一种制备4-氨基-n-烷基苄胺的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机中间体的制备方法，具体涉及一种制备4-氨基-N-烷基苄胺的方 法。
【背景技术】
[0002] 4-氨基-N-烷基苄胺是合成高档酸性染料和医药的重要中间体。用于其合成的 C.I.酸性蓝264为高档蒽醌类染料，染色和印花后的棉纶在日晒、皂洗、汗渍、氧漂、海水洗 涤等指标上有良好的表现，但是由于其中间体较贵，导致C.I.酸性蓝264产量一直不高。中 间体成本较高的主要原因为，4-氨基-N-烷基苄胺的"4-位"硝化时副产较多，过滤困难， 硝化后直接进行还原，目前工业上含N-烷基苄胺硝基苯类化合物还原制备氨基主要采取 水合肼还原，还原同时导致4-硝基-N-烷基-N-乙酰基苄胺发生分解副反应，产品成本升 高，质量下降。
[0003] 2006年，清华大学开发了 "一种还原硝基苄胺化合物为氨基苄胺盐酸盐"的方法 (ZL200610012207. 6)，该方法以Pd-C/HCl为催化体系，将硝基苄胺化合物在氢气氛围中， 进行催化氢化还原反应，希望得到无苄基氢解的产品。与水合肼法相比，该方法使用了环保 的氢气，反应只生成水，有较好的原子经济性。但是缺点较明显，其催化剂制备教繁琐，且不 稳定，在反应套用时，无法确定各个组成部分配比的稳定性，催化剂很难多次套用，成本较 尚。
【发明内容】
[0004] 为了克服4-氨基-N-烷基苄胺化合物实际生产中存在的问题，本发明循环套用 保护剂提高收率、降低成本；优化硝化工艺提高硝化定位效应；改变脱保护工序顺序，降低 了还原原料的位阻效应，制备高效催化剂，提高了反应选择性，使反应在较温和的条件下进 行，提高产品质量的同时，降低了生产成本。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0006] -种制备4-氨基-N-烷基苄胺的方法，反应式如下：
[0007]
[0008]
[0009] 式中R为1-6个炭原子的直链烷烃或支链烷烃；
[0010] 反应过程以N-甲基苄胺为原料，经乙酰化保护、硝化、脱乙酰、采用RaneyNi为催 化剂进行还原处理，即得4-氨基-N-烷基苄胺。
[0011] 具体是：
[0012] 所述式①乙酰化保护反应是以N-烷基苄胺为原料，在60-KKTC下加入醋酸， 完全混合后，在100-130 °C下加入乙酸酐，控制温度120-150 °C下使原料与乙酸酐发生 反应，制备N-烷基-N-乙酰基苄胺，待用；其中，N-烷基苄胺：乙酸酐：醋酸的摩尔比为 I: (I. 05-1. 2) : (I. 1-1. 5)。
[0013] 本发明的乙酰化保护除第一次加入新鲜的乙酸外，其余均使用回收的乙酸及乙酸 酐水解后的乙酸，由于乙酸酐的分解，乙酸的量多于加入的量，其中后加入的乙酸中含有乙 酰化的产品，在套用时，加入的乙酸为含有乙酰化产品的部分，多次套用后，乙酰化收率达 到99. 5%以上，且由于乙酰酐分解产生乙酸，除第一次加入乙酸，以后使用乙酸均为回收乙 酸。
[0014] 所述式②硝化反应是以乙酰化保护反应物N-烷基-N-乙酰基苄胺为原料，直 接与发烟硝酸在-10-5°C的低温下硝化，反应完加入冰水，中和至中性，静置过滤得4-硝 基-N-烷基-N-乙酰基苄胺；其中，N-烷基-N-乙酰基苄胺与发烟硝酸的摩尔比为 I: (1. 5-7. 0)〇
[0015] 所述式③脱乙酰是将硝化反应产物4-硝基-N-烷基-N-乙酰基苄胺在酸性条件 下，于80-120°C下水解脱乙酰基保护，色谱跟踪终点后，加碱调节pH = 6,减压蒸馏除水，加 入溶剂溶解，过滤除盐后得到4-硝基-N-烷基节胺；其中，4-硝基-N-烷基-N-乙酰基节 胺与酸的摩尔比为I: (1. 2-2. 0)。所述酸为乙酸；所述色谱跟踪至终点后加入碱调节体系 pH= 6,所述的碱为本领域常用的碱，比如可以为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液等碱金属氢 氧化物溶液或氨水。
[0016] 所述式④催化还原是将脱乙酰反应产物4-硝基-N-烷基苄胺在溶剂的存在下， 经催化剂RaneyNi在30-70°C、氢气压力0. 5-1. 5MPa下催化加氢，反应完减压脱溶剂得到 4-氨基-N-烷基苄胺；其中，催化剂的用量为4-硝基-N-烷基苄胺质量的1-5%。
[0017] 式③④所述溶剂为醇或甲苯；其中醇为甲醇、乙醇或异丙醇。
[0018] 所述催化剂为骨架镍催化剂，为Ni-Fe-Cu/Al多元催化剂，Ni:Fe:Cu摩尔比为1 : (0? 1-0. 25) : (0? 01-0. 025)、Fe:Cu= 7-12:1 (摩尔比），Ni-Fe-Cu和Al质量比为 1-2:1。
[0019] 催化剂制备方法为：取合金粉溶解在60°C左右的NaOH溶液中（摩尔比为NaOH:Al =2 : 1)，反应在搅拌中进行，放出大量氢气。1小时后，倒去上层NaOH溶液，样品用去 离子水洗涤至PH= 8 (保留弱碱性），再用乙醇洗涤3次，每次加入乙醇体积量为合金粉质 量的2倍，最后得到雷尼镍样品，保存于乙醇中备用。
[0020] 优选方法是：
[0021] 所述式①乙酰化保护反应是以N-烷基苄胺为原料，在80-90°C下加入醋酸，完全 混合后，在120-125°C下加入乙酸酐，控制温度135-145 °C下使原料与乙酸酐发生反应，经 检测无原料结束反应，反应结束进行减压蒸馏回收醋酸和过量的乙酸酐，将回收的醋酸循 环套用，纯度99. 5%，待用；其中，N-烷基苄胺：乙酸酐：醋酸的摩尔比为1:1. 1:1.2。
[0022] 本发明的乙酰化保护除第一次加入新鲜的乙酸外，其余均使用回收的乙酸及乙酸 酐水解后的乙酸，由于乙酸酐的分解，乙酸的量多于加入的量，其中后加入的乙酸中含有乙 酰化的产品，在套用时，加入的乙酸为含有乙酰化产品的部分，多次套用后，乙酰化收率达 到99. 5%以上，且由于乙酰酐分解产生乙酸，除第一次加入乙酸，以后使用乙酸均为回收乙 酸。
[0023] 所述式②硝化反应是以乙酰化保护反应物N-烷基-N-乙酰基苄胺为原料，直接与 发烟硝酸在-5-0 °C的低温下硝化，反应完加入冰水，中和至中性，静置过滤得4-硝基-N-烷 基-N-乙酰基苄胺；其中，N-烷基-N-乙酰基苄胺与发烟硝酸的摩尔比为1: (2-3)。
[0024] 上述硝化反应使用的硝酸为98-100 %的工业发烟硝酸，增强了硝化定位效应，硝 化收率高，纯度高，解决了传统工艺中硝化产品难以分离的难题，传统工艺每釜生产IOOkg 产品过滤需18小时以上，本工艺IOOkg产品过滤分离只需2小时。同时高纯度的硝化产品 为制备尚纯度最终广品提供了有效基础。
[0025] 所述式③脱乙酰是将硝化反应产物4-硝基-N-烷基-N-乙酰基苄胺在酸性条件 下，于100-1KTC下水解脱乙酰基保护，色谱跟踪至终点后，加入调节pH= 6,减压蒸馏除 水，加入溶剂溶解，过滤除盐后得到4-硝基-N-烷基节胺；其中，4-硝基-N-烷基-N-乙酰 基苄胺与酸的摩尔比为I: (1. 4-1. 6)。
[0026] 传统脱乙酰化保护工艺采取先还原后脱保护的方法，由于后水解需要在碱性下进 行，而产品也成碱性，并溶于水，这就使得中和及除盐变得比较困难，本发明采取先水解后 还原。
[0027] 所述式④催化还原是将脱乙酰反应产物4-硝基-N-烷基苄胺在溶剂的存在下， 经催化剂RaneyNi在45-50°C、氢气压力0. 7-1.OMPa下催化加氢，反应完减压脱溶剂得到 4-氨基-N-烷基苄胺，HPLC分析无脱苄副产物产生，纯度大于99%。其中，催化剂的用量 为4-硝基-N-烷基节胺质量的3-4%。
[0028] 式③④所述溶剂为醇；醇为甲醇、乙醇或异丙醇。
[0029] 传统工艺还原采用水合肼还原法，因在水溶液中进行水解，传统工艺脱乙酰化可 先不除盐，直接进行下一步还原。本发明催化加氢还原法在溶剂中进行，水解后将pH值调 至6左右，减压除水，无水乙醇溶液后过滤除盐，滤液进行加氢还原。
[0030] 本发明所具有优点在于：
[0031] 本发明所述的制备4-氨基-N-烷基苄胺的方法，具有工艺简单，操作条件温和、污 染小，反应所用催化剂活性高、活性稳定，选择性高、可以反复套用，催化剂成本降低、寿命 长，产品质量好等优点，适用于工业化生产。具体体现在以下方面：
[0032] 1)酰化保护反应，产品无损失，平均收率在99. 5%以上，接近100%，纯度100%， 只第一次反应加入乙酸，以后反应使用回收乙酸，节省了原料成本。
[0033] 2)硝化反应直接使用高浓度发烟硝酸，减少了废酸量，提高了硝化定位效应，有利 于连续硝化反应的工艺改进工作。
[0034] 3)改变现有工艺顺序，先脱保护基团再还原，直接利用水解后的母液进行加氢还 原，降低了水合肼还原法的高成本、有毒且难于处理的废水问题。
[0035] 4)催化剂选择性高、稳定性好、寿命长，套用30次转化率和选择性均仍有较高活 性，催化剂成本低。
[0036] 5)本发明采用RaneyNi做催化剂则具有非常理想的还原效果，反应温度低，且操 作简单，转化率可达1〇〇%。
【具体实施方式】
[0037] 以下具体实施例用于进一步说明本发明。但本发明绝非仅限于这些实例，根据 权利要求所限定的范围可以进行各种变换。本发明以N-烷基苄胺为原料经乙酰化、定位