CN115093312A - 5-溴-1,2,3-三甲氧基苯及中间体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化合物制备技术领域,更具体的涉及一种以间苯二酚为原料制备5‑溴‑1,2,3‑三甲氧基苯的方法。针对现有的5‑溴‑1,2,3‑三甲氧基苯的制备方法,存在成本昂贵、收率不稳定、环境污染严重等问题,本发明提供一种5‑溴‑1,2,3‑三甲氧基苯的制备方法,具有低成本、高收率、高纯度、环境友好,适用于工业化放大生产的优点。
Description
技术领域
本发明属于化合物制备技术领域,更具体的涉及一种以间苯二酚为原料制备5-溴-1,2,3-三甲氧基苯的方法。
背景技术
5-溴-1,2,3-三甲氧基苯,CAS号:2675-79-8,是一种重要的化工中间体,广泛应用于实验室研发过程和化工生产过程中。其化学结构式如下式I所示:
专利CN113563163公开式I化合物的工艺路线:以邻香兰素为起始原料,经过溴化、氧化及甲基化反应制备得到5-溴-1,2,3-三甲氧基苯,该路线的缺点是起始原料比较贵,市场价格是17.5万/吨,而且需要定制,货期较长,不适合放大生产。
文献Angewandte Chemie,International Edition,59(42),18717-18722,2020报道了式I化合物的工艺路线:以1,2,3-三甲氧基苯为原料,以等当量的三乙基锗选择性定位到苯环的5位,再进行溴代,该路线的缺点是三乙基锗价格昂贵,不适合放大生产。
文献Letters in Organic Chemistry,17(3),234-239,2020报道了式I化合物的工艺路线:以1,2,3-三甲氧基苯为原料,以乙腈为溶剂,加入氧化铜负载在氧化锌上的催化剂,再加入溴化钾,再持续通入氧气,制得5-溴-1,2,3-三甲氧基苯,该路线的缺点是该催化剂没有商业化,需要自制,并且催化活性不稳定,导致氧气对溴化钾中溴负离子的氧化效率不可控,从而导致收率不稳定。
专利WO2011034071公开了式I化合物的工艺路线:以1,2,3-三甲氧基苯为起始原料,以乙腈和水的混合物为溶剂,加入氢溴酸,以10-甲基-9-均三甲苯基吖啶高氯酸盐为催化剂,通入氧气,制得5-溴-1,2,3-三甲氧基苯,该路线的缺点是催化剂价格昂贵,成本太高。
文献Chemistry-AEuropean Journal,13(10),2805-2811,2007、Journal ofOrganic Chemistry,65(25),8811-8815;2000,1990及专利US20040043969公开了式I化合物的工艺路线:以3,4,5-三甲氧基苯胺为原料,利用Sandmeyer反应制备5-溴-1,2,3-三甲氧基苯,该路线的缺点是产生大量含铜废水,污染严重,并且也存在原料价格昂贵的问题。
专利WO2003061651公开了式I化合物的工艺路线:以5-溴-1,2,3-苯三酚为原料,直接把三个酚羟基进行甲基化反应,得到5-溴-1,2,3-三甲氧基苯,该方法的缺点是原料5-溴-1,2,3-苯三酚的价格非常昂贵,且不易购得。
因此,仍然需要对5-溴-1,2,3-三甲氧基苯的制备方法进行研究,以获得低成本、高收率、高纯度、环境友好,适用于工业化放大生产的制备方法。
发明内容
针对上述5-溴-1,2,3-三甲氧基苯的制备方法,其存在成本昂贵、收率不稳定、环境污染严重等问题,本发明提供一种5-溴-1,2,3-三甲氧基苯的制备方法,具有低成本、高收率、高纯度、环境友好,适用于工业化放大生产的优点。
本发明提供一种5-溴-1,2,3-三甲氧基苯的制备方法,5-溴-1,2,3-三甲氧基苯的化学结构式如下式I所示:
本发明提供一种5-溴-1,2,3-三甲氧基苯的制备方法,以间苯二酚(化合物II)为起始原料经过硝化反应得到2-硝基间苯二酚(化合物III),2-硝基间苯二酚(化合物III)经甲基化反应得到1,3-二甲氧基-2-硝基苯(化合物IV),1,3-二甲氧基-2-硝基苯(化合物IV)经过还原反应得到2,6-二甲氧基苯胺(化合物V),2,6-二甲氧基苯胺(化合物V)经过重氮化反应制得重氮盐接着进行水解得到2,6-二甲氧基苯酚(化合物VI),2,6-二甲氧基苯酚(化合物VI)经过溴化反应得到4-溴-2,6-二甲氧基苯酚(化合物VII),4-溴-2,6-二甲氧基苯酚(化合物VII)经过甲基化反应得到5-溴-1,2,3-三甲氧基苯(化合物I),具体的反应路线如下:
一方面,本发明提供一种化合物I的中间体化合物的制备方法,化合物V在酸性条件下,于反应温度下,与重氮化试剂发生反应,再进行水解,制备得到化合物VI,如下式所示:
步骤四中所述酸选自硫酸、盐酸、醋酸中的至少一种。在一些实施方式中,所述酸为盐酸,有利于反应进行和后处理。
步骤四中所述重氮化试剂选自亚硝酸钠、亚硝酸异戊酯、亚硝酸叔丁酯中的至少一种。在一些实施方式中,所述重氮化试剂为亚硝酸钠,有利于反应进行和后处理。
步骤四中,所述反应温度为20-25℃。
步骤四中,所述化合物V与重氮化试剂的摩尔比可为1:1-5,在一些实施方式中,所述化合物V与重氮化试剂的摩尔比可为1:1-3,有利于产物的生成和获得。
步骤四中,所述化合物V与酸的摩尔比可为1:1-10,在一些实施方式中,所述化合物V与酸的摩尔比可为1:2-5,有利于产物的生成和获得。
步骤四中,反应时间可为12-24h。
步骤四中,反应完全后,任选进行后处理。在一些实施方式中,所述后处理包括:在反应液中加入乙酸乙酯,搅拌,静置,分液,收集有机相,水相再用乙酸乙酯萃取一遍,合并有机相,浓缩,得到化合物VI。
在一些实施方式中,步骤四中,把化合物VI加入到盐酸中,降温至0-5℃,缓慢滴加亚硝酸钠水溶液,滴加完成后,把所得溶液滴加到1M硫酸水溶液中,滴加过程控制反应体系温度不超过20℃,滴加完成后,室温搅拌反应过夜,反应完毕后,任选后处理,制得化合物VI,所述后处理包括:在反应液中加入乙酸乙酯,搅拌,静置,分液,收集有机相,水相再用乙酸乙酯萃取一遍,合并有机相,浓缩。
发明人发现,所述的化合物中间体I的制备方法,采用上述方法后,其产生了意想不到的技术效果:产物收率高、纯度高、杂质少。
第二方面,本发明提供一种化合物I的制备方法,包括如下步骤:
步骤四:化合物V在酸性条件下,于反应温度下,与重氮化试剂发生反应,再进行水解,制备得到化合物VI;
步骤五:化合物VI在酸存在的条件下,于反应温度下,与溴素进行反应制备得到化合物VII;
步骤六:化合物VII在反应溶剂中,在碱存在的条件下,于反应温度下,与硫酸二甲酯反应,制备得到化合物I;
步骤四的内容可以参见化合物VI的制备过程。
步骤五中所述酸选自硫酸、盐酸、醋酸中的至少一种。在一些实施方式中,所述酸为醋酸,有利于反应进行和后处理。
步骤五中,所述反应温度为5-10℃。
步骤五中,所述化合物VI与溴素的摩尔比可为1:1-1.3,在一些实施方式中,所述化合物VI与溴素的摩尔比可为1:1-1.1,有利于产物的生成和获得。
步骤五中,反应时间可为6-8h。
步骤五中,反应完全后,任选进行后处理。在一些实施方式中,所述后处理包括:向反应液中加入亚硫酸钠水溶液至反应液无色,过滤,滤饼用水洗涤,再用少量冷的异丙醇洗涤,得到化合物VII。
在一些实施方式中,步骤五中,向化合物VI中加入到醋酸,再加入醋酸钠,降温至5-10℃,滴加溴素,控制反应温度不超过14℃,滴加完毕,5-10℃保温搅拌6-8小时,反应完毕后,任选后处理,制得化合物VII,所述后处理包括:加入亚硫酸钠水溶液至反应液无色,过滤,滤饼用水洗涤,再用少量冷的异丙醇洗涤。
步骤六中所述反应溶剂为有机溶剂,选自甲苯、二甲苯、四氢呋喃、二氯乙烷中的至少一种。在一些实施方式中,所述反应溶剂为甲苯,有利于反应进行和后处理。
步骤六中所述碱选自甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠、叔丁醇钾中的至少一种。在一些实施方式中,所述碱为甲醇钠,有利于反应进行和后处理。
步骤六中,所述反应温度为40-60℃。
步骤六中,所述化合物VII与硫酸二甲酯的摩尔比可为1:1-3,在一些实施方式中,所述化合物VII与硫酸二甲酯的摩尔比可为1:1-1.5,有利于产物的生成和获得。
步骤六中,反应时间可为6-10h。
步骤六中,反应完全后,任选进行后处理。在一些实施方式中,所述后处理包括:将反应液降温至室温,加入水,搅拌,静置,分液,收集有机相,水相再加入甲苯萃取两次,合并有机相,浓缩,剩余物用异丙醇重结晶,过滤,干燥得化合物I。
在一些实施方式中,步骤六中,向化合物VII中加入到甲苯,再分批加入甲醇钠,控温不超过20℃,加完甲醇钠后升温至40℃搅拌1小时,再滴加硫酸二甲酯,控制温度不超过60℃,滴加完后,保温搅拌反应6-10小时,反应完毕后,任选后处理,制得化合物VII,所述后处理包括:将反应液降温至室温,加入水,搅拌30分钟,静置,分液,收集有机相,水相再加入甲苯萃取两次,合并有机相,浓缩,剩余物用异丙醇重结晶,过滤,干燥。
发明人发现,所述的化合物I的制备方法,采用上述方法后,其产生了意想不到的技术效果:本方法经过重氮化水解、溴化、甲基化共三步反应,其中,存在有可能有位置选择性问题,溴化反应中,由底物决定了溴化会定为到2,6-二甲氧基苯酚的4位,不会生成无异构体杂质,路线总收率高达81.5%,大大提高了总收率,适合实现放大生产。
第三方面,本发明提供一种化合物I的的制备方法,具有如下步骤:
步骤一:化合物II在反应溶剂中,于反应温度下,与硝酸进行反应,制备得到化合物III;
步骤二:化合物III在反应溶剂中,在碱存在的条件下,于反应温度下,与硫酸二甲酯反应,制备得到化合物IV;
步骤三:化合物IV在反应溶剂中,在酸和还原剂存在的条件下,于反应温度下进行反应制备化合物V;
步骤四:化合物V在酸存在的条件下,于反应温度下,与重氮化试剂发生反应,再进行水解,制备得到化合物VI;
步骤五:化合物VI在酸存在的条件下,于反应温度下,与溴素进行反应制备得到化合物VII;
步骤六:化合物VII在反应溶剂中,在碱存在的条件下,于反应温度下,与硫酸二甲酯反应,制备得到化合物I。
步骤一中所述反应溶剂为有机溶剂,选自乙醇、甲醇、正丙醇中的至少一种。在一些实施方式中,所述反应溶剂为乙醇,有利于反应进行和后处理。
步骤一中,所述反应温度为20-25℃。
步骤一中,所述化合物II与硝酸的摩尔比可为1:1-3,在一些实施方式中,所述化合物II与硝酸的摩尔比可为1:1-1.3,有利于产物的生成和获得。
步骤一中,反应时间3-9h。
步骤一中,反应完全后,任选进行后处理。在一些实施方式中,所述后处理包括:将反应液降温,过滤,将滤饼用冷的乙醇洗涤,干燥,得到化合物III。
在一些实施方式中,步骤一中,化合物II在乙醇中,在0-5℃下,滴加硝酸进行反应,控制温度不超过12℃,滴加完毕后,室温搅拌4-8小时,反应完毕后,任选后处理,制得化合物III,所述后处理包括:将反应液降温,过滤,将滤饼用冷的乙醇洗涤,干燥。
步骤二中所述反应溶剂为有机溶剂,选自N,N-二甲基甲酰胺、甲苯、乙腈、水中的至少一种。在一些实施方式中,所述反应溶剂为N,N-二甲基甲酰胺,有利于反应进行和后处理。
步骤二中所述碱选自碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。在一些实施方式中,所述碱为碳酸钾,有利于反应进行和后处理。
步骤二中,所述反应温度为50-70℃。
步骤二中,所述化合物III与硫酸二甲酯的摩尔比可为1:1-4,在一些实施方式中,所述化合物III与硫酸二甲酯的摩尔比为1:2.2,有利于产物的生成和获得。
步骤二中,反应时间可为2-3h。
步骤二中,反应完全后,任选进行后处理。在一些实施方式中,所述后处理包括:将反应液减压浓缩除去大部分反应溶剂,降温,加水和乙酸乙酯,搅拌,静置,分液,收集有机层,水相再用乙酸乙酯萃取一遍,合并有机相,浓缩,得化合物IV。
在一些实施方式中,步骤二中,化合物III在N,N-二甲基甲酰胺中,加入碳酸钾,降温至10-15℃,滴加硫酸二甲酯,滴加完成后,保温搅拌2小时,然后升温至50-70℃反应2-3小时,反应完毕后,任选后处理,制得化合物IV,所述后处理包括:减压浓缩除去大部分N,N-二甲基甲酰胺,降温,加水和乙酸乙酯,搅拌,静置,分液,收集有机层,水相再用乙酸乙酯萃取一遍,合并有机相,浓缩。
步骤三中所述反应溶剂为有机溶剂,选自乙醇、甲醇、乙酸、异丙醇中的至少一种。在一些实施方式中,所述反应溶剂为乙醇,有利于反应进行和后处理。
步骤三中所述酸选自盐酸、硫酸、磷酸中的至少一种。在一些实施方式中,所述酸为盐酸,有利于反应进行和后处理。
步骤三中,所述反应温度为室温至溶剂回流温度。
步骤三中,所述化合物IV与铁粉的摩尔比可为1:1-10,在一些实施方式中,所述化合物IV与铁粉的摩尔比可为1:3-5,有利于产物的生成和获得。
步骤三中,反应时间可为2-6h。
步骤三中,反应完全后,任选进行后处理。在一些实施方式中,所述后处理包括:将反应液冷却至室温,过滤,滤饼用乙醇洗涤,收集滤液,减压浓缩除去乙醇,再加入水和二氯甲烷,搅拌,静置,分液,收集有机层,浓缩,得到化合物V。
在一些实施方式中,步骤三中,化合物IV在乙醇中,加入氯化铵和铁粉,加热回流2-6h,反应完毕后,任选后处理,制得化合物V,所述后处理包括:反应液冷却至室温,过滤,滤饼用乙醇洗涤,收集滤液,减压浓缩除去乙醇,再加入水和二氯甲烷,搅拌,静置,分液,收集有机层,浓缩。
步骤四-步骤六的制备方法可以参见说明书中第二个方面的内容。
发明人发现,所述的化合物I的制备方法,采用上述方法后,其产生了意想不到的技术效果:本方法是以廉价易得的间苯二酚为起始原料,经过硝化、甲基化、还原、重氮化水解、溴化、甲基化共六步反应,其中,存在有可能有位置选择性问题的硝化及溴化的两步反应中,由底物的酚羟基的位置决定了硝化或溴化会分别定为到间苯二酚的2位及2,6-二甲氧基苯酚的4位,不会生成无异构体杂质,路线总收率高达81.5%,大大提高了总收率,适合实现放大生产。
综上所述,本发明具有如下有益的技术效果:
1、本发明提供的化合物I的制备方法,起始原料间苯二酚廉价易得,降低了反应成本;
2、本发明提供的化合物I的制备方法,存在有可能有位置选择性问题的硝化及溴化的两步反应中,由底物的酚羟基的位置决定了硝化或溴化会分别定为到间苯二酚的2位及2,6-二甲氧基苯酚的4位,没有生成无异构体杂质,提高了产物纯度;
3、本发明提供的化合物I的制备方法,总收率得到了较大的提升;
4、本发明提供的化合物I的制备方法,产生的三废减少,更加环保,本方法更适合日趋严格的安全与环保的工业化生产。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
本发明中,如“化合物A”和“式A所示的化合物”和“式A”的表述,表示的是同一个化合物。
本发明中,“任选”或者“任选地”表示可以有,也可以没有;或者可以进行,也可以不进行;如“任选地往步骤(C)所得的粗品中加入反应溶剂”表示可以往步骤(C)所得的粗品中加入反应溶剂,也可以不往步骤(C)所得的粗品中加入反应溶剂
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面进一步披露一些非限制实施例,对本发明作进一步的详细说明。
本发明所使用的试剂均可以从市场上购得或者可以通过本发明所描述的方法制备而得。
本发明中,mmol表示毫摩尔;min表示分钟;h表示小时;g表示克;Ll表示升;DCM表示二氯甲烷;BPO表示过氧化苯甲酰;NBS表示:N-溴代琥珀酰亚胺;MTBE表示甲基叔丁基醚。
本发明中,TLC表示薄层色谱分析;HPLC表示高效液相色谱法。
本发明中,反应中,原料剩余量不超过投料量的5%或3%或2%或1%或0.5%时,视为反应完全。
实施例1化合物III的制备
把对苯二酚加入到乙醇中,降温到0-5℃,滴加30%的硝酸,控制温度不超过12℃,滴加完毕后,室温搅拌4-8小时,降温至10℃,过滤,滤饼用冷的乙醇洗涤,干燥,得到浅黄色的固体(化合物III),收率98%。
实施例2化合物IV的制备
把2-硝基间苯二酚加入到N,N-二甲基甲酰胺中,再加入碳酸钾(2.2eq),降温至10-15℃,滴加硫酸二甲酯(2.2eq),滴加完成后,保温搅拌2小时,然后升温至60℃反应2小时,取样检测原料含量小于0.5%,减压浓缩除去大部分N,N-二甲基甲酰胺,降温至20℃,加水和乙酸乙酯,搅拌30分钟,静置,分液,收集有机层,水相再用乙酸乙酯萃取一遍,合并有机相,浓缩,得到类白色的固体(化合物IV),收率97%。
实施例3化合物V的制备
把1,3-二甲氧基-2-硝基苯加入到乙醇中,再加入盐酸和铁粉,加热回流2-6小试,取样检测原料含量小于0.5%,反应液冷却至室温,滤过,滤饼用乙醇洗涤,收率滤液,减压浓缩除去乙醇,再加入水和二氯甲烷,搅拌30分钟,静置,分液,收集有机层,浓缩,得到类白色固体(化合物V),收率98%。
实施例4化合物VI的制备
把2,6-二甲氧基苯胺加入到盐酸中,降温至0-5℃,缓慢滴加亚硝酸钠水溶液,滴加完成后,把所得溶液滴加到1M硫酸水溶液中,滴加过程控制反应体系温度不超过20℃,滴加完成后,室温搅拌反应过夜,取样检测原料反应完全,加入乙酸乙酯,搅拌30分钟,静置,分液,收集有机相,水相再用乙酸乙酯萃取一遍,合并有机相,浓缩,得到白色固体(化合物VI),收率94%。
实施例5化合物VII的制备
把2,6-二甲氧基苯酚加入到醋酸中,再加入醋酸钠(1.1eq),降温至5-10℃,滴加溴素(1.05eq),控制反应温度不超过14℃,滴加完毕,5-10℃保温搅拌6-8小时,取样检测原料小于0.2%,加入亚硫酸钠水溶液至反应液无色,过滤,滤饼用水洗,再用少量冷的异丙醇洗涤得到白色固体4-溴-2,6-二甲氧基苯酚(化合物VII),收率97%。
实施例6化合物I的制备
把4-溴-2,6-二甲氧基苯酚加入到甲苯中,分批加入甲醇钠,控温不超过20℃,加完甲醇钠后升温至40℃搅拌1小时,再滴加硫酸二甲酯(1.1eq),控制温度不超过60℃,滴加完后,保温搅拌反应6-10小时,降温至室温,加入水,搅拌30分钟,静置,分液,收集有机相,水相再加入甲苯萃取两次,合并有机相,浓缩,剩余物用异丙醇重结晶,过滤,干燥得到白色结晶性固体粉末5-溴-1,2,3-三甲氧基苯(化合物I),收率96%。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的一种化合物I中间体的制备方法,其特征在于,所述酸选自硫酸、盐酸、醋酸中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种化合物I中间体的制备方法,其特征在于,所述重氮化试剂选自亚硝酸钠、亚硝酸异戊酯、亚硝酸叔丁酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种化合物I中间体的制备方法,其特征在于,所述化合物V与重氮化试剂的摩尔比为1:1-5。
5.根据权利要求1所述的一种化合物I中间体的制备方法,其特征在于,所述化合物V与酸的摩尔比可为1:1-10。
7.根据权利要求6所述的一种化合物I的制备方法,其特征在于,所述步骤四中的酸选自硫酸、盐酸、醋酸中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的一种化合物I的制备方法,其特征在于,所述重氮化试剂选自亚硝酸钠、亚硝酸异戊酯、亚硝酸叔丁酯中的至少一种。
9.根据权利要求6所述的一种化合物I的制备方法,其特征在于,所述化合物V与重氮化试剂的摩尔比为1:1-5,所述化合物V与酸的摩尔比可为1:1-10。
10.一种化合物I的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:化合物II在反应溶剂中,于反应温度下,与硝酸进行反应,制备得到化合物III;
步骤二:化合物III在反应溶剂中,在碱存在的条件下,于反应温度下,与硫酸二甲酯反应,制备得到化合物IV;
步骤三:化合物IV在反应溶剂中,在在酸和还原剂存在的条件下,于反应温度下进行反应制备化合物V;
步骤四:化合物V在酸性条件下,于反应温度下,与重氮化试剂发生反应,再进行水解,制备得到化合物VI;
步骤五:化合物VI在酸存在的条件下,于反应温度下,与溴素进行反应制备得到化合物VII;
步骤六:化合物VII在反应溶剂中,在碱存在的条件下,于反应温度下,与硫酸二甲酯反应,制备得到化合物I;
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