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一种还原偶联法制备4,4ˊ-二取代-2,2ˊ-二氨基联苯及其盐酸盐的方法


技术摘要:
本发明公开了一种基于4‑取代硝基苯并采用还原偶联发制备4,4ˊ‑二取代‑2,2ˊ‑二氨基联苯及其盐酸盐的方法,其首先通过在有机溶剂、贵金属催化剂、强碱的存在下,用氢气进行催化氢化,由4‑取代硝基苯生成相应的1,2‑二苯肼,然后在盐酸‑铵盐混合溶液中发生重排,并  全部
背景技术:
联苯胺类化合物是一种重要的化工原料,广泛用于颜料、染料的合成、聚酰亚胺材 料的制备、聚氨酯橡胶与纤维生产中的扩链剂等领域。最为广泛使用的联苯胺为4,4'-二氨 基联苯及其衍生物,而其相应异构体2,2'-二氨基联苯的合成以及功能研究则相对欠缺,目 前关于4,4'-二取代-2,2'-二氨基联苯的合成方法主要包括Suzuki偶联法,参见Lee,D.S.; Chatterjee ,T .;Ban ,J .;Rhee ,H .;Cho ,E .J .Simple  synthetic  method  for  the  functionalized  benzo[c]cinnolines.ChemistrySelect  2018,3(7) ,2092-2095;酰胺氧 化偶联-水解法,参见Weng,Y.;Lan,T.;Sun,C.;Yang,T.;Sua,W.;Xie,Y.Mechanochemical  palladium-catalyzed  C(sp2)–H  homocoupling  ofN-arylcarbamates:synthesis  of  2, 2′-biaryldiamines .Org .Chem .Front.,2018,5 ,2103-2107;及Pd催化脱卤偶联法,参见 Chang ,Y .;Lee ,S .;Cho ,M .;Yoo ,B .;Rhee ,H .;Lee ,S .;Yoon ,C .Homocoupling  of  aryl  iodides  and  bromides  using  a  palladium/indium  bimetallic  system .Synthetic  Communications  2005,35(13) ,1851-1857。但这些合成方法所用合成前体相对复杂、反应 步骤较多,成本较大,不利于大量生产。
技术实现要素:
本发明的目的是提供一种以4-取代硝基苯为原料基于还原偶联法制备4,4́ -二取 代-2,2́ -二氨基联苯的方法。 本发明的另一目的是提供一种以4-取代硝基苯为原料基于还原偶联法制备4,4́ - 二取代-2,2́ -二氨基联苯盐酸盐的方法。 为此,本发明技术方案如下: 一种以4-取代硝基苯为原料基于还原偶联法制备4,4́ -二取代-2,2́ -二氨基联苯 的方法,制备步骤如下: S1、在高压釜中加入4-取代硝基苯、有机溶剂、30~45wt.%的氢氧化钠溶液以及 贵金属催化剂,密封好后氮气置换三次,氢气置换三次,压力控制在1.0~2.0Mpa,温度控制 在45~120℃,反应9~21h;反应结束后,过滤反应产物,滤液分层,所得有机相即为1,2-二 苯肼溶液; S2、向步骤S1制备的1,2-二苯肼溶液中加入由强酸水溶液和铵盐水溶液混合得到 的酸性混合液,在20~60℃下反应6~19h;过滤反应产物,所得滤饼为4,4́ -二取代-2,2́ - 二氨基联苯盐酸盐粗品; S3、将4,4́ -二取代-2,2́ -二氨基联苯盐酸盐粗品用水打浆后,使用32~45wt.% 4 CN 111574380 A 说 明 书 2/10 页 的氢氧化钠溶液将其中和至pH值为7~8.5,过滤,所得滤饼即为4,4́ -二取代-2,2́ -二氨基 联苯粗品; S4、向4,4́ -二取代-2,2́ -二氨基联苯粗品中加入乙酸乙酯,并加热至70~75℃溶 解滤饼,过滤,将所得滤液浓缩蒸干得到固体粗品;再采用甲苯对固体粗品重结晶,得到4,4 -́二取代-2,2́ -二氨基联苯。 上述制备方法的具体化学反应式如下: 优选,在步骤S1中,所述4-取代硝基苯的化学结构式为: 其中,X为 F、Cl、Br、I、CF3、COOH、COOR、CONH2、R或OR,其中,R为碳数取值为1~8中任意整数的直链型烷 基或支链型烷基。 优选,在步骤S1中,所述贵金属催化剂的用量为每100g的4-取代硝基苯使用0.5~ 1g贵金属催化剂;其中,贵金属催化剂由催化剂载体和承载于催化剂载体上的贵金属构成; 其中,催化剂载体为活性炭(C)、二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)或分子筛;贵金属为钯 (Pd)、铂(Pt)、钌(Ru)、铑(Rh)、铊(Tl)、铱(Ir)中至少一种;贵金属的重量占载体与贵金属 的总重量的0.5~10%。 优选,在步骤S1中,所述有机溶剂为二甲苯、甲苯、均三甲苯、苯甲醚、二苯醚或四 氢化萘。 其中,在步骤S1中,在每100g的4-取代硝基苯中优选加入30~80mL的有机溶剂和 75mL的氢氧化钠溶液。 优选,在步骤S2中,酸性混合液中,强酸溶液的质量分数为5~15%,铵盐水溶液的 质量分数为8~12%;其中,强酸水溶液为盐酸水溶液、硫酸水溶液或磷酸水溶液;铵盐水溶 液为氯化铵水溶液、醋酸铵水溶液、硫酸铵水溶液、硫酸氢铵水溶液、磷酸铵水溶液、磷酸一 氢铵水溶液或磷酸二氢铵水溶液。 一种4,4́ -二取代-2,2́ -二氨基联苯盐酸盐的方法,其步骤为:在完成上述制备4, 4́ -二取代-2,2́ -二氨基联苯中的步骤S1~S4后,进行步骤S5:将4,4́ -二取代-2,2́ -二氨 基联苯加入至5wt.%的盐酸溶液,加热至85~95℃全溶,然后趁热向其中滴加30~35wt.% 浓盐酸溶液,酸析3~4h,生成固体沉淀,待固体沉淀不再增加且混合溶液降至室温,过滤即 得4,4́ -二取代-2,2́ -二氨基联苯盐酸。 上述制备方法的具体化学反应式如下: 5 CN 111574380 A 说 明 书 3/10 页 优选,在步骤S5中,4,4́ -二取代-2,2́ -二氨基联苯与5wt.%的盐酸溶液的重量比 为1:4~1:7;4,4́ -二取代-2,2́ -二氨基联苯与30~35wt.%浓盐酸溶液的重量比为1:5~ 1:8。 优选,一种以4-取代硝基苯为原料还原偶联法制备4,4́ -二取代-2,2́ -二氨基联 苯及其盐酸盐的方法,制备步骤如下: S1、在不锈钢高压釜中加入4-取代硝基苯200g,有机溶剂60~160mL,30~45wt.% 的氢氧化钠溶液150mL和0.5~5wt.%的贵金属催化剂1~2g;在高压釜密封好后先用氮气 置换三次,再用氢气置换三次,并控制压力为1.0Mpa~2.0Mpa,温度为45~120℃,反应9~ 21h小时;过滤反应产物,滤液分层,所得有机相即为1,2-二苯肼溶液; S2、将450~600g的20~35wt.%的强酸水溶液,100~120g的铵盐和550~650mL水 配制得到强酸与铵盐的酸性混合物液,并将酸性混合物液加入至步骤S1制备的1,2-二苯肼 溶液中并于在20~60℃下反应6~19h;过滤,滤饼为4,4́ -二取代-2,2́ -二氨基联苯盐酸盐 粗品; S3、将经过步骤S2得到的4,4́ -二取代-2,2́ -二氨基联苯盐酸盐滤饼用水打浆后, 加入32~45wt.%的氢氧化钠溶液中和至pH为7~8.5;过滤,滤饼为4,4́ -二取代-2,2́ -二 氨基联苯粗品; S4、将经过步骤S3得到的滤饼加入340~390mL乙酸乙酯,并加热至70~75℃溶解 滤饼,过滤不溶物,滤液蒸馏浓缩回收乙酸乙酯可重复套用;然后将所得固体加入190~ 240mL甲苯加热溶解,自然冷却至20~30℃得到结晶,过滤,得到4,4́ -二取代-2,2́ -二氨基 联苯; S5、将经过步骤S4得到的4,4́ -二取代-2 ,2́ -二氨基联苯加入至550~720mL的 5wt.%的盐酸中,加热至85~95℃,使4,4́ -二取代-2,2́ -二氨基联苯全部溶解于盐酸溶液 中;趁热向混合溶液中滴加30~35wt.%的浓盐酸660~800mL,酸析3~4h,待沉淀析出完全 且溶液降至室温后,过滤,得到4,4́ -二取代-2,2́ -二氨基联苯盐酸盐。 与现有技术相比,本申请提供的以4-取代硝基苯为原料还原偶联法制备4,4́ -二 取代-2,2́ -二氨基联苯及其盐酸盐的方法的反应路线合理,具有原料价廉易得、反应步骤 简单、反应条件温和、合成前体少的特点,且其以4-取代硝基苯为原料通过催化氢化反应制 备4,4́ -二取代-2,2́ -二氨基联苯及其盐酸盐的方法兼具高成品收率和高成品纯度的优 点;另外,基于该制备方法,不仅其制备过程中所用的催化剂可以多次套用而催化活性不会 降低,且制备过程中使用的有机溶剂也能够实现重复利用,进一步实现有效降低生产成本 的目的,因此具有较大的工业化前景。 6 CN 111574380 A 说 明 书 4/10 页 附图说明 图1为本发明的以4-取代硝基苯为原料基于还原偶联法制备4,4́ -二取代-2,2́ - 二氨基联苯盐酸盐的合成路线图; 图2为本发明的实施例1制备的4,4́ -二甲基-2,2́ -二氨基联苯的核磁共振氢谱谱 图。 图3为本发明的实施例4制备的4,4́ -二氟-2 ,2́ -二氨基联苯的核磁共振氢谱谱 图。 图4为本发明的实施例8制备的4,4́ -二异丙基-2,2́ -二氨基联苯的核磁共振氢谱 谱图。
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