專利名稱：離析的3，4-二氨基苯磺酸的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用硫酸磺化1，2-二氨基苯制備3，4-二氨基苯磺酸的方法，所用硫酸不含或僅最多每摩爾含1.0mol SO3。
本發(fā)明目的是提供一種簡化的制備3，4-二氨基苯磺酸(也稱作orthaminicacid)的方法。
該化合物是制備染料、農(nóng)作物保護組合物、藥物產(chǎn)品和化妝品的中間體，尤其是光防護劑中的UV吸收劑如2-苯基苯并咪唑單磺酸的中間體。對后一所述的最終目的因為最終產(chǎn)物應是純白色，因此要求特別純的產(chǎn)物。
按照早期的發(fā)現(xiàn)，3，4-二氨基苯磺酸可以通過1，2-二氨基苯的HCl鹽與大量過量(約11mol/mol)的含SO3的硫酸反應制備(參見J.Post，Liebigs Ann.Chemie205，(1880)，p.100)。
然而，使用HCl鹽會導致相當大量的HCl氣體揮發(fā)，HCl氣體有腐蝕作用，需要使用昂貴的材料制成的密封設備，并還阻礙了硫酸的再利用。
然而，迄今還不能從過量硫酸磺化游離的1，2-二氨基苯中獲得離析的產(chǎn)物。
為此，就現(xiàn)有技術的狀況，必須用BaCl2沉淀出全部過量的H2SO4并蒸發(fā)殘留的母液。按照這種方式獲得的產(chǎn)物不易結晶，必須再次提純，這是費力的。
芳族磺酸常轉化為Na鹽以進行分離，Na鹽較之純的硫酸更難溶解，盡管還沒有3，4-二氨基苯磺酸的例子。
還有一種合成3，4-二氨基苯磺酸(orthaminic acid)的路線是用錫/HCl還原2-硝基苯胺-4-磺酸或二硝基偶氮苯二磺酸(Zincke and Kuchenbecker，Ann.330，(1904)，p.23)；然而，這些原料并不便宜且必須通過數(shù)個步驟來合成。
在該方法中，3，4-二氨基苯磺酸以HCl鹽獲得，它容易分解(Neitzki，Lerch；Ber.d.Deutsh.Chem.Ges.21，3220(1888))。依據(jù)經(jīng)驗，通過這一路線以不純的呈黑色的變色形式獲得3，4-二氨基苯磺酸，意味著必須通過再結晶進行提純(loc.cit)。HCl是高度腐蝕性的；因此，在工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模并不喜歡對酸性且會分解的HCl鹽進行操作。
相反，通過1，2-二氨基苯的磺化進行合成是有利的，因為1，2-二氨基苯能以相當大的量獲得。
依據(jù)經(jīng)驗，如果必須獲得盡可能最純的形式并還要進一步加工，則要求分離中間體。
而且，在未經(jīng)中間體分離，并不總能夠進一步加工粗制的反應溶液(除了原料和次要產(chǎn)物外)，這種情況下，反應溶液還包含大量硫酸。
這常導致形成受污染的產(chǎn)物和/或隨后步驟的低產(chǎn)率。
即例如，在EP-A 4 203 072的實施例的情況；這種情況下，1，2-二氨基苯、苯甲酸和96％強度硫酸混合并加熱至200℃。這一方法中，次要產(chǎn)物2-苯基-苯并且咪唑-5-磺酸以理論產(chǎn)率的49％得到。
另一種方法中，用86％強度的硫酸在178℃進行，且產(chǎn)物以60％產(chǎn)率分離。
未描述各反應步驟，因此是不清楚的。未描述通過這種反應路線形成3，4-二氨基苯磺酸甚至將其分離；用硫酸水溶液并在特別高的溫度下進行反應的方法并不是本發(fā)明建議的方法；實際上，所述例子中產(chǎn)率隨硫酸水含量的提高而增加，揭示了可不使用100％強度的硫酸或含SO3的硫酸。
這同樣可應用于EP-A 1167358和EP-A 1167359的例子，這些專利表明在相當大量的SO3存在下，苯甲酸、1，2-二氨基苯和硫酸在約120℃反應溫度下反應，獲得相當大量的2-苯基苯并咪唑的二磺酸，或只獲得這些產(chǎn)物。
目前，由于經(jīng)濟和生態(tài)原因，特別要求對通過磺化獲得的3，4-二氨基苯磺酸的中間體分離由于在過量硫酸中進行磺化(參見J.Post，loc.Cit)，在此過程中形成了受污染的硫酸，要求對受污染硫酸進行再回收使用。目前，廢硫酸或按照現(xiàn)有技術用有機物氧化來濃集，或在高溫分解得到SO2，再次轉換為即可使用的純硫酸。為此，需要的有價值物質當然必須預先大量分離出去，被無機離子的污染(如以Na或K鹽沉淀硫酸)是不能接受的，因為在后處理中會導致問題。
還發(fā)現(xiàn)，1，2-二氨基苯在包含超化學計量量的SO3的硫酸中進行磺化期間，已有相當量的二磺酸出現(xiàn)。
因此，本發(fā)明的目的是尋找通過使1，2-二氨基苯與硫酸反應并以盡可能最純形式分離，且以高產(chǎn)率和沒有無機陽離子制備3，4-二氨基苯磺酸的方法，這種方法能將使用過的硫酸再使用，并因此能以高產(chǎn)率獲得高純度的3，4-二氨基苯磺酸。
令人驚奇的是，找到了用無水硫酸(不含SO3或僅約摩爾比例的SO3)磺化1，2-二氨基苯并后處理磺化混合物的條件，能以高產(chǎn)率獲得高純度的3，4-二氨基苯磺酸，分離后的硫酸中沒有會危害回收利用的無機陽離子。
這尤為令人驚奇，因為在另外的同樣條件下，不可能使結構很相似的1，3-二氨基苯反應得到1，3-二氨基苯磺酸，使得它能相應地從磺化混合物分離出來。這種情況下，轉化率僅達到約50％。
因此，本發(fā)明提供了一種制備3，4-二氨基苯磺酸的方法，其特征如下a)1，2-二氨基苯與無水硫酸(任選包含最多為化學計量量的SO3)在100-160℃的溫度范圍攪拌下反應1-20小時，b)在該反應混合物中加入水或冰，任選冷卻，以總的混合物為基準，最多使硫酸濃度在30-75重量％的范圍內(nèi)，c)過濾出從反應混合物沉淀出的3，4-二氨基苯磺酸，任選用稀硫酸洗滌然后后加工。
與以前不同來源的產(chǎn)物的結果不同，這種方法獲得的產(chǎn)物不分解，而是穩(wěn)定的。
按照本發(fā)明方法獲得的產(chǎn)物為白色至深灰色，一般為淡灰色這是尤其為令人驚奇的，因為1，2-二氨基苯磺酸容易氧化，而硫酸在升高溫度下是強的氧化劑。因此，可以認為，并非磺化與氧化同時發(fā)生并形成相當量的深色次要產(chǎn)物，這自然會導致低的產(chǎn)率。
按照本發(fā)明方法，1，2-二氨基苯被引入過量的100％強度硫酸或含SO3的過量硫酸(但SO3量小于1mol/mol苯二胺)，加熱幾小時，任選再用硫酸稀釋，然后用足量水稀釋至得到一定濃度的硫酸；該方法中，3，4-二氨基苯磺酸以高產(chǎn)率、結晶形式沉淀出來，通過合適的方式如過濾、離心等進行分離。
可以用一定稀釋度的硫酸洗滌，但一般不要求這樣做，因為已經(jīng)產(chǎn)生了高純度的產(chǎn)物(根據(jù)1H-NMR譜是異構體純的)。這甚至更令人驚奇，因為在1，2-二氨基苯的富電子芳核上有兩個位置，它們的反應活性很相似，所以一直認為會形成可比量的3，4-和2，3-二氨基苯磺酸。然而，以所用的1，2-二氨基苯為基準，分離后產(chǎn)物的產(chǎn)率最高達到3，4-二氨基苯磺酸的理論值的92-94％(由HPLC或亞硝酸滴定測定)，根據(jù)1H-NMR譜，獲得的產(chǎn)物沒有異構體形式。
取決于反應條件，可形成次要產(chǎn)物的1，2-二氨基苯二磺酸(幾個％的量)，這可以在后處理中分離掉并最終不存在于產(chǎn)物中(含量＜1.0％)。
依據(jù)反應條件，原料還可以有少量保持未反應；這可以在后處理期間分離除去，不殘留在產(chǎn)物中。
如果，當使用約化學計量量的SO3時，形成的二磺酸量增加，磺化后(但在后處理之前)通過加入水使其比例大幅度下降。
磺化反應的溫度在90-160℃范圍。
較好的實施方案中，1，2-二氨基苯溶解在3-5倍重量的100強度％硫酸中。(形成確切的量，在后處理中易于攪拌或傳運)。
該溶液加熱至100-160℃；優(yōu)選實施方案中，加熱至120-150℃，攪拌1-20小時，較好為4-15小時，最好6-10小時。
一個具體實施方案中，進行磺化反應之后但在用大量水稀釋之前，開始可以加入少量的水，然后該物料在處理溫度下再攪拌1-3小時，在此期間，二磺酸已很低的含量進一步降低。
然后，任選冷卻至100℃后，該混合物排放到水中或冰中，稀釋后硫酸濃度為30-75％，較好的40-70％，最好為50-65％，因為這樣的產(chǎn)物具有特別好的過濾性能，并特別難溶解。
如果在稀釋硫酸期間，不冷卻接受器，那么，產(chǎn)物開始保持在溶液中，因為稀釋熱使接受器被加熱。在冷卻攪拌時，產(chǎn)物才結晶出來。
優(yōu)選的實施方案中，開始，將所需稀釋度的硫酸通入，并在要求的溫度下，同時計量加入水和磺化混合物，使接受器中硫酸濃度(由硫酸和水計算)保持不變。
該過程中，要求接受器內(nèi)溫度保持足夠低，使產(chǎn)物在計量加入期間結晶出來。
然后，過濾出沉淀的產(chǎn)物。即使不洗滌也能獲得足夠純的產(chǎn)物，但是在用稀硫酸洗滌后還可以進一步提純。之后，產(chǎn)物仍包含極少量的附著硫酸，但是，一般不必為了進一步處理而除去。
以簡單的方式如通過HPLC或重氮化，測定所需產(chǎn)物的含量。該量一般為30-50％，大多數(shù)情況為45-50％，取決于后處理條件。
排放的廢酸僅包含很少量的有機物(＜3，4-二氨基苯磺酸1重量％，以及少量二磺酸)，意味著廢酸在任選后處理后可以再使用。
根據(jù)1H-NMR譜，分離后的產(chǎn)物沒有異構體。
(DMSO-d6)δ＝6.92(d，J＝8.3Hz)，7.24(d/d，J＝1.92/8.3Hz)，7.43(d，J＝1.91Hz)，8.1s(寬)。
按照這種方式獲得的粗產(chǎn)物可就此用于許多目的，例如，制備醫(yī)藥化學或農(nóng)業(yè)化學的產(chǎn)品，制備染料或化妝品。本發(fā)明還提供按照本發(fā)明制備的3，4-二氨基苯磺酸在制備醫(yī)藥、農(nóng)作物保護、化妝品或染料段(sector)產(chǎn)品中的應用。
任選地，產(chǎn)物還可以從3-5倍重量的水中重結晶，以獲得特別純的產(chǎn)物，例如不含H2SO4。
按照這種方式重結晶的產(chǎn)物給出正確的元素分析如下計算的C38.3％ 發(fā)現(xiàn)的C38.0％計算的H4.3％ 發(fā)現(xiàn)的H4.1％計算的N14.88％ 發(fā)現(xiàn)的N14.8％計算的S17.03％ 發(fā)現(xiàn)的S17.4％重氮化的含量99.6％紅外光譜ν＝3454(w)，3364(w).2873(s，br)，2638(s)，1639(s)，1556(m)，1502(s)，1316(w)，1230(s)，1207(s)，1168(m)，1145(s)，1106(s)，1021(s)，819(w)。
本發(fā)明還提供了按本發(fā)明制備的3，4-二氨基苯磺酸的用途，用于制備在醫(yī)藥、農(nóng)作物保護、化妝品或染料段的產(chǎn)品。
實施例1開始，加入600毫升(1110克)100％強度的硫酸，將216克(2.0摩爾)1，2-二氨基苯溶解于其中，將該混合物在100℃加熱2-3小時。
然后，滴加275克含65％SO3(2.23摩爾SO3)的硫酸，該混合物于140℃再加熱攪拌2小時。
該混合物冷卻至125℃，滴加70毫升的水?；旌衔镌?35-140℃再攪拌2小時，冷卻至100℃，攪拌下，在15分鐘內(nèi)排放到1300毫升的水中。
攪拌該混合物，并在6小時內(nèi)冷卻至25℃，并在耐酸的濾器上過濾。
得到724克47.6％強度的3，4-二氨基苯磺酸(理論值的91.5％)和2060克(1.61)無鹽廢酸，仍包含0.25％的二氨基苯和0.6％的3，4-二氨基苯磺酸。
不必進行提純，可以使用該灰色產(chǎn)物。
實施例2開始，加入368克100％強度硫酸，將48.5克(0.257摩爾)1，2-二氨基苯溶解于其中，將該混合物加熱至135℃，再加熱至138℃。
由HPLC(數(shù)據(jù)以rel.mol％表示)監(jiān)測該反應。
該混合物排放到200克水中并分離3，4-二氨基苯磺酸，獲得結晶形式的3，4-二氨基苯磺酸(在放大10倍的顯微鏡下評價，產(chǎn)率為理論值的96％)。
實施例3按照實施例1的步驟，但在138℃加熱8小時。
3，4-二氨基苯磺酸的產(chǎn)率為理論值的93.8％。
實施例4開始，加入313克(3.19摩爾)100％強度硫酸，將48.5克(0.257摩爾)1，2-二氨基苯溶解于其中，將該混合物加熱至138℃。
然后，再加入10克含65％SO3(0.08摩爾SO3)的硫酸。
由HPLC(數(shù)據(jù)以rel.mol％表示)監(jiān)測該反應。
該混合物排放到200克水中濾器至40℃，過濾分離沉淀的產(chǎn)物。鄰二氨基苯磺酸的產(chǎn)率為理論值的98.1％。
實施例5開始，加入313克(3.19摩爾)100％強度硫酸，將48.5克(0.257摩爾)1，2-二氨基苯溶解于其中，該混合物在148℃加入8小時。
由HPLC(數(shù)據(jù)以rel.mol％)表示監(jiān)測該反應。
將混合物排放到220毫升水中，冷卻，過濾分離產(chǎn)物。
3，4-二氨基苯磺酸的產(chǎn)率為理論值的93.8％。
實施例6將970克(8.965摩爾)1，2-二氨基苯溶解于3786毫升(7000克/71.5摩爾；8摩爾/摩爾)的100％強度硫酸(單水合物)中，該混合物在138℃加熱8小時。
該混合物冷卻至100℃，用925克硫酸稀釋，排放到5.05升的水中。
該混合物冷卻至40℃，得到平均含量約為50％的3，4-二氨基苯磺酸(由重氮化測定并由HPLC校正)，產(chǎn)率約為理論值的94％。
實施例7將600克硫酸-潮濕的粗的3，4-二氨基苯磺酸溶解在1700毫升的熱水中，與8克活性炭，在80℃一起攪拌30分鐘，熱過濾，攪拌直到冷卻。
用抽吸機過濾沉淀的產(chǎn)物，并干燥。
得到135克干產(chǎn)物，根據(jù)HPLC，該產(chǎn)物含量為98.8％。
排出的廢酸包含0.9％3，4-二氨基苯磺酸。
實施例848.7克1，2-二一氨基苯溶解在249克/2.53摩爾(5.7摩爾/摩爾)的100％強度硫酸中，加熱該混合物。由HPLC監(jiān)測結果。
實施例949克1，2-二氨基苯溶解在276克(2.82摩爾；6.2摩爾/摩爾)，加熱該混合物至135℃。
由HPLC監(jiān)測反應結果。
比較例48.5克1，2-二氨基苯溶解在170毫升的100％強度硫酸中并緩慢加熱。由HPLC監(jiān)測轉化。在140℃，即使13小時后，轉化率最高僅達到48摩爾％。
溫度升高至160℃，轉化率提高，再過2小時，轉化率僅達到51％。
權利要求
1.制備3，4-二氨基苯磺酸的的方法，其特征在于a)1，2-二氨基苯與無水硫酸在100-160℃攪拌下反應1-20小時，所述無水硫酸任選包含最多為化學計量量的SO3，b)在該反應混合物中加入水或冰，任選冷卻，直到硫酸濃度在30-75重量％，以總的混合物為基準，c)過濾出從反應混合物中沉淀出來的3，4-二氨基苯磺酸，任選用稀硫酸洗滌并后處理。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述3，4-二氨基苯磺酸在熱水(用活性炭處理)后處理。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述硫酸或硫酸等價物用量為5-15∶1摩爾比，該方法中，SO3用量為1.5-0∶1摩爾比。
4.如權利要求1-3中任一權利要求所述的方法，其特征在于反應的步驟a)在120-150℃下進行。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于反應的步驟a)進行5-15小時。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于步驟b)中同時進行計量加入反應溶液和稀釋用水，使接受器中硫酸濃度的波動僅為約+/-5％。
7.如權利要求1-5中任一權利要求所述的3，4-二氨基苯磺酸的用途，用于制備醫(yī)藥、農(nóng)作物保護、化妝品或染料段的產(chǎn)品。
全文摘要
概述一種制備3，4－二氨基苯磺酸的方法，其特征在于a)1，2－二氨基苯與無水硫酸在100－160℃攪拌下反應1－20小時，所述無水硫酸任選包含最多為化學計量量的SO
文檔編號C07C303/06GK1486977SQ03158999
公開日2004年4月7日 申請日期2003年9月17日 優(yōu)先權日2002年9月17日
發(fā)明者G·勞赫斯奇瓦爾彼, H·埃姆德, W·基貝訥, G 勞赫斯奇瓦爾彼, 躥, 返 申請人:拜爾公司