[發明專利]一種硝基化合物N-甲基化的反應方法

有效

• 申請號: 201811185635.8
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109134270B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 楊勇;董曉素
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: C07C209/36
• 分類號: C07C209/36;C07C211/48;C07C211/51;C07C211/52;C07C213/02;C07C215/76;C07C217/84;C07D213/74;C07D241/04
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 張皓;嚴彩霞

本發明公開了一種以硝基化合物為原料直接N?甲基化反應的方法，所述方法采用Cu基催化劑和聚甲醛，可實現溫和條件下的硝基化合物的直接N?甲基化反應。

技術領域

本發明屬于精細化工領域，涉及一種以硝基化合物為原料直接N-甲基化反應的方法，所述方法采用Cu基催化劑和聚甲醛，可實現溫和條件下的硝基化合物的直接N-甲基化反應。

背景技術

甲基化反應在有機合成和生物過程中具有重要意義，其產物在染料、醫藥合成、農用化學品及精細化學品等領域占據重要地位。甲基化反應的傳統合成路線主要以苯胺和N-甲基化試劑為原料。工業上，苯胺主要通過硝基苯催化加氫還原法制得，其生產總量高達苯胺產量的85％。由于芳香硝基化合物原料易得、價格便宜，因此，從硝基苯出發直接合成N-甲基苯胺和N,N-二甲基苯胺，意義更為深遠。另一方面，常用的甲基化試劑，如鹵甲烷、硫酸二甲酯和重氮甲烷等多為有毒、致癌化合物，亟需開發新的甲基化試劑。近年來隨著環境保護意識的增強，以及“綠色化學”概念的提出，碳酸二甲酯、甲醇、甲醛以及CO₂等綠色甲基化試劑逐漸引起人們的關注。以綠色甲基化試劑為碳源，從硝基苯出發，合成N-甲基苯胺和N,N-二甲基苯胺成為一條重要的合成路線，引起國內外研究者的關注。雖然有研究者實現了硝基苯到N,N-二甲基苯胺的還原，但反應條件較為苛刻，需要在較高的溫度和壓力下進行，對設備要求高；且催化劑存在或成本昂貴，或污染環境，或使用壽命短、難以回收儲存等缺點。例如，曹勇等(Chem Sus Chem 2015,8,3029-3035)采用貴金屬催化劑Au/rutile催化硝基化合物的N-甲基化反應，該反應中，HCOOH為碳源，H₂為還原劑，高反應壓力(P(H₂)＝40bar)和高反應溫度(T＝140℃)對反應裝置提出了較高的要求。石峰等(Chem.Sci.,2014,5,649–655.)從CO₂/H₂出發，采用CuAlO_x催化劑也實現了硝基化合物的N-甲基化反應，但反應條件十分嚴苛，3.0MPa CO₂,7.0MPa H₂,170℃,48h。

綜上，以硝基苯為原料，開發新型高效穩定的催化劑是實現溫和條件下硝基化合物直接N-甲基化反應合成路線的研究重點。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種以硝基化合物，特別是硝基苯類化合物為反應底物，在Cu基催化劑的存在下，與聚甲醛反應以(CH₂O)_n為甲基化試劑和還原劑，實現溫和條件下硝基化合物的直接N-甲基化反應的方法。

所述方法由以下反應式1表示：

其中，反應起始物芳硝基化合物中取代基R選自氫、鹵素、羥基、氨基、C1至C6的烷基和C1至C6的烷氧基；優選地為氫、氯、溴、羥基、氨基、C1至C3的烷基和C1至C3的烷氧基；更優選為氫、氯、溴、羥基、氨基、甲基、乙基、甲氧基、乙氧基。

所述取代基R可以1個或多個，優選為1至3個，更優選為1個，2個或3個，更優選為1個或2個，更優選為1個。

所述取代基X選自C或N。

根據本發明所述的方法如下進行：

將芳硝基化合物、多聚甲醛、堿、催化劑和溶劑加入反應器中，40～150℃反應4-24h，然后冷卻至室溫，用氣相色譜進行檢測分析。

其中芳硝基化合物與多聚甲醛的摩爾比例為1:10至1:20。