紫外光引發劑對二甲氨基苯甲酸酯類化合物的合成方法
2023-07-26 18:38:06
專利名稱：紫外光引發劑對二甲氨基苯甲酸酯類化合物的合成方法
技術領域：
本發明涉及紫外光引發劑對二甲氨基苯甲酸乙酯(EDB)、對二甲氨基苯甲酸異戊 酯(IADB)和對二甲氨基苯甲酸異辛酯(EHA，商品名為507)及類似化合物的合成方法和生 產工藝。本發明的方法是以對硝基苯腈為原料，經過硝基還原、氨甲基化反應，得到對二甲 氨基苯腈，該苯腈與Vilsmeier試劑作用生成中間體，最後在烷基醇/水/HCl體系中水解 得到相應的對二甲氨基苯甲酸酯類化合物，產品純度大於98%，總收率80%以上。本發明 的合成方法具有無苛刻條件，操作簡單，對環境友好，溶劑易回收套用的特點，適合應用於 工業生產。
背景技術：
對二甲氨基苯甲酸酯系列化合物是一類高效的胺促進劑，同自由基(II)型 光引 發劑一起使用，主要用於紙張、木材、金屬及塑料表面的清漆塗料體系進行紫外固化，也可 用於單一或多種單體的紫外光輻射聚合反應，還是性能優良的增感劑，常與硫雜蒽酮類光 引發劑、苯乙酮類光引發劑聯合使用，既能促進光引發作用，又可有效消除氧對光引發聚合 的幹擾作用。對二甲氨基苯甲酸酯系列化合物可以做優良的抗紫外線添加劑，廣泛應用於耐水 防曬化妝品中，其中包括對二甲氨基苯甲酸乙酯(EDB)、對二甲氨基苯甲酸異戊酯(IADB) 和對二甲氨基苯甲酸異辛酯(EHA，商品名為507)，後者是一種良好的UVB區的紫外線吸收 齊U，作為防曬劑，在國際上被大量的使用，美國FDA將其列為第一類推薦使用的防曬劑。現有對二甲氨基苯甲酸酯製備方法(I)對二甲氨基苯甲酸直接酯化(Journalof Organic Chemistry, 70 (7), 2476-2485 ；2005 ；) ； (II)對氨基苯甲酸酯經甲醛催化氮甲基 化(GB 2233975 ;CN1289764)。方法(I)存在對二甲氨基苯甲酸成本較貴，酯化收率低，酸 性廢水量大等缺點。方法(II)存在氮甲基化很難完全，所用甲基化試劑硫酸二甲酯毒性 大，酸性廢水量多；用氯甲烷、碘甲烷成本高，兩者同時都存在甲基化過程中酯有部分水解， 影響產率等缺點。
發明內容
本發明的目的是克服現有合成方法所存在的缺點，提供一種工藝路線長度適中、 原料易得、條件相對溫和、操作簡便、三廢少、高收率、高純度的對二甲氨基苯甲酸酯類 化合物的合成方法。該方法採用國內易得的對硝基苯腈、甲醛和烷基醇做原料，Pd/c和 Vilsmeier試劑做催化劑，採用氫化還原、氮甲基化、氰基氯化、催化醇解等手段，高收率合 成高含量的對二甲氨基苯甲酸酯類化合物，所有的步驟無苛刻條件，操作簡單，對環境友 好，符合綠色環保的要求，具有顯著的社會效益和經濟效益，適合工業化生產。為實現上述目的，本發明提供一種對二甲氨基苯甲酸酯類化合物的合成方法，具 體過程如下。對二甲氨基苯甲酸酯類化合物的結構式如下 其中，R代表1 8個碳原子的烷基其合成步驟為第一步硝基還原及氮甲基化 第二步=Vilsmeier試劑製備及氰基氯化 第三步對二甲氨基苯甲酸酯製備 具體操作步驟如下步驟一向對硝基苯腈、甲醛(40% )、醇溶劑和催化量的硫酸的混合體系中加入 Pd/c催化劑，封閉反應系統，先後用氮氣、氫氣各置換3次，攪拌，升溫至60°C，通氫，維持氫 氣壓力為0. 1 1. OMPa反應，定期測定反應體系吸氫速度，當連續30min不吸氫時則反應 結束。冷卻至室溫並卸壓，反應液過濾，中和至中性，加入有機溶劑提取，靜置分出有機層， 減壓蒸餾回收溶劑，所得粗品進一步精餾得到對二甲胺基苯腈。本發明所述步驟一中，加入催化劑為1 10% Pd/C，優選5% Pd/C催化劑。醇溶 劑為Cl C4醇，優選為甲醇。氫氣壓力為0. 1 1. OMPa，優選為0. 5MPa。提取有機溶劑 為甲苯、環己烷、氯仿、二氯甲烷，優選甲苯。採用的後處理方式為反應液中和至中性，靜置分出有機層，脫去溶劑後再進一步 純化得對二甲氨基苯腈，產品純度可達98%以上，收率85 94%。步驟二 在溫度為-10 10°C的條件下，向DMF、有機鹼的有機溶劑溶液中滴加固 體光氣的溶液，控溫在-10 10°C以下並攪拌30分鐘，有大量白色固體生成後，然後滴加對 二甲氨基苯腈，反應放熱，控溫在5°C以下繼續攪拌30分鐘，自然升至室溫攪拌反應2小時 後停止反應即製得氰基氯化物。此反應液可直接用於下一步反應。本發明所述步驟二中，優選Vilsmeier試劑中的活化氯離子與對二甲氨基苯腈反 應生成中間體，反應條件較直接的HCl加成更為溫和，原料轉化更為完全。該反應液可直接 用於下一步反應。
本發明所述步驟二中，有機鹼為三乙胺、N, N-二甲基丙胺、N-甲基二異丙胺、N， N- 二甲基苯胺、4- (N，N- 二甲基)吡唳，優選三乙胺。本發明所述步驟二中，有機溶劑為二氯甲烷、氯仿、1，2_ 二氯乙烷、環己烷、甲苯，優選二氯甲烷、氯仿。步驟三向步驟二所得的混合溶液中加入ROH以及0. 5 15%的稀鹽酸混合溶 液，攪拌，升溫至35 80°C繼續反應3 4小時，取樣中控反應至原料反應完全，將反應 液冷卻至室溫，中和反應液至中性，靜置分出有機層，減壓蒸餾回收溶劑和剩餘的原料R0H， 所得粗品進一步精餾除雜得到對二甲氨基苯甲酸酯，產品純度大於98%，兩步收率85 99%。本發明所述步驟三中，稀鹽酸濃度為0. 5 15%，優選2%濃度。反應升溫反應溫 度範圍35 80°C，優選35 50°C。本發明的對二甲氨基苯甲酸酯類化合物的合成方法，合成路線長度適中，所用原 料對硝基苯腈、甲醛、烷基醇以及DMF和固體光氣均為常見的工業原料，成本較低，優選 Vilsmeier試劑活化對二甲氨基苯腈，再進行醇解反應生成對二甲氨基苯甲酸酯類化合物。 本發明可以提供80%以上的總收率，產品純度大於98%，所有步驟無苛刻反應條件、操作 簡單、對環境友好、溶劑易回收套用，適合應用於工業生產。
具體實施例方式為了更清楚地說明本發明，下文中採用非限定性實施例作進一步說明。實施例一步驟一(1)對二甲氨基苯腈的製備在IL的高壓釜中依次加入74. Og(0. 5mol)對硝基苯腈，IOOml甲醇，90g甲醛(wt 40%)和IOg濃硫酸，再加入3. 7g Pd/C(wt 5% )，封閉反應體系，先後用氮氣、氫氣各置換 3次，攪拌15分鐘後升溫至60°C，通氫氣，維持氫氣壓力為0. 5MPa,定期測定吸氫速度，當連 續30min不吸氫時則停止反應。冷卻至室溫並卸壓，反應液過濾回收Pd/C，用20%的碳酸 氫鈉水溶液中和至中性，加入150ml甲苯提取，靜置分出有機層，減壓蒸餾回收溶劑，所得 粗品進一步精餾除雜得到產品65. 7g，HPLC純度達到98. 5%，收率90. 0%，結構經1H-NMK MS確證。(2)對二甲氨基苯腈的製備在IL的高壓釜中依次加入74. Og(0. 5mol)對硝基苯腈，IOOml甲醇，90g甲醛(wt 40%)和5g濃硫酸，再加入3.7g Pd/C(wt 5% )，封閉反應體系，先後用氮氣、氫氣各置換3 次，攪拌15分鐘後升溫至60°C，通氫氣，維持氫氣壓力為0. 5MPa，定期測定吸氫速度，當連 續30min不吸氫時則停止反應。冷卻至室溫並卸壓，反應液過濾回收Pd/C，用20%的碳酸 氫鈉水溶液中和至中性，加入150ml甲苯提取，靜置分出有機層，減壓蒸餾回收溶劑，所得 粗品進一步精餾除雜得到產品64. 3g，HPLC純度達到98. 8%，收率88. 6%，結構經1H-NMI^ MS確證。(3)對二甲氨基苯腈的製備在IL的高壓釜中依次加入74. Og(0. 5mol)對硝基苯腈，IOOml甲醇，90g甲醛(wt40%)和IOg濃硫酸，再加入3. 7g Pd/C(wt 10%)，封閉反應體系，先後用氮氣、氫氣各置換 3次，攪拌15分鐘後升溫至60 0C，通氫氣，維持氫氣壓力為0. 5MPa,定期測定吸氫速度，當連 續30min不吸氫時則停止反應。冷卻至室溫並卸壓，反應液過濾回收Pd/C，用20%的碳酸 氫鈉水溶液中和至中性，加入150ml甲苯提取，靜置分出有機層，減壓蒸餾回收溶劑，所得 粗品進一步精餾除雜得到產品61. 2g，HPLC純度達到98. 5%，收率82. 3%，結構經1H-NMK MS確證。(4)對二甲氨基苯腈的製備在IL的高壓釜中依次加入74. Og(0. 5mol)對硝基苯腈，IOOml甲醇，90g甲醛(wt 40%)和IOg濃硫酸，再加入3. 7g Pd/C(wt 2% )，封閉反應體系，先後用氮氣、氫氣各置換 3次，攪拌15分鐘後升溫至60°C，通氫氣，維持氫氣壓力為0. 3MPa,定期測定吸氫速度，當連 續30min不吸氫時則停止反應。冷卻至室溫並卸壓，反應液過濾回收Pd/C，用20%的碳酸 氫鈉水溶液中和至中性，加入150ml甲苯提取，靜置分出有機層，減壓蒸餾回收溶劑，所得 粗品進一步精餾除雜得到產品62. lg, HPLC純度達到98. 7%，收率85. 0%，結構經1H-NMK MS確證。步驟二和三(1)對二甲氨基苯甲酸乙酯(EDB)製備 在IOOOml 的四 口燒瓶中加入 DMF 44. 8g (0. 58mol)，三乙胺 58. 9g (0. 58mol)及二 氯甲烷100ml，攪拌，冰鹽浴冷卻至0°C以下，滴加68. 2g(0. 23mol)固體光氣的125ml 二氯 甲烷溶液，反應放熱，過程控溫於5°C以下，滴加完畢後，反應液保溫5°C以下攪拌30分鐘， 有大量白色固體生成後，滴加對二甲氨基苯腈73. Ig(0. 5mol)，反應放熱，過程控溫於5°C 以下，滴加完畢後5°C以下攪拌30分鐘，自然升至室溫繼續攪拌1小時後停止反應。反應液 直接用於下步反應。向上步反應液中加入36.8g(0.8mol)乙醇以及2%的稀鹽酸IOml混合溶液，攪拌， 升溫至50 55°C繼續反應3 4小時，取樣中控至原料反應完全，將反應液冷卻至室溫， 用10%的碳酸氫鈉水溶液中和至中性，靜置分出有機層，減壓蒸餾回收溶劑，所得粗品進一 步精餾除雜得對二甲氨基苯甲酸乙酯，冷卻後得白色固體91. 9g，熔點63. 0-64.0°C，收率 95. 2%, HPLC 純度 99. 2%,結構經 1H-WR、MS 確證。(2)對二甲氨基苯甲酸異戊酯(IADB)製備在IOOOml 的四 口燒瓶中加入 DMF 44. 8g (0. 58mol)，三乙胺 58. 9g (0. 58mol)及二 氯甲烷100ml，攪拌，冰鹽浴冷卻至0°C以下，滴加68. 2g(0. 23mol)固體光氣的125ml 二氯 甲烷溶液，反應放熱，過程控溫於5°C以下，滴加完畢後，反應液保溫5°C以下攪拌30分鐘， 有大量白色固體生成。滴加對二甲氨基苯腈73. lg(0.5mol)，反應放熱，過程控溫於5°C以 下，滴加完畢後5°C以下攪拌30分鐘，自然升至室溫繼續攪拌1小時後停止反應。反應液直 接用於下步反應。向上步反應液中加入70. 5g(0. 8mol)異戊醇以及2%的稀鹽酸IOml混合溶液，攪 拌，升溫至40 45°C繼續反應3 4小時，取樣中控至原料反應完全，將反應液冷卻至室 溫，用5%的碳酸氫鈉水溶液中和至中性，靜置分出有機層，減壓蒸餾回收溶劑，所得粗品進 一步精餾除雜得對二甲氨基苯甲酸異戊酯109. 6g，收率93.2%，HPLC純度99.5%，結構經 1H-NMI^MS 確證。
(3)對二甲氨基苯甲酸異辛酯(EHA)製備
在IOOOml 的四 口燒瓶中加入 DMF 44. 8g (0. 58mol)，三乙胺 58. 9g (0. 58mol)及 1， 2-二氯乙烷100ml，攪拌，冰鹽浴冷卻至0°C以下，滴加68. 2g(0. 23mol)固體光氣的125ml 二氯甲烷溶液，反應放熱，過程控溫於5°C以下，滴加完畢後，反應液保溫5°C以下攪拌30分 鍾，有大量白色固體生成。滴加對二甲氨基苯腈73. Ig(0. 5mol)，反應放熱，過程控溫於5°C 以下，滴加完畢後5°C以下攪拌30分鐘，自然升至室溫繼續攪拌1小時後停止反應。反應液 直接用於下步反應。向上步反應液中加入104.0g(0.8mol)異辛醇以及2%的稀鹽酸15ml混合溶液，攪 拌，升溫至40 45°C繼續反應3 4小時，取樣中控至原料反應完全，將反應液冷卻至室 溫，用5%的碳酸氫鈉水溶液中和至中性，靜置分出有機層，減壓蒸餾回收溶劑，所得粗品進 一步精餾除雜得對二甲氨基苯甲酸異辛酯126. 3g，收率91. 2%, HPLC純度98. 7%，結構經 1H-NMI^MS 確證。
權利要求
一種對二甲氨基苯甲酸酯類化合物的合成方法，包括以下三個步驟步驟一向對硝基苯腈、甲醛(40％)、醇溶劑和催化量的硫酸的混合體系中加入Pd/C催化劑，封閉反應系統，先後用氮氣、氫氣各置換3次，攪拌，升溫至60℃，通氫，維持氫氣壓力為0.1～1.0MPa反應，定期測定吸氫速度，當連續30min不吸氫時則反應結束。冷卻至室溫並卸壓，反應液過濾，中和至中性，加入有機溶劑提取，靜置分出有機層，減壓蒸餾回收溶劑，所得粗品進一步精餾得到對二甲胺基苯腈，單步收率85～94％。步驟二在溫度為-10～10℃的條件下，向DMF、有機鹼的有機溶劑溶液中滴加固體光氣的溶液，控溫在-10～10℃以下並攪拌30分鐘，有大量白色固體生成，然後滴加對二甲氨基苯腈，反應放熱，控溫在5℃以下繼續攪拌30分鐘，自然升至室溫攪拌反應2小時後停止反應即製得氰基氯化物。反應液可直接用於下一步反應。步驟三向步驟二所得的混合體系中加入ROH以及0.5～15％的稀鹽酸水溶液，攪拌，升溫至35～80℃繼續反應3～4小時，取樣中控至原料反應完全，將反應液冷卻至室溫，中和反應液至中性，靜置分出有機層，減壓蒸餾回收溶劑和剩餘的原料ROH，所得粗品進一步精餾除雜得到對二甲氨基苯甲酸酯，產品純度大於98％，兩步收率85～99％。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於所述步驟一中，加入催化劑為1 10%Pd/C，優 選5% Pd/C催化劑；醇溶劑為Cl C4醇，優選為甲醇；氫氣壓力為0. 1 1. OMPa，優選為 0. 5MPa ；提取有機溶劑為甲苯、環己烷、氯仿、二氯甲烷，優選甲苯。
3.根據權利要求1的方法，其特徵在於所述步驟二中，優選Vilsmeier試劑中的活化氯 離子與對二甲氨基苯腈反應生成中間體，反應條件較直接的HCl加成更為溫和，原料轉化 更為完全。該反應液可直接用於下一步反應。
4.根據權利要求1的方法，本發明所述步驟二中，有機鹼為三乙胺、N，N-二甲基丙胺、 N-甲基二異丙胺、N，N-二甲基苯胺、4-(N，N-二甲基)吡啶，優選三乙胺。
5.根據權利要求1的方法，本發明所述步驟二中，有機溶劑為二氯甲烷、氯仿、1，2_二 氯乙烷、環己烷、甲苯，優選二氯甲烷、氯仿。
6.根據權利要求1的方法，其特徵在於所述步驟三中，優選相應的烷基醇與活潑的 中間體發生醇解反應得到目標產物，反應條件溫和，原料轉化率高；稀鹽酸濃度為0. 5 15%，優選2%濃度；反應升溫反應溫度範圍35 80°C，優選35 50°C。
全文摘要
本發明涉及紫外光引發劑對二甲氨基苯甲酸乙酯(EDB)、對二甲氨基苯甲酸異戊酯(IADB)和對二甲氨基苯甲酸異辛酯(EHA，商品名為507)類化合物的合成方法和生產工藝，本發明的方法是以對硝基苯腈為原料，經過硝基還原、氮甲基化反應，得到對二甲氨基苯腈，該苯腈與Vilsmeier試劑作用生成中間體，最後在烷基醇/水/HCl體系中水解得到相應的對二甲氨基苯甲酸酯類化合物，產品純度大於98％，總收率80％以上。本發明的合成方法具有反應條件溫和，操作簡單，對環境友好，溶劑易回收套用的特點，適合應用於工業生產。
文檔編號C07C229/60GK101863782SQ20101020905
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月25日 優先權日2010年6月25日
發明者李永芳, 王中奎, 王先文, 陳文 申請人:北京英力精化技術發展有限公司