专利名称：紫外光引发剂对二甲氨基苯甲酸酯类化合物的合成方法
技术领域：
本发明涉及紫外光引发剂对二甲氨基苯甲酸乙酯(EDB)、对二甲氨基苯甲酸异戊 酯(IADB)和对二甲氨基苯甲酸异辛酯(EHA，商品名为507)及类似化合物的合成方法和生 产工艺。本发明的方法是以对硝基苯腈为原料，经过硝基还原、氨甲基化反应，得到对二甲 氨基苯腈，该苯腈与Vilsmeier试剂作用生成中间体，最后在烷基醇/水/HCl体系中水解 得到相应的对二甲氨基苯甲酸酯类化合物，产品纯度大于98%，总收率80%以上。本发明 的合成方法具有无苛刻条件，操作简单，对环境友好，溶剂易回收套用的特点，适合应用于 工业生产。
背景技术：
对二甲氨基苯甲酸酯系列化合物是一类高效的胺促进剂，同自由基(II)型 光引 发剂一起使用，主要用于纸张、木材、金属及塑料表面的清漆涂料体系进行紫外固化，也可 用于单一或多种单体的紫外光辐射聚合反应，还是性能优良的增感剂，常与硫杂蒽酮类光 引发剂、苯乙酮类光引发剂联合使用，既能促进光引发作用，又可有效消除氧对光引发聚合 的干扰作用。对二甲氨基苯甲酸酯系列化合物可以做优良的抗紫外线添加剂，广泛应用于耐水 防晒化妆品中，其中包括对二甲氨基苯甲酸乙酯(EDB)、对二甲氨基苯甲酸异戊酯(IADB) 和对二甲氨基苯甲酸异辛酯(EHA，商品名为507)，后者是一种良好的UVB区的紫外线吸收 齐U，作为防晒剂，在国际上被大量的使用，美国FDA将其列为第一类推荐使用的防晒剂。现有对二甲氨基苯甲酸酯制备方法(I)对二甲氨基苯甲酸直接酯化(Journalof Organic Chemistry, 70 (7), 2476-2485 ；2005 ；) ； (II)对氨基苯甲酸酯经甲醛催化氮甲基 化(GB 2233975 ;CN1289764)。方法(I)存在对二甲氨基苯甲酸成本较贵，酯化收率低，酸 性废水量大等缺点。方法(II)存在氮甲基化很难完全，所用甲基化试剂硫酸二甲酯毒性 大，酸性废水量多；用氯甲烷、碘甲烷成本高，两者同时都存在甲基化过程中酯有部分水解， 影响产率等缺点。
发明内容
本发明的目的是克服现有合成方法所存在的缺点，提供一种工艺路线长度适中、 原料易得、条件相对温和、操作简便、三废少、高收率、高纯度的对二甲氨基苯甲酸酯类 化合物的合成方法。该方法采用国内易得的对硝基苯腈、甲醛和烷基醇做原料，Pd/c和 Vilsmeier试剂做催化剂，采用氢化还原、氮甲基化、氰基氯化、催化醇解等手段，高收率合 成高含量的对二甲氨基苯甲酸酯类化合物，所有的步骤无苛刻条件，操作简单，对环境友 好，符合绿色环保的要求，具有显著的社会效益和经济效益，适合工业化生产。为实现上述目的，本发明提供一种对二甲氨基苯甲酸酯类化合物的合成方法，具 体过程如下。对二甲氨基苯甲酸酯类化合物的结构式如下 其中，R代表1 8个碳原子的烷基其合成步骤为第一步硝基还原及氮甲基化 第二步=Vilsmeier试剂制备及氰基氯化 第三步对二甲氨基苯甲酸酯制备 具体操作步骤如下步骤一向对硝基苯腈、甲醛(40% )、醇溶剂和催化量的硫酸的混合体系中加入 Pd/c催化剂，封闭反应系统，先后用氮气、氢气各置换3次，搅拌，升温至60°C，通氢，维持氢 气压力为0. 1 1. OMPa反应，定期测定反应体系吸氢速度，当连续30min不吸氢时则反应 结束。冷却至室温并卸压，反应液过滤，中和至中性，加入有机溶剂提取，静置分出有机层， 减压蒸馏回收溶剂，所得粗品进一步精馏得到对二甲胺基苯腈。本发明所述步骤一中，加入催化剂为1 10% Pd/C，优选5% Pd/C催化剂。醇溶 剂为Cl C4醇，优选为甲醇。氢气压力为0. 1 1. OMPa，优选为0. 5MPa。提取有机溶剂 为甲苯、环己烷、氯仿、二氯甲烷，优选甲苯。采用的后处理方式为反应液中和至中性，静置分出有机层，脱去溶剂后再进一步 纯化得对二甲氨基苯腈，产品纯度可达98%以上，收率85 94%。步骤二 在温度为-10 10°C的条件下，向DMF、有机碱的有机溶剂溶液中滴加固 体光气的溶液，控温在-10 10°C以下并搅拌30分钟，有大量白色固体生成后，然后滴加对 二甲氨基苯腈，反应放热，控温在5°C以下继续搅拌30分钟，自然升至室温搅拌反应2小时 后停止反应即制得氰基氯化物。此反应液可直接用于下一步反应。本发明所述步骤二中，优选Vilsmeier试剂中的活化氯离子与对二甲氨基苯腈反 应生成中间体，反应条件较直接的HCl加成更为温和，原料转化更为完全。该反应液可直接 用于下一步反应。
本发明所述步骤二中，有机碱为三乙胺、N, N-二甲基丙胺、N-甲基二异丙胺、N， N- 二甲基苯胺、4- (N，N- 二甲基)吡唳，优选三乙胺。本发明所述步骤二中，有机溶剂为二氯甲烷、氯仿、1，2_ 二氯乙烷、环己烷、甲苯，优选二氯甲烷、氯仿。步骤三向步骤二所得的混合溶液中加入ROH以及0. 5 15%的稀盐酸混合溶 液，搅拌，升温至35 80°C继续反应3 4小时，取样中控反应至原料反应完全，将反应 液冷却至室温，中和反应液至中性，静置分出有机层，减压蒸馏回收溶剂和剩余的原料R0H， 所得粗品进一步精馏除杂得到对二甲氨基苯甲酸酯，产品纯度大于98%，两步收率85 99%。本发明所述步骤三中，稀盐酸浓度为0. 5 15%，优选2%浓度。反应升温反应温 度范围35 80°C，优选35 50°C。本发明的对二甲氨基苯甲酸酯类化合物的合成方法，合成路线长度适中，所用原 料对硝基苯腈、甲醛、烷基醇以及DMF和固体光气均为常见的工业原料，成本较低，优选 Vilsmeier试剂活化对二甲氨基苯腈，再进行醇解反应生成对二甲氨基苯甲酸酯类化合物。 本发明可以提供80%以上的总收率，产品纯度大于98%，所有步骤无苛刻反应条件、操作 简单、对环境友好、溶剂易回收套用，适合应用于工业生产。
具体实施例方式为了更清楚地说明本发明，下文中采用非限定性实施例作进一步说明。实施例一步骤一(1)对二甲氨基苯腈的制备在IL的高压釜中依次加入74. Og(0. 5mol)对硝基苯腈，IOOml甲醇，90g甲醛(wt 40%)和IOg浓硫酸，再加入3. 7g Pd/C(wt 5% )，封闭反应体系，先后用氮气、氢气各置换 3次，搅拌15分钟后升温至60°C，通氢气，维持氢气压力为0. 5MPa,定期测定吸氢速度，当连 续30min不吸氢时则停止反应。冷却至室温并卸压，反应液过滤回收Pd/C，用20%的碳酸 氢钠水溶液中和至中性，加入150ml甲苯提取，静置分出有机层，减压蒸馏回收溶剂，所得 粗品进一步精馏除杂得到产品65. 7g，HPLC纯度达到98. 5%，收率90. 0%，结构经1H-NMK MS确证。(2)对二甲氨基苯腈的制备在IL的高压釜中依次加入74. Og(0. 5mol)对硝基苯腈，IOOml甲醇，90g甲醛(wt 40%)和5g浓硫酸，再加入3.7g Pd/C(wt 5% )，封闭反应体系，先后用氮气、氢气各置换3 次，搅拌15分钟后升温至60°C，通氢气，维持氢气压力为0. 5MPa，定期测定吸氢速度，当连 续30min不吸氢时则停止反应。冷却至室温并卸压，反应液过滤回收Pd/C，用20%的碳酸 氢钠水溶液中和至中性，加入150ml甲苯提取，静置分出有机层，减压蒸馏回收溶剂，所得 粗品进一步精馏除杂得到产品64. 3g，HPLC纯度达到98. 8%，收率88. 6%，结构经1H-NMI^ MS确证。(3)对二甲氨基苯腈的制备在IL的高压釜中依次加入74. Og(0. 5mol)对硝基苯腈，IOOml甲醇，90g甲醛(wt40%)和IOg浓硫酸，再加入3. 7g Pd/C(wt 10%)，封闭反应体系，先后用氮气、氢气各置换 3次，搅拌15分钟后升温至60 0C，通氢气，维持氢气压力为0. 5MPa,定期测定吸氢速度，当连 续30min不吸氢时则停止反应。冷却至室温并卸压，反应液过滤回收Pd/C，用20%的碳酸 氢钠水溶液中和至中性，加入150ml甲苯提取，静置分出有机层，减压蒸馏回收溶剂，所得 粗品进一步精馏除杂得到产品61. 2g，HPLC纯度达到98. 5%，收率82. 3%，结构经1H-NMK MS确证。(4)对二甲氨基苯腈的制备在IL的高压釜中依次加入74. Og(0. 5mol)对硝基苯腈，IOOml甲醇，90g甲醛(wt 40%)和IOg浓硫酸，再加入3. 7g Pd/C(wt 2% )，封闭反应体系，先后用氮气、氢气各置换 3次，搅拌15分钟后升温至60°C，通氢气，维持氢气压力为0. 3MPa,定期测定吸氢速度，当连 续30min不吸氢时则停止反应。冷却至室温并卸压，反应液过滤回收Pd/C，用20%的碳酸 氢钠水溶液中和至中性，加入150ml甲苯提取，静置分出有机层，减压蒸馏回收溶剂，所得 粗品进一步精馏除杂得到产品62. lg, HPLC纯度达到98. 7%，收率85. 0%，结构经1H-NMK MS确证。步骤二和三(1)对二甲氨基苯甲酸乙酯(EDB)制备 在IOOOml 的四 口烧瓶中加入 DMF 44. 8g (0. 58mol)，三乙胺 58. 9g (0. 58mol)及二 氯甲烷100ml，搅拌，冰盐浴冷却至0°C以下，滴加68. 2g(0. 23mol)固体光气的125ml 二氯 甲烷溶液，反应放热，过程控温于5°C以下，滴加完毕后，反应液保温5°C以下搅拌30分钟， 有大量白色固体生成后，滴加对二甲氨基苯腈73. Ig(0. 5mol)，反应放热，过程控温于5°C 以下，滴加完毕后5°C以下搅拌30分钟，自然升至室温继续搅拌1小时后停止反应。反应液 直接用于下步反应。向上步反应液中加入36.8g(0.8mol)乙醇以及2%的稀盐酸IOml混合溶液，搅拌， 升温至50 55°C继续反应3 4小时，取样中控至原料反应完全，将反应液冷却至室温， 用10%的碳酸氢钠水溶液中和至中性，静置分出有机层，减压蒸馏回收溶剂，所得粗品进一 步精馏除杂得对二甲氨基苯甲酸乙酯，冷却后得白色固体91. 9g，熔点63. 0-64.0°C，收率 95. 2%, HPLC 纯度 99. 2%,结构经 1H-WR、MS 确证。(2)对二甲氨基苯甲酸异戊酯(IADB)制备在IOOOml 的四 口烧瓶中加入 DMF 44. 8g (0. 58mol)，三乙胺 58. 9g (0. 58mol)及二 氯甲烷100ml，搅拌，冰盐浴冷却至0°C以下，滴加68. 2g(0. 23mol)固体光气的125ml 二氯 甲烷溶液，反应放热，过程控温于5°C以下，滴加完毕后，反应液保温5°C以下搅拌30分钟， 有大量白色固体生成。滴加对二甲氨基苯腈73. lg(0.5mol)，反应放热，过程控温于5°C以 下，滴加完毕后5°C以下搅拌30分钟，自然升至室温继续搅拌1小时后停止反应。反应液直 接用于下步反应。向上步反应液中加入70. 5g(0. 8mol)异戊醇以及2%的稀盐酸IOml混合溶液，搅 拌，升温至40 45°C继续反应3 4小时，取样中控至原料反应完全，将反应液冷却至室 温，用5%的碳酸氢钠水溶液中和至中性，静置分出有机层，减压蒸馏回收溶剂，所得粗品进 一步精馏除杂得对二甲氨基苯甲酸异戊酯109. 6g，收率93.2%，HPLC纯度99.5%，结构经 1H-NMI^MS 确证。
(3)对二甲氨基苯甲酸异辛酯(EHA)制备
在IOOOml 的四 口烧瓶中加入 DMF 44. 8g (0. 58mol)，三乙胺 58. 9g (0. 58mol)及 1， 2-二氯乙烷100ml，搅拌，冰盐浴冷却至0°C以下，滴加68. 2g(0. 23mol)固体光气的125ml 二氯甲烷溶液，反应放热，过程控温于5°C以下，滴加完毕后，反应液保温5°C以下搅拌30分 钟，有大量白色固体生成。滴加对二甲氨基苯腈73. Ig(0. 5mol)，反应放热，过程控温于5°C 以下，滴加完毕后5°C以下搅拌30分钟，自然升至室温继续搅拌1小时后停止反应。反应液 直接用于下步反应。向上步反应液中加入104.0g(0.8mol)异辛醇以及2%的稀盐酸15ml混合溶液，搅 拌，升温至40 45°C继续反应3 4小时，取样中控至原料反应完全，将反应液冷却至室 温，用5%的碳酸氢钠水溶液中和至中性，静置分出有机层，减压蒸馏回收溶剂，所得粗品进 一步精馏除杂得对二甲氨基苯甲酸异辛酯126. 3g，收率91. 2%, HPLC纯度98. 7%，结构经 1H-NMI^MS 确证。
权利要求
一种对二甲氨基苯甲酸酯类化合物的合成方法，包括以下三个步骤步骤一向对硝基苯腈、甲醛(40％)、醇溶剂和催化量的硫酸的混合体系中加入Pd/C催化剂，封闭反应系统，先后用氮气、氢气各置换3次，搅拌，升温至60℃，通氢，维持氢气压力为0.1～1.0MPa反应，定期测定吸氢速度，当连续30min不吸氢时则反应结束。冷却至室温并卸压，反应液过滤，中和至中性，加入有机溶剂提取，静置分出有机层，减压蒸馏回收溶剂，所得粗品进一步精馏得到对二甲胺基苯腈，单步收率85～94％。步骤二在温度为-10～10℃的条件下，向DMF、有机碱的有机溶剂溶液中滴加固体光气的溶液，控温在-10～10℃以下并搅拌30分钟，有大量白色固体生成，然后滴加对二甲氨基苯腈，反应放热，控温在5℃以下继续搅拌30分钟，自然升至室温搅拌反应2小时后停止反应即制得氰基氯化物。反应液可直接用于下一步反应。步骤三向步骤二所得的混合体系中加入ROH以及0.5～15％的稀盐酸水溶液，搅拌，升温至35～80℃继续反应3～4小时，取样中控至原料反应完全，将反应液冷却至室温，中和反应液至中性，静置分出有机层，减压蒸馏回收溶剂和剩余的原料ROH，所得粗品进一步精馏除杂得到对二甲氨基苯甲酸酯，产品纯度大于98％，两步收率85～99％。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述步骤一中，加入催化剂为1 10%Pd/C，优 选5% Pd/C催化剂；醇溶剂为Cl C4醇，优选为甲醇；氢气压力为0. 1 1. OMPa，优选为 0. 5MPa ；提取有机溶剂为甲苯、环己烷、氯仿、二氯甲烷，优选甲苯。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于所述步骤二中，优选Vilsmeier试剂中的活化氯 离子与对二甲氨基苯腈反应生成中间体，反应条件较直接的HCl加成更为温和，原料转化 更为完全。该反应液可直接用于下一步反应。
4.根据权利要求1的方法，本发明所述步骤二中，有机碱为三乙胺、N，N-二甲基丙胺、 N-甲基二异丙胺、N，N-二甲基苯胺、4-(N，N-二甲基)吡啶，优选三乙胺。
5.根据权利要求1的方法，本发明所述步骤二中，有机溶剂为二氯甲烷、氯仿、1，2_二 氯乙烷、环己烷、甲苯，优选二氯甲烷、氯仿。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于所述步骤三中，优选相应的烷基醇与活泼的 中间体发生醇解反应得到目标产物，反应条件温和，原料转化率高；稀盐酸浓度为0. 5 15%，优选2%浓度；反应升温反应温度范围35 80°C，优选35 50°C。
全文摘要
本发明涉及紫外光引发剂对二甲氨基苯甲酸乙酯(EDB)、对二甲氨基苯甲酸异戊酯(IADB)和对二甲氨基苯甲酸异辛酯(EHA，商品名为507)类化合物的合成方法和生产工艺，本发明的方法是以对硝基苯腈为原料，经过硝基还原、氮甲基化反应，得到对二甲氨基苯腈，该苯腈与Vilsmeier试剂作用生成中间体，最后在烷基醇/水/HCl体系中水解得到相应的对二甲氨基苯甲酸酯类化合物，产品纯度大于98％，总收率80％以上。本发明的合成方法具有反应条件温和，操作简单，对环境友好，溶剂易回收套用的特点，适合应用于工业生产。
文档编号C07C229/60GK101863782SQ20101020905
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者李永芳, 王中奎, 王先文, 陈文 申请人:北京英力精化技术发展有限公司