一種制備4-氨基-n-烷基芐胺的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機(jī)中間體的制備方法，具體涉及一種制備4-氨基-N-烷基芐胺的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 4-氨基-N-烷基芐胺是合成高檔酸性染料和醫(yī)藥的重要中間體。用于其合成的 C.I.酸性藍(lán)264為高檔蒽醌類(lèi)染料，染色和印花后的棉綸在日曬、皂洗、汗?jié)n、氧漂、海水洗 滌等指標(biāo)上有良好的表現(xiàn)，但是由于其中間體較貴，導(dǎo)致C.I.酸性藍(lán)264產(chǎn)量一直不高。中 間體成本較高的主要原因?yàn)椋?-氨基-N-烷基芐胺的"4-位"硝化時(shí)副產(chǎn)較多，過(guò)濾困難， 硝化后直接進(jìn)行還原，目前工業(yè)上含N-烷基芐胺硝基苯類(lèi)化合物還原制備氨基主要采取 水合肼還原，還原同時(shí)導(dǎo)致4-硝基-N-烷基-N-乙?；S胺發(fā)生分解副反應(yīng)，產(chǎn)品成本升 高，質(zhì)量下降。
[0003] 2006年，清華大學(xué)開(kāi)發(fā)了 "一種還原硝基芐胺化合物為氨基芐胺鹽酸鹽"的方法 (ZL200610012207. 6)，該方法以Pd-C/HCl為催化體系，將硝基芐胺化合物在氫氣氛圍中， 進(jìn)行催化氫化還原反應(yīng)，希望得到無(wú)芐基氫解的產(chǎn)品。與水合肼法相比，該方法使用了環(huán)保 的氫氣，反應(yīng)只生成水，有較好的原子經(jīng)濟(jì)性。但是缺點(diǎn)較明顯，其催化劑制備教繁瑣，且不 穩(wěn)定，在反應(yīng)套用時(shí)，無(wú)法確定各個(gè)組成部分配比的穩(wěn)定性，催化劑很難多次套用，成本較 尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服4-氨基-N-烷基芐胺化合物實(shí)際生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明循環(huán)套用 保護(hù)劑提高收率、降低成本；優(yōu)化硝化工藝提高硝化定位效應(yīng)；改變脫保護(hù)工序順序，降低 了還原原料的位阻效應(yīng)，制備高效催化劑，提高了反應(yīng)選擇性，使反應(yīng)在較溫和的條件下進(jìn) 行，提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，降低了生產(chǎn)成本。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種制備4-氨基-N-烷基芐胺的方法，反應(yīng)式如下：
[0007]
[0008]
[0009] 式中R為1-6個(gè)炭原子的直鏈烷烴或支鏈烷烴；
[0010] 反應(yīng)過(guò)程以N-甲基芐胺為原料，經(jīng)乙?；Ｗo(hù)、硝化、脫乙酰、采用RaneyNi為催 化劑進(jìn)行還原處理，即得4-氨基-N-烷基芐胺。
[0011] 具體是：
[0012] 所述式①乙?；Ｗo(hù)反應(yīng)是以N-烷基芐胺為原料，在60-KKTC下加入醋酸， 完全混合后，在100-130 °C下加入乙酸酐，控制溫度120-150 °C下使原料與乙酸酐發(fā)生 反應(yīng)，制備N(xiāo)-烷基-N-乙?；S胺，待用；其中，N-烷基芐胺：乙酸酐：醋酸的摩爾比為 I: (I. 05-1. 2) : (I. 1-1. 5)。
[0013] 本發(fā)明的乙?；Ｗo(hù)除第一次加入新鮮的乙酸外，其余均使用回收的乙酸及乙酸 酐水解后的乙酸，由于乙酸酐的分解，乙酸的量多于加入的量，其中后加入的乙酸中含有乙 酰化的產(chǎn)品，在套用時(shí)，加入的乙酸為含有乙?；a(chǎn)品的部分，多次套用后，乙?；章蔬_(dá) 到99. 5%以上，且由于乙酰酐分解產(chǎn)生乙酸，除第一次加入乙酸，以后使用乙酸均為回收乙 酸。
[0014] 所述式②硝化反應(yīng)是以乙酰化保護(hù)反應(yīng)物N-烷基-N-乙?；S胺為原料，直 接與發(fā)煙硝酸在-10-5°C的低溫下硝化，反應(yīng)完加入冰水，中和至中性，靜置過(guò)濾得4-硝 基-N-烷基-N-乙?；S胺；其中，N-烷基-N-乙?；S胺與發(fā)煙硝酸的摩爾比為 I: (1. 5-7. 0)〇
[0015] 所述式③脫乙酰是將硝化反應(yīng)產(chǎn)物4-硝基-N-烷基-N-乙?；S胺在酸性條件 下，于80-120°C下水解脫乙?；Ｗo(hù)，色譜跟蹤終點(diǎn)后，加堿調(diào)節(jié)pH = 6,減壓蒸餾除水，加 入溶劑溶解，過(guò)濾除鹽后得到4-硝基-N-烷基節(jié)胺；其中，4-硝基-N-烷基-N-乙酰基節(jié) 胺與酸的摩爾比為I: (1. 2-2. 0)。所述酸為乙酸；所述色譜跟蹤至終點(diǎn)后加入堿調(diào)節(jié)體系 pH= 6,所述的堿為本領(lǐng)域常用的堿，比如可以為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液等堿金屬氫 氧化物溶液或氨水。
[0016] 所述式④催化還原是將脫乙酰反應(yīng)產(chǎn)物4-硝基-N-烷基芐胺在溶劑的存在下， 經(jīng)催化劑RaneyNi在30-70°C、氫氣壓力0. 5-1. 5MPa下催化加氫，反應(yīng)完減壓脫溶劑得到 4-氨基-N-烷基芐胺；其中，催化劑的用量為4-硝基-N-烷基芐胺質(zhì)量的1-5%。
[0017] 式③④所述溶劑為醇或甲苯；其中醇為甲醇、乙醇或異丙醇。
[0018] 所述催化劑為骨架鎳催化劑，為Ni-Fe-Cu/Al多元催化劑，Ni:Fe:Cu摩爾比為1 : (0? 1-0. 25) : (0? 01-0. 025)、Fe:Cu= 7-12:1 (摩爾比），Ni-Fe-Cu和Al質(zhì)量比為 1-2:1。
[0019] 催化劑制備方法為：取合金粉溶解在60°C左右的NaOH溶液中（摩爾比為NaOH:Al =2 : 1)，反應(yīng)在攪拌中進(jìn)行，放出大量氫氣。1小時(shí)后，倒去上層NaOH溶液，樣品用去 離子水洗滌至PH= 8 (保留弱堿性），再用乙醇洗滌3次，每次加入乙醇體積量為合金粉質(zhì) 量的2倍，最后得到雷尼鎳樣品，保存于乙醇中備用。
[0020] 優(yōu)選方法是：
[0021] 所述式①乙?；Ｗo(hù)反應(yīng)是以N-烷基芐胺為原料，在80-90°C下加入醋酸，完全 混合后，在120-125°C下加入乙酸酐，控制溫度135-145 °C下使原料與乙酸酐發(fā)生反應(yīng)，經(jīng) 檢測(cè)無(wú)原料結(jié)束反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束進(jìn)行減壓蒸餾回收醋酸和過(guò)量的乙酸酐，將回收的醋酸循 環(huán)套用，純度99. 5%，待用；其中，N-烷基芐胺：乙酸酐：醋酸的摩爾比為1:1. 1:1.2。
[0022] 本發(fā)明的乙?；Ｗo(hù)除第一次加入新鮮的乙酸外，其余均使用回收的乙酸及乙酸 酐水解后的乙酸，由于乙酸酐的分解，乙酸的量多于加入的量，其中后加入的乙酸中含有乙 ?；漠a(chǎn)品，在套用時(shí)，加入的乙酸為含有乙?；a(chǎn)品的部分，多次套用后，乙?；章蔬_(dá) 到99. 5%以上，且由于乙酰酐分解產(chǎn)生乙酸，除第一次加入乙酸，以后使用乙酸均為回收乙 酸。
[0023] 所述式②硝化反應(yīng)是以乙酰化保護(hù)反應(yīng)物N-烷基-N-乙?；S胺為原料，直接與 發(fā)煙硝酸在-5-0 °C的低溫下硝化，反應(yīng)完加入冰水，中和至中性，靜置過(guò)濾得4-硝基-N-烷 基-N-乙酰基芐胺；其中，N-烷基-N-乙?；S胺與發(fā)煙硝酸的摩爾比為1: (2-3)。
[0024] 上述硝化反應(yīng)使用的硝酸為98-100 %的工業(yè)發(fā)煙硝酸，增強(qiáng)了硝化定位效應(yīng)，硝 化收率高，純度高，解決了傳統(tǒng)工藝中硝化產(chǎn)品難以分離的難題，傳統(tǒng)工藝每釜生產(chǎn)IOOkg 產(chǎn)品過(guò)濾需18小時(shí)以上，本工藝IOOkg產(chǎn)品過(guò)濾分離只需2小時(shí)。同時(shí)高純度的硝化產(chǎn)品 為制備尚純度最終廣品提供了有效基礎(chǔ)。
[0025] 所述式③脫乙酰是將硝化反應(yīng)產(chǎn)物4-硝基-N-烷基-N-乙?；S胺在酸性條件 下，于100-1KTC下水解脫乙?；Ｗo(hù)，色譜跟蹤至終點(diǎn)后，加入調(diào)節(jié)pH= 6,減壓蒸餾除 水，加入溶劑溶解，過(guò)濾除鹽后得到4-硝基-N-烷基節(jié)胺；其中，4-硝基-N-烷基-N-乙酰 基芐胺與酸的摩爾比為I: (1. 4-1. 6)。
[0026] 傳統(tǒng)脫乙?；Ｗo(hù)工藝采取先還原后脫保護(hù)的方法，由于后水解需要在堿性下進(jìn) 行，而產(chǎn)品也成堿性，并溶于水，這就使得中和及除鹽變得比較困難，本發(fā)明采取先水解后 還原。
[0027] 所述式④催化還原是將脫乙酰反應(yīng)產(chǎn)物4-硝基-N-烷基芐胺在溶劑的存在下， 經(jīng)催化劑RaneyNi在45-50°C、氫氣壓力0. 7-1.OMPa下催化加氫，反應(yīng)完減壓脫溶劑得到 4-氨基-N-烷基芐胺，HPLC分析無(wú)脫芐副產(chǎn)物產(chǎn)生，純度大于99%。其中，催化劑的用量 為4-硝基-N-烷基節(jié)胺質(zhì)量的3-4%。
[0028] 式③④所述溶劑為醇；醇為甲醇、乙醇或異丙醇。
[0029] 傳統(tǒng)工藝還原采用水合肼還原法，因在水溶液中進(jìn)行水解，傳統(tǒng)工藝脫乙酰化可 先不除鹽，直接進(jìn)行下一步還原。本發(fā)明催化加氫還原法在溶劑中進(jìn)行，水解后將pH值調(diào) 至6左右，減壓除水，無(wú)水乙醇溶液后過(guò)濾除鹽，濾液進(jìn)行加氫還原。
[0030] 本發(fā)明所具有優(yōu)點(diǎn)在于：
[0031] 本發(fā)明所述的制備4-氨基-N-烷基芐胺的方法，具有工藝簡(jiǎn)單，操作條件溫和、污 染小，反應(yīng)所用催化劑活性高、活性穩(wěn)定，選擇性高、可以反復(fù)套用，催化劑成本降低、壽命 長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。具體體現(xiàn)在以下方面：
[0032] 1)?；Ｗo(hù)反應(yīng)，產(chǎn)品無(wú)損失，平均收率在99. 5%以上，接近100%，純度100%， 只第一次反應(yīng)加入乙酸，以后反應(yīng)使用回收乙酸，節(jié)省了原料成本。
[0033] 2)硝化反應(yīng)直接使用高濃度發(fā)煙硝酸，減少了廢酸量，提高了硝化定位效應(yīng)，有利 于連續(xù)硝化反應(yīng)的工藝改進(jìn)工作。
[0034] 3)改變現(xiàn)有工藝順序，先脫保護(hù)基團(tuán)再還原，直接利用水解后的母液進(jìn)行加氫還 原，降低了水合肼還原法的高成本、有毒且難于處理的廢水問(wèn)題。
[0035] 4)催化劑選擇性高、穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)，套用30次轉(zhuǎn)化率和選擇性均仍有較高活 性，催化劑成本低。
[0036] 5)本發(fā)明采用RaneyNi做催化劑則具有非常理想的還原效果，反應(yīng)溫度低，且操 作簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)化率可達(dá)1〇〇%。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 以下具體實(shí)施例用于進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。但本發(fā)明絕非僅限于這些實(shí)例，根據(jù) 權(quán)利要求所限定的范圍可以進(jìn)行各種變換。本發(fā)明以N-烷基芐胺為原料經(jīng)乙?；⒍ㄎ?