-硝基苯胺(41.44mg,0.3mmol)加入到反應釜中，通入氫氣(10bar)，加熱攪拌，反應溫度控制在70℃，反應時間控制在22h，柱層析(矽膠，200-300目；展開劑，石油醚：乙酸乙酯＝10:1)得到4-氨基苯胺29.8mg，產率92％。

淺黃色液體：1hnmr(dmso,400mhz)δ:6.36(s,4h),4.18(s,4h).

實施例5、4-氨基苯胺的製備

將納米多孔金屬鈀催化劑(4.8mg,0.045mmol)、二氯甲烷(1ml)及4-硝基苯胺(41.44mg,0.3mmol)加入到反應釜中，通入氫氣(3bar)，加熱攪拌，反應溫度控制在90℃，反應時間控制在40h，柱層析(矽膠，200-300目；展開劑，石油醚：乙酸乙酯＝10:1)得到4-氨基苯胺29.8mg，產率92％。

淺黃色液體：1hnmr(dmso,400mhz)δ6.36(s,4h),4.18(s,4h).

實施例6、4-氨基苯胺的製備

將納米多孔金屬鈀催化劑(16.0mg,0.15mmol)、n,n-二甲基甲醯胺(1ml)及4-硝基苯胺(41.44mg,0.3mmol)加入到反應釜中，通入氫氣(15bar)，加熱攪拌，反應溫度控制在80℃，反應時間控制在32h，柱層析(矽膠，200-300目；展開劑，石油醚：乙酸乙酯＝10:1)得到4-氨基苯胺29.8mg，產率92％。

淺黃色液體：1hnmr(dmso,400mhz)δ6.36(s,4h),4.18(s,4h).

實施例7、4-氨基苯甲酸乙酯的製備

將納米多孔金屬鈀催化劑(3.2mg,0.03mmol)、甲苯(1ml)及4-硝基苯甲酸乙酯(58.55mg,0.3mmol)加入到反應釜中，通入氫氣(10bar)，加熱攪拌，反應溫度控制在70℃，反應時間控制在22h，柱層析(矽膠，200-300目；展開劑，石油醚：乙酸乙酯＝10:1)得到4-氨基苯甲酸乙酯44.6mg，產率90％。

淺黃色固體：1hnmr(cdcl3,400mhz)δ7.85(d,j＝8.5hz,2h),6.63(d,j＝8.5hz,2h),4.31(d,j＝7.1hz,2h),4.11(s,2h),1.36(t,j＝7.1hz,3h).

實施例8、4-氨基苯甲酸乙酯的製備

將納米多孔金屬鈀催化劑(6.4mg,0.06mmol)、叔丁醇(3ml)及4-硝基苯甲酸乙酯(58.55mg,0.3mmol)加入到反應釜中，通入氫氣(15bar)，加熱攪拌，反應溫度控制在40℃，反應時間控制在46h，柱層析(矽膠，200-300目；展開劑，石油醚：乙酸乙酯＝10:1)得到4-氨基苯甲酸乙酯44.6mg，產率90％。

淺黃色固體：1hnmr(cdcl3,400mhz)δ7.85(d,j＝8.5hz,2h),6.63(d,j＝8.5hz,2h),4.31(d,j＝7.1hz,2h),4.11(s,2h),1.36(t,j＝7.1hz,3h).

實施例9、4-氨基苯甲酸乙酯的製備

將納米多孔金屬鈀催化劑(9.6mg,0.09mmol)、乙酸乙酯(4ml)及4-硝基苯甲酸乙酯(58.55mg,0.3mmol)加入到反應釜中，通入氫氣(20bar)，加熱攪拌，反應溫度控制在80℃，反應時間控制在23h，柱層析(矽膠，200-300目；展開劑，石油醚：乙酸乙酯＝10:1)得到4-氨基苯甲酸乙酯44.6mg，產率90％。

淺黃色固體：1hnmr(cdcl3,400mhz)δ:7.85(d,j＝8.5hz,2h),6.63(d,j＝8.5hz,2h),4.31(d,j＝7.1hz,2h),4.11(s,2h),1.36(t,j＝7.1hz,3h).

實施例10、3-氨基苯乙腈的製備

將納米多孔金屬鈀催化劑(3.2mg,0.03mmol)、乙二醇二甲醚(3ml)及3-硝基苯乙腈(48.65mg,0.3mmol)加入到反應釜中，通入氫氣(16bar)，加熱攪拌，反應溫度控制在100℃，反應時間控制在35h，柱層析(矽膠，200-300目；展開劑，石油醚：乙酸乙酯＝10:1)得到3-氨基苯乙腈35.7mg，產率90％。

淺黃色固體：1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.12(t,j＝7.7hz,1h),6.63(dd,j＝17.3,7.7hz,3h),3.73(s,2h),3.63(s,2h).

實施例11、3-氨基苯乙腈的製備

將納米多孔金屬鈀催化劑(4.8mg,0.045mmol)、丙酮(1ml)及3-硝基苯乙腈(48.65mg,0.3mmol)加入到反應釜中，通入氫氣(6bar)，加熱攪拌，反應溫度控制在90℃，反應時間控制在30h，柱層析(矽膠，200-300目；展開劑，石油醚：乙酸乙酯＝10:1)得到3-氨基苯乙腈35.7mg，產率90％。

淺黃色固體：1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.12(t,j＝7.7hz,1h),6.63(dd,j＝17.3,7.7hz,3h),3.73(s,2h),3.63(s,2h).

實施例12、3-氨基苯乙腈的製備

將納米多孔金屬鈀催化劑(9.6mg,0.09mmol)、甲苯(5ml)及3-硝基苯乙腈(48.65mg,0.3mmol)加入到反應釜中，通入氫氣(12bar)，加熱攪拌，反應溫度控制在80℃，反應時間控制在22h，柱層析(矽膠，200-300目；展開劑，石油醚：乙酸乙酯＝10:1)得到3-氨基苯乙腈35.7mg，產率90％。

淺黃色固體：1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.12(t,j＝7.7hz,1h),6.63(dd,j＝17.3,7.7hz,3h),3.73(s,2h),3.63(s,2h).

實施例13、4-氨基二苯甲酮的製備

將納米多孔金屬鈀催化劑(3.2mg,0.03mmol)、乙醇(1ml)及4-硝基二苯甲酮(68.17mg,0.3mmol)加入到反應釜中，通入氫氣(10bar)，加熱攪拌，反應溫度控制在60℃，反應時間控制在10h，柱層析(矽膠，200-300目；展開劑，石油醚：乙酸乙酯＝10:1)得到4-氨基二苯甲酮54.4mg，產率92％。

黃色固體：1hnmr(500mhz,cdcl3)δ7.26(t,j＝7.9hz,2h),6.99(t,j＝7.3hz,1h),6.92(d,j＝8.0hz,2h),6.86(d,j＝8.6hz,2h),6.64(d,j＝8.6hz,2h),3.51(s,2h).

實施例14、4-氨基二苯甲酮的製備

將納米多孔金屬鈀催化劑(9.6mg,0.09mmol)、叔丁醇(3ml)及4-硝基二苯甲酮(68.17mg,0.3mmol)加入到反應釜中，通入氫氣(9bar)，加熱攪拌，反應溫度控制在110℃，反應時間控制在19h，柱層析(矽膠，200-300目；展開劑，石油醚：乙酸乙酯＝10:1)得到4-氨基二苯甲酮54.4mg，產率92％。

黃色固體：1hnmr(500mhz,cdcl3)δ7.26(t,j＝7.9hz,2h),6.99(t,j＝7.3hz,1h),6.92(d,j＝8.0hz,2h),6.86(d,j＝8.6hz,2h),6.64(d,j＝8.6hz,2h),3.51(s,2h).

實施例15、4-氨基二苯甲酮的製備

將納米多孔金屬鈀催化劑(16.0mg,0.15mmol)、環己烷(4ml)及4-硝基二苯甲酮(68.17mg,0.3mmol)加入到反應釜中，通入氫氣(10bar)，加熱攪拌，反應溫度控制在70℃，反應時間控制在32h，柱層析(矽膠，200-300目；展開劑，石油醚：乙酸乙酯＝10:1)得到4-氨基二苯甲酮54.4mg，產率92％。

黃色固體：1hnmr(500mhz,cdcl3)δ7.26(t,j＝7.9hz,2h),6.99(t,j＝7.3hz,1h),6.92(d,j＝8.0hz,2h),6.86(d,j＝8.6hz,2h),6.64(d,j＝8.6hz,2h),3.51(s,2h).

表1