[發明專利]一種催化氧化合成對羧基苯磺酰胺的方法

有效

• 申請號: 201410734410.9
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104447434A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 梁靜;楊會會;魏賢勇;宗志敏
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: C07C311/16
• 分類號: C07C311/16;C07C303/40
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種制備對羧基苯磺酰胺的方法，特別是一種催化氧化合成對羧基苯磺酰胺的方法。

技術背景

對羧基苯磺酰胺(I)是重要的醫藥合成中間體，用于合成丙磺舒、哈拉腙等，其鈉鹽還可用于碳酸酐酶的抑制劑，對其進行開發和利用很有前景，其結構式如下所示：

對羧基苯磺酰胺的制備以對甲基苯磺酰氯(II)為原料，先氨解成對甲基苯磺酰胺(III)，再氧化成對羧基苯磺酰胺。對甲基苯磺酰胺芳環上含有強吸電子基團，是較難氧化的底物，因此它的氧化往往使用超過化學計量的傳統強氧化劑KMnO₄、Na₂Cr₂O₇、CrO₃、NaIO₄等，這些氧化劑反應后以更低的價態存在于反應體系中,不僅增加了產物分離提純的難度,而且排放的廢液也給環境帶來了惡劣的影響，同時還存在腐蝕設備、效率低等弊端，不符合綠色化學的要求。氧氣、過氧化氫等綠色氧化劑不僅價格便宜，而且反應后副產物為水，對環境無污染，以氧氣或過氧化氫取代傳統氧化劑解決環境污染已成為化學工業關注的焦點。

謝建英等報道了在微波輻射下，以過氧化氫為氧化劑制備對羧基苯磺酰胺，產率最高達67.5％，但微波輻射在工業上難以實現，且實驗中發現微波輻射可以加速過氧化氫的分解，不利于氧化反應，本法實際產率很低。

李濤等報道了采用鈷基吡唑配合物作為催化劑，以氧氣為氧化劑催化氧化甲苯制備苯甲酸，150℃和1.5Mpa下反應140分鐘，苯甲酸的產率最高達75.96％，苯甲酸的選擇性達89.25％。但該反應需要同時加入乙酸作為吸氧介質(乙酸與甲苯的質量比為1.2:1)，設備腐蝕嚴重；反應在高溫高壓下進行，是一個嚴重耗能的過程；反應所需催化劑鈷基吡唑配合物制備較為繁瑣，成本較高；該反應除了將甲基氧化為羧基，還會生成羥甲基、醛基等中間氧化產物，生成羧基的產物選擇性為89.25％；該反應條件能將甲苯氧化，但當甲基對位引入強吸電子基磺酰胺基后，甲基不能被氧化生成對羧基苯磺酰胺，事實上很多新型的氧化催化劑能夠催化甲苯氧化為苯甲酸，但是不能催化對甲基苯磺酰胺的氧化。

發明內容

本發明的目的是要提供一種環境友好、溫和高效、選擇性高的催化氧化合成對羧基苯磺酰胺的方法。

本發明的目的是這樣實現的：該方法在金屬氧化物或雜多酸催化劑的作用下，以氫過氧化物為氧化劑，催化氧化對甲基苯磺酰胺制備對羧基苯磺酰胺。該方法以對甲基苯磺酰氯為原料，采用兩步反應制備對羧基苯磺酰胺：

步驟一：對甲基苯磺酰氯在氨源作用下氨解為對甲基苯磺酰胺或其衍生物；

R¹和R²代表相同基團或不同基團，R¹和R²為氫或C₁-C₆的烷基；

步驟二：對甲基苯磺酰胺甲基氧化為羧基；

在步驟一中，所述的氨源是濃氨水、氯化銨、碳酸銨或是C₁～C₆的伯胺、仲胺，對甲基苯磺酰氯與氨源的摩爾比為1：2～1:10，將對甲基苯磺酰氯用甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、二甲基亞砜或乙醚溶解，然后將對甲基苯磺酰氯滴入氨源中，對甲基苯磺酰氯與氨或伯胺、仲胺的反應在室溫20℃下進行，反應1～2h；

在步驟二中，以金屬氧化物或雜多酸為催化劑，氫過氧化物為氧化劑，所述的氫過氧化物為過氧化氫、叔丁基過氧化氫或異丙苯基過氧化氫，催化氧化對甲基苯磺酰胺氧化為對羧基苯磺酰胺；氧化反應可以在水相中進行；

在步驟二中，所使用的反應物為對甲基苯磺酰胺，是含有吸電子基團的苯環，本身難于發生氧化反應。

具體工藝過程如下：在裝有磁力攪拌裝置的圓底燒瓶中，依次加入催化劑、對甲基苯磺酰胺、氫過氧化物、水；催化劑的用量摩爾比為對甲基苯磺酰胺用量的1％～5％，對甲基苯磺酰胺與氫過氧化物的摩爾比為1：2至1：10，用HCl和NaOH調節體系pH值為8至14，然后在常壓40～100℃條件下，攪拌3～10小時后停止反應，首先過濾濾出催化劑，催化劑用水洗滌，干燥后即可重復使用；濾液用鹽酸調節pH值2～3，結晶，過濾，干燥得到產物對羧基苯磺酰胺。