專利名稱：通過還原重氮衍生物合成芳基肼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過還原重氮衍生物合成芳基肼或其衍生物的方法。本發(fā)明更具體地涉及亞硫酸氫鹽類的還原方法。
在多數(shù)情況下，合成芳基衍生物取代肼的最直接路線是重氮化苯胺，接著還原，一般是通過氫化還原。
除了成本較高之外，該方法還有許多缺陷，可提及的缺陷包括過多的反應(yīng)步驟以及形成重質(zhì)副產(chǎn)物，因此其收率和純度很低。更槽糕的是，根據(jù)環(huán)上的取代基不同，該還原技術(shù)得到的結(jié)果不穩(wěn)定。這一問題在缺電子芳環(huán)情況下尤為明顯。
由此，研究結(jié)果表明最標(biāo)準(zhǔn)的還原“重氮基”的技術(shù)(即使用錫)最好也只能得到如上描述的不穩(wěn)定結(jié)果。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠從重氮衍生物獲得芳基肼的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種適合于缺電子或中等缺電子環(huán)的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供能夠得到良好收率的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能夠一步生成易于純化或者甚至直接得到高純度芳基肼的方法。
通過使用還原重氮衍生物的方法，可達(dá)到這些目的和下文非常明顯的其它目的，該方法至少包括下列步驟c)將重氮衍生物與其pH值至少為7的亞硫酸鹽溶液接觸。
如果處于足夠的堿性pH值，則亞硫酸鹽是特別有用的還原劑。這是一個(gè)非常驚人的結(jié)果，其原因于還原反應(yīng)需要存在酸性離子。
有利的是，為了避免能夠改變肼的純度和顏色的有色產(chǎn)物的存在以及避免劇烈的純化步驟，需要pH為7.2至11，優(yōu)選7.5至10。
為了避免焦油和重質(zhì)產(chǎn)物的存在，進(jìn)行步驟c)的溫度優(yōu)選最高為100℃，最高為50℃是有利的。
盡管這還不能圓滿地解釋，但當(dāng)利用其中pKb為6至11的含氮堿(如胺，包括苯胺)緩沖亞硫酸鹽/亞硫酸氫鹽溶液的pH時(shí)可得到最好的結(jié)果；優(yōu)選利用其中pKb為7至10的含氮堿緩沖pH。
考慮到經(jīng)濟(jì)原因，所述含氮堿為氨。
根據(jù)本發(fā)明特別有利的實(shí)施方案，步驟c)是通過向還原性亞硫酸氫鹽溶液的原始進(jìn)料中加入所述重氮衍生物而進(jìn)行的。
本發(fā)明需要調(diào)節(jié)步驟c)中的pH，使其始終接近于預(yù)選值且大于7而又小于11，小于10是有利的。
特別是為了避免加入待還原的重氮衍生物，本發(fā)明方法同樣有利地包括合成重氮基化合物的步驟a)。
合成重氮衍生物的步驟a)一般是通過亞硝酸鹽，優(yōu)選亞硝酸烷基酯或亞硝酸金屬鹽與苯胺的作用而進(jìn)行。
有利地，所述亞硝酸鹽為堿性亞硝酸鹽。
一般地，所述重氮衍生物為重氮鹽。
如果含重氮基官能團(tuán)的芳環(huán)為苯環(huán)，那么其結(jié)果更具可預(yù)測性。
本發(fā)明方法在下列條件下特別有利在不考慮重氮基官能團(tuán)的條件下，當(dāng)所述苯環(huán)具有取代基時(shí)，此時(shí)所述苯環(huán)在整體上缺電子；或者優(yōu)選地，在不考慮重氮基官能團(tuán)的條件下，由于至少一個(gè)吸電子官能團(tuán)的誘導(dǎo)作用，所述苯環(huán)缺電子。優(yōu)選兩種條件同時(shí)存在。
本發(fā)明需要所述苯環(huán)不具有任何內(nèi)消旋作用的吸電子取代基。
當(dāng)苯環(huán)帶有取代基時(shí)，可借助于公知為“Hammett”常數(shù)的σp常數(shù)評(píng)估環(huán)上電子富集程度。在不考慮重氮基官能團(tuán)的條件下，所述苯環(huán)上取代基的Hammett常數(shù)總和為0.1至0.7之間，0.1至0.5之間是有利的，優(yōu)選0.1至0.35。
對(duì)于Hammett常數(shù)的更詳細(xì)情況，可參考Jerry March教授《高等有機(jī)化學(xué)》(Advanced Organic Chemistry)(第三版)(p.242-250)(JohnWiley and Sons出版)。
當(dāng)苯環(huán)只具有一個(gè)吸電子取代基時(shí)，吸電子取代基主要通過誘導(dǎo)作用完成。另外，本發(fā)明要求所述吸電子取代基位于重氮基官能團(tuán)的鄰位或?qū)ξ弧?br> 這些吸電子取代基有利地選自輕鹵素(氯和/或優(yōu)選氟)、腈和全鹵代烷。
為了避免重氮衍生物在反應(yīng)混合物中降解，以及避免從所得反應(yīng)混合物中分離“重氮衍生物”，本發(fā)明方法還需要包括降低亞硝酸鹽含量的步驟b)。
只要能夠避免插入反應(yīng)且反應(yīng)混合物在步驟a)之后迅速使用，本發(fā)明方法直接由步驟a)進(jìn)行至步驟c)也是可能的。這是一種連續(xù)或半連續(xù)的方法。
有利地，所述降低亞硝酸鹽量的步驟b)是通過將由步驟a)得到的反應(yīng)混合物與用于還原亞硝酸鹽官能團(tuán)的試劑接觸而進(jìn)行的，所述試劑有利地為酰氨酸，優(yōu)選氨基磺酸和/或其衍生物。
為了完成本發(fā)明方法，且如果步驟c)得到的肼衍生物不能就此使用，本發(fā)明方法還包括步驟c)得到的磺化衍生物的水解步驟d)。
水解磺化衍生物的步驟d)有利地在酸性介質(zhì)中進(jìn)行，優(yōu)選在鹽酸介質(zhì)中進(jìn)行。水解磺化衍生物的步驟d)可在20℃至70℃之間的溫度下進(jìn)行，優(yōu)選在40至60℃溫度下進(jìn)行。
下文的非限定性實(shí)施例將闡明本發(fā)明。2一氟苯基肼的制備成鹽反應(yīng)將400g蒸餾水置于一6升夾套式反應(yīng)器中，所述反應(yīng)器置于氮?dú)舛栊詺夥罩胁惭b有機(jī)械攪拌器、冷凝器、滴液漏斗和測溫探頭。然后在約30分鐘內(nèi)加入470ml 32.5％鹽酸水溶液。
溶液溫度升至80℃，然后在1小時(shí)內(nèi)加入224g(2mol)2-氟苯胺(純度為99％)。反應(yīng)混合物在這些條件下維持1/2小時(shí)。重氮化反應(yīng)將2-氟苯胺鹽酸鹽溶液冷卻至0℃。鹽酸鹽沉淀并可得到可攪拌的白色漿液。
然后在2小時(shí)30分鐘內(nèi)加入363g 40％亞硝酸鈉水溶液，使其溫度不超過3℃。介質(zhì)呈均質(zhì)并變成桔紅色。
30分鐘后，很慢地加入97g 12.5％氨基磺酸水溶液，從而使過量的亞硝酸鈉消失。氮?dú)獾姆懦鰧?dǎo)致形成泡沫。結(jié)束1/2小時(shí)后提取介質(zhì)。還原反應(yīng)通過在1/2小時(shí)內(nèi)向1547g 40％亞硫酸氫鈉水溶液中加入285g 28％氨水溶液并使得介質(zhì)溫度回至25℃，制備還原性溶液；之后在2小時(shí)內(nèi)加入重氮基溶液。反應(yīng)介質(zhì)然后在50℃下加熱30分鐘。水解反應(yīng)隨后在大約3小時(shí)內(nèi)加入1123g 30％鹽酸水溶液，維持均質(zhì)桔黃色介質(zhì)于50℃下30分鐘。
注意為了除去可能形成的某些重質(zhì)產(chǎn)物，可在此階段利用甲苯進(jìn)行提取。中和反應(yīng)然后通過緩慢加入1250ml30.5％氫氧化鈉水溶液釋放堿性肼。接著先利用450ml甲苯提取介質(zhì)，再利用2×300ml甲苯提取。合并有機(jī)相。去溶劑化作用通過在部分蒸餾甲苯后利用氮?dú)?70℃,10mm Hg)汽提而進(jìn)行去溶劑處理；也就是，通過在5mm Hg于70℃條件下在“Luwa”型設(shè)備上蒸餾而進(jìn)行去溶劑處理。
通過HPLC分析，測定得到241g 96.1％粗產(chǎn)物。分離產(chǎn)物的收率=92％。
權(quán)利要求
1．一種通過還原重氮衍生物合成芳基肼的方法，其特征在于該方法至少包括下列步驟c)將重氮衍生物與其中pH值至少為7的亞硫酸鹽溶液接觸。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述pH為7.2至11。
3．根據(jù)權(quán)利要求1和2的方法，其特征在于所述pH為7.5至10。
4．根據(jù)權(quán)利要求1至3的方法，其特征在于進(jìn)行步驟c)的溫度最多等于100℃。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于所述溫度最多等于50℃。
6．根據(jù)權(quán)利要求1至5的方法，其特征在于利用其中pKb為6至11的含氮堿緩沖亞硫酸鹽/亞硫酸氫鹽溶液的pH。
7．根據(jù)權(quán)利要求1至6的方法，其特征在于利用其中pKb為7至10的含氮堿緩沖pH。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于所述含氮堿為氨。
9．根據(jù)權(quán)利要求1至8的方法，其特征在于步驟c)通過向還原性亞硫酸氫鹽溶液的原始進(jìn)料中加入所述重氮衍生物而進(jìn)行。
10．根據(jù)權(quán)利要求1至9的方法，其特征在于在步驟c)中，將pH調(diào)節(jié)至始終接近于大于7又小于11，有利地小于10的值。
11．根據(jù)權(quán)利要求1至10的方法，其特征在于還包括合成重氮衍生物的步驟a)。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于合成重氮衍生物的所述步驟a)通過亞硝酸鹽，有利地為亞硝酸烷基酯或亞硝酸金屬鹽與苯胺的作用而進(jìn)行。
13．根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于所述亞硝酸鹽為堿性亞硝酸鹽。
14．根據(jù)權(quán)利要求1至13的方法，其特征在于所述重氮衍生物為重氮鹽。
15．根據(jù)權(quán)利要求1至14的方法，其特征在于帶有重氮基官能團(tuán)的芳環(huán)為苯環(huán)。
16．根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于在不考慮重氮基官能團(tuán)的條件下，由于至少一種吸電子官能團(tuán)的誘導(dǎo)作用，所述苯環(huán)上缺電子。
17．根據(jù)權(quán)利要求15和16的方法，其特征在于在不考慮重氮基官能團(tuán)的條件下，所述苯環(huán)具有取代基，該苯環(huán)整體上缺電子。
18．根據(jù)權(quán)利要求15至17的方法，其特征在于所述苯環(huán)不具有內(nèi)消旋作用的吸電子取代基。
19．根據(jù)權(quán)利要求15至18的方法，其特征在于所述苯環(huán)上取代基的Hammett常數(shù)總和為0.1至0.7之間。
20．根據(jù)權(quán)利要求15至19的方法，其特征在于苯環(huán)只具有一個(gè)吸電子取代基，所述吸電子取代基通過誘導(dǎo)作用吸電子。
21．根據(jù)權(quán)利要求15至20的方法，其特征在于所述吸電子取代基位于重氮基官能團(tuán)的鄰位或?qū)ξ弧?br> 22．根據(jù)權(quán)利要求1至21的方法，其特征在于吸電子取代基選自輕質(zhì)鹵素(氯和/或優(yōu)選氟)、腈和全鹵代烷。
23．根據(jù)權(quán)利要求1至22的方法，其特征在于還包括降低亞硝酸鹽量的步驟b)。
24．根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其特征在于所述降低亞硝酸鹽量的步驟b)通過將由步驟a)得到的反應(yīng)混合物與用于還原亞硝酸鹽官能團(tuán)的試劑接觸而進(jìn)行，所述試劑有利地為酰氨酸，優(yōu)選氨基磺酸和/或其衍生物。
25．根據(jù)權(quán)利要求1至24的方法，其特征在于該方法還包括由步驟c)得到的磺化衍生物的水解步驟d)。
26．根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其特征在于水解磺化衍生物的步驟d)在酸性介質(zhì)，優(yōu)選在鹽酸介質(zhì)中進(jìn)行。
27．根據(jù)權(quán)利要求25和26的方法，其特征在于水解磺化衍生物的步驟d)在20℃至70℃，優(yōu)選在40至60℃下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過還原重氮衍生物合成芳基肼的方法。本發(fā)明的區(qū)別特征在于該方法至少包括下列步驟:c)將重氮衍生物與其中pH值至少為7的亞硫酸鹽溶液接觸。本發(fā)明還涉及該方法在有機(jī)合成中的應(yīng)用。
文檔編號(hào)C07C241/02GK1208400SQ96199830
公開日1999年2月17日 申請(qǐng)日期1996年12月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月29日
發(fā)明者J-M·馬斯, C·羅切尼 申請(qǐng)人:羅狄亞化學(xué)公司