王華,黃曉萍,張玲玲,王曉鐘(.浙江新三和醫(yī)藥化工有限公司,浙江上虞3369;.浙江大學化學工程與生物工程學院,浙江杭州3007)
3-二甲氨基苯酚的合成
王華1,黃曉萍1,張玲玲2*,王曉鐘2
(1.浙江新三和醫(yī)藥化工有限公司,浙江上虞312369;2.浙江大學化學工程與生物工程學院,浙江杭州310027)
以間氨基苯甲醚為起始原料,經(jīng)過N-二甲基化反應,O-脫甲基化反應,合成得到重要的醫(yī)藥、染料中間體3-二甲氨基苯酚,經(jīng)過工藝優(yōu)化,收率達到80.0%,并得到了適宜于工業(yè)化的合成路線。
N-二甲基化反應;O-脫甲基化反應;3-二甲氨基苯酚
3-二甲氨基苯酚(3-Dimethylaminophenol,1)是重要的化工產(chǎn)品,熔點85℃~87℃,能溶于有機溶劑與無機酸堿,在醫(yī)藥行業(yè)可以用于抗膽堿酯酶藥新斯的明的合成[1-3],在染料工業(yè)中也有重要的應用。
文獻[4-8]報道合成該中間體方法主要有幾類:1)以間苯二酚為原料,在高壓下和二甲胺作用,該方法路線簡單,但是反應條件要求較高,需要在30 kg/cm2壓力和180℃~200℃下進行反應,該反應中還不可避免有二取代的副產(chǎn)物生成,產(chǎn)品的后處理、提純困難;2)以間氨基苯酚為原料,用硫酸二甲酯進行二甲基化,該路線涉及到劇毒的硫酸二甲酯,并且收率僅有47%,同時也不可避免地產(chǎn)生酚羥基取代的副產(chǎn)物;3)以間氨基苯酚為原料,與多聚甲醛和硼氫化鈉作用,該路線收率較低,成本較高;4)以N,N-二甲基苯胺為原料,經(jīng)過磺化和堿熔融來制取3-二甲氨基苯酚,該方法最大的問題是收率低,三廢污染大。
考慮到上述方法的一些不足之處,本文對3-二甲氨基苯酚的合成路線進行探討,設計了以下的工藝路線:
該路線以市場上有大量供應的間氨基苯甲醚為原料,與硫酸二甲酯進行甲基化反應,得到間二甲氨基苯甲醚,最后通過脫甲基反應得到目標產(chǎn)物。
1.1 儀器與試劑
申光WRS-1B數(shù)字熔點儀;Mercury-500型核磁共振儀(TMS為內(nèi)標,CDCl3為溶劑);Aglient 6890氣相色譜儀;DF-101S恒溫加熱磁力攪拌器。所用試劑均為分析純。
1.2 合成
1.2.1 間二甲氨基苯甲醚(4)的合成
三口反應瓶中加入150 mL甲苯、間氨基苯甲醚250 g(0.41 mol),碳酸鈉53 g(0.50 mol),攪拌升溫至60℃,緩慢滴加硫酸二甲酯103.5 g(0.82 mol),滴加完畢,升溫至90℃反應1 h,TLC檢測原料基本反應完全,降溫至30℃,加入水150 mL,攪拌0.5 h,靜止分層,水層用甲苯萃?。?0 mL×2),有機相合并后用質(zhì)量百分數(shù)為5%的碳酸鈉水溶液洗滌(100 mL×2),水洗滌(100 mL× 1),有機相用無水硫酸鈉干燥,濃縮回收甲苯,得到淡黃色液體61.7 g,為間二甲氨基苯甲醚粗品,含量>97%,無需純化可直接用于下步反應。
1.2.23 -二甲氨基苯酚(1)的合成
A)用無水AlCl3作為脫甲基化試劑
三口反應瓶中加入二氯乙烷100 mL,上步所得產(chǎn)品間二甲氨基苯甲醚450 g(0.33 mol),反應液降溫至10℃左右加入無水三氯化鋁66 g(0.49 mol),攪拌升溫至回流,反應3 h,TLC檢測原料基本消失。反應液冷卻至室溫,倒入0℃質(zhì)量百分數(shù)為5%的稀鹽酸200 mL中,攪拌0.5 h,攪拌分層,有機相用二氯乙烷萃取(30 mL×2)兩次,合并水相,用質(zhì)量百分比為10%氫氧化鈉水溶液中和至pH=7~8,再用二氯乙烷萃?。?00 mL×2),合并有機相,用水洗滌(50 mL×2),干燥濃縮得棕色固體36.6 g,為3-二甲氨基苯酚粗品,含量91.5%。
粗品用正庚烷(65 mL)重結晶得到灰色固體31.7 g,含量98.73%,收率70.1%(兩步合并計算收率)。
B)用48%的氫溴酸作為脫甲基化試劑
三口反應瓶中加入質(zhì)量百分比為48%的氫溴酸100 mL,上步所得產(chǎn)品間二甲氨基苯甲醚440 g(0.26 mol),攪拌升溫至75℃,反應1.5 h,TLC檢測原料基本消失。反應液減壓回收氫溴酸至干,往反應瓶中加入冰水100 mL,攪拌0.5 h,用二氯乙烷萃?。?0 mL×2)兩次,水相用質(zhì)量百分比為10%氫氧化鈉水溶液中和至PH=7~8,再用二氯乙烷萃?。?5 mL×2),合并有機相,用水洗滌(50 mL×2),干燥濃縮得紅棕色固體31.6 g,為3-二甲氨基苯酚粗品,含量92.3%。
粗品用70 mL正庚烷重結晶得到灰色固體28.4 g,含量98.96%,收率80.0%(兩步合并計算收率)。
1HNMR(CDCl3)δ:3.03(s,6H),5.41(b,1H), 6.28~6.30(m,2H),6.53(m,1H),7.12(t,J=8.0Hz, 1H)。
MP:85.3℃~86.1℃(Lit:85℃~87℃)。
2.1 硫酸二甲酯用量對氮甲基化反應的影響
考察了硫酸二甲酯用量對氮甲基化反應的影響,發(fā)現(xiàn)硫酸二甲酯和間甲氧基苯胺的比例大于2.1倍的時候,原料能轉化完全,所以在該反應中選用了硫酸二甲酯和間甲氧基苯胺的摩爾比是2.1~2.2。
對比以間氨基苯酚為原料的工藝路線,由于甲基上有甲氧基保護,使反應中不會出現(xiàn)酚羥基被甲基化的副產(chǎn)物,所以該路線得到產(chǎn)物含量高,提純?nèi)菀住.斎还に囍羞€是不可避免地使用了劇毒的硫酸二甲酯,所以在操作中要嚴格注意防護,后處理過程對廢水的處理也需要十分謹慎。
2.2 氫溴酸的用量對脫甲基反應的影響
從實驗數(shù)據(jù)可以看出,用氫溴酸作為脫甲基化反應試劑,產(chǎn)品質(zhì)量類似,但是兩步反應總收率高,三廢少。所以用氫溴酸在該反應中應該是較好的選擇。
在以上基礎上,考察了氫溴酸的用量對反應的影響,反應均在75℃下進行,原料間二甲氨基苯甲醚的投料量為40 g。
表1 氫溴酸的用量對脫甲基反應的影響Table 1 Effect of HBr amount on demethylationrecation
從表1中可以看出,氫溴酸用量對脫甲基化反應的影響較大,當氫溴酸和間二甲氨基苯甲醚的用量比達到2.5:1(體積比)時,原料能完全轉化,收率也較高。繼續(xù)增加氫溴酸用量對反應收率的影響不大。
2.3 反應溫度對脫甲基反應的影響
脫甲基化反應的進行和反應溫度的選擇有重要的關系,溫度太低原料不能順利轉化完全;溫度太高,容易導致產(chǎn)物結構中的酚羥基被氧化,使產(chǎn)品的外觀不合格,也對產(chǎn)物的后處理提純造成困難。
通過一系列平行反應對反應溫度進行了考察,反應中原料間二甲氨基苯甲醚的投料量為40 g,氫溴酸用量為100 mL。
表2 反應溫度對脫甲基反應的影響Table 2Effect of temperature on demethylationrecation
從表2中可以看出,溫度低于70℃的時候反應不能轉化完全,當反應溫度升到回流溫度時,反應順利進行,但是產(chǎn)品外觀呈黑色,并且通過脫色等方法也很難將顏色脫除,考察原因,還是因為產(chǎn)物結構中有較易氧化的酚羥基存在,被氧化后使產(chǎn)品顏色加深。
以間氨基苯酚為起始原料,經(jīng)過N-甲基化,脫甲基化反應得到3-二甲氨基苯酚,通過反應條件的優(yōu)化,得到了適宜于工業(yè)化的反應條件:1)N-二甲基化反應,硫酸二甲酯和間氨基苯甲醚的摩爾比是2.1~2.2,反應溫度60℃,產(chǎn)物無需純化可直接用于下步反應;2)O-脫甲基化反應,氫溴酸和間二甲氨基苯甲醚的用量比為2.5:1(體積比),反應溫度75℃。兩步總收率80%。
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Synthesis of 3-Dimethylaminophenol
WANG Hua1,HUANG Xiao-ping1,ZHANG Ling-ling2*,WANG Xiao-zhong2
(1.Zhejiang Sanhe Pharmachem Co.,Ltd.,Shangyu,Zhejiang 312369,China;2.college of Chemical and Biological Engineering,Zhejiang University,Hangzhou,Zhejiang 310027,China)
3-Dimethylaminophenol was prepared from m-aminoanisole by N-methylation and O-demethylation reaction in total yield of 80.0%.
N-methylation reaction;O-demethylation reaction;3-dimethylaminophenol
1006-4184(2015)3-0042-03
2014-11-09
王華(1980-),男,漢族,浙江上虞人,工程師,學士,主要從事藥物中間體的分析方法開發(fā)與優(yōu)化、相關產(chǎn)品質(zhì)量標準的制定及其質(zhì)量控制。E-mail:wanghuasanhe@163.com