CN1202489A - 2－苯并[c]呋喃酮化合物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供式(1)代表的2－苯并[c]呋喃酮化合物的制备方法(式中,R1,R2,R3,R4,R5和R6独立地是烷基,R1和R2、R3和R4、R5和R6可以分别相互键合,与氮原子一起形成杂环),包括在活性炭的存在下,在含水溶剂中用氧化剂将式(2)的三苯基甲烷化合物氧化。在通过隐色体化合物的氧化来制备用作显色记录材料的成色剂的2－苯并[c]呋喃酮化合物的方法中,提供了迅速反应高收率高纯度的制备方法。

Description

2-苯并[c]呋喃酮化合物的制备方法
本发明涉及可用作显色记录材料的成色剂的2-苯并[c]呋喃酮化合物的制备方法。
一种具有氨基的3，3-二芳基-2-苯并[c]呋喃酮化合物，3，3-二(4-二甲氨基苯基)-6-二甲氨基-2-苯并[c]呋喃酮(结晶紫内酯)特别广泛地用作压敏复印纸和热敏记录纸的成色剂，显示蓝色。
日本专利公开昭62-184061，昭55-120562和平02-47160描述了通过氧化三芳基亚甲基化合物来制备2-苯并[c]呋喃酮化合物的方法。然而，这些制备方法存在一些问题。例如，在这些制备方法中，随着反应的进行，反应体系的碱浓度增加，引起未反应原料永久残留的问题。此外，加入金属化合物以加速反应，在过滤和洗涤2-苯并[c]呋喃酮反应产物的步骤中，仍然残留在废水中。这样的残留物质引起增加废水处理成本的问题。
本发明的目的是在通过在将三苯基甲烷化合物氧化以制备2-苯并[c]呋喃酮化合物的过程中提供经济的制备方法，它使得反应迅速进行，在反应终止后没有废水处理问题。
为了完成上述目的，本发明人努力研究，结果发现反应在活性炭的存在下平稳进行，并且可以在短期内完全反应。从而实现了本发明。
也就是说，本发明的一个方面是制备式(1)代表的2-苯并[c]呋喃酮化合物的方法：
Figure A9811501100041
式中，R1，R2，R3，R4，R5和R6独立地是烷基，R1和R2、R3和R4、R5和R6可以分别相互键合，与氮原子一起形成杂环，包括在活性炭的存在下，在含水溶剂中用氧化剂将式(2)的三苯基甲烷化合物氧化：
Figure A9811501100042
式中，R1，R2，R3，R4，R5和R6独立地是烷基，R1和R2、R3和R4、R5和R6可以分别相互键合，与氮原子一起形成杂环。
本发明提供通过将三苯基甲烷化合物(隐色体化合物)氧化而在短时间内高收率地制备2-苯并[c]呋喃酮化合物的方法。
下面将详细描述本发明的制备方法。
式(1)和(2)中的取代基R1，R2，R3，R4，R5和R6独立地是烷基，R1和R2、R3和R4、R5和R6可以分别相互键合，与氮原子一起形成杂环。当R1至R6是烷基时，这些烷基最好具有1-8个碳原子，更优选1-4个碳原子。具体的烷基包括例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、异己基、正庚基、正辛基和2-乙基己基。代表性的R1和R2、R3和R4、R5和R6分别相互键合，与氮原子一起形成的杂环包括例如哌啶子基、哌嗪子基、吡咯烷基和吗啉基。优选哌啶子基和吡咯烷基。
可以用于本发明的并且可用式(2)代表的具体的三苯基甲烷化合物(下文简记为隐色体化合物)优选包括
2-[4，4’-二(二甲氨基)二苯甲基]-5-二甲氨基苯甲酸，
2-[4，4’-二(二乙氨基)二苯甲基]-5-二甲氨基苯甲酸，
2-[4，4’-二(二甲氨基)二苯甲基]-5-二甲氨基苯甲酸，
2-[4，4’-二(乙基甲基氨基)二苯甲基]-5-二甲氨基苯甲酸，
2-[4，4’-二(二乙氨基)二苯甲基]-5-二乙氨基苯甲酸，
2-(4-二乙氨基-4’-二甲氨基)二苯甲基-5-二乙氨基苯甲酸，
2-[4，4’-二(二正丙氨基)二苯甲基]-5-二甲氨基苯甲酸，
2-[4，4’-二(二异丙氨基)二苯甲基]-5-二甲氨基苯甲酸，
2-[4，4’-二(二正丁氨基)二苯甲基]-5-二甲氨基苯甲酸，
2-[4，4’-二(二异丁氨基)二苯甲基]-5-二甲氨基苯甲酸，
2-[4，4’-二(二正丁氨基)二苯甲基]-5-二乙氨基苯甲酸，
2-(4-二正丁氨基-4’-二乙氨基)二苯甲基-5-二乙氨基苯甲酸，
2-[4，4’-二(二正丁氨基)二苯甲基]-5-二正丁氨基苯甲酸，
2-[4，4’-二(二仲丁氨基)二苯甲基]-5-二甲氨基苯甲酸，
2-[4，4’-二(吡咯烷基)二苯甲基]-5-二甲氨基苯甲酸，和
2-[4，4’-二(哌啶子基)二苯甲基]-5-二甲氨基苯甲酸。
式(1)代表的2-苯并[c]呋喃酮化合物的代表性的例子可以从上述式(2)代表的相应化合物按照本发明制备，它包括：
3，3-二(4-二甲氨基苯基)-6-二甲氨基-2-苯并[c]呋喃酮，
3，3-二(4-二乙氨基苯基)-6-二甲氨基-2-苯并[c]呋喃酮，
3，3-二(4-二甲氨基苯基)-6-二乙氨基-2-苯并[c]呋喃酮，
3，3-二(4-乙基甲基氨基苯基)-6-二乙氨基-2-苯并[c]呋喃酮，
3，3-二(4-二乙氨基苯基)-6-二乙氨基-2-苯并[c]呋喃酮，
3-(4-二乙氨基苯基)-3-(4-二甲氨基苯基)-6-二乙氨基-2-苯并[c]呋喃酮，
3，3-二(4-二正丙氨基苯基)-6-二甲氨基-2-苯并[c]呋喃酮，
3，3-二(4-二异丙氨基苯基)-6-二甲氨基-2-苯并[c]呋喃酮，
3，3-二(4-二正丁氨基苯基)-6-二甲氨基-2-苯并[c]呋喃酮，
3，3-二(4-二正丁氨基苯基)-6-二甲氨基-2-苯并[c]呋喃酮，
3，3-二(4-二异丁氨基苯基)-6二甲氨基-2-苯并[c]呋喃酮，
3-(4-二正丁氨基苯基)-3-(4-二乙氨基苯基)-6-二正丁氨基-2-苯并[c]呋喃酮，
3，3-二(4-二正丁氨基苯基)-6-二正丁氨基-2-苯并[c]呋喃酮，
3，3-二(4-二仲丁氨基苯基)-6-二甲氨基-2-苯并[c]呋喃酮，
3，3-二(4-吡咯烷基苯基)-6-二甲氨基-2-苯并[c]呋喃酮，和
3，3-二(4-哌啶子基苯基)-6-二甲氨基-2-苯并[c]呋喃酮。
在本发明中，“含水溶剂”是指至少含有80％(重量)水的溶剂，包括水和水与有机溶剂的混合物。可以与水混合的有机溶剂最好是异丙醇、正丁醇和其它醇类溶剂，和苯、甲苯和其它芳烃溶剂。含有至少20％(重量)有机溶剂的溶剂混合物易于降低反应速率，因此，优选的溶剂是水和至少含有80％(重量)水的溶剂混合物。这些溶剂的用量是隐色体重量的2-20倍、优选5-15倍。
本发明优选使用的氧化剂是一种或多种选自空气、过氧化氢和氧气与惰性气体的混合物的试剂。更优选的氧化剂是空气、氧气和空气与氧气的混合物。这些氧化剂在大气压力或加压下送入反应物料中。
当用氧气或含氧气体作氧化剂时，氧化剂的需要量(以氧计)至少为反应所用的式(2)化合物三苯基甲基化合物(隐色体化合物)等摩尔的量。过氧化氢的用量最好为反应中所用的隐色体化合物的1-1.2倍。氧化剂的用量小于等摩尔量便不能完全反应。另一方面，当过氧化氢的用量超过1.2摩尔时，则生成大量分解产物。在将氧气或含氧气体与过氧化氢结合使用时，过氧化氢的用量最好是反应所用的隐色体化合物的等摩尔量或更少。其原因在于，即使大量使用氧气也不会产生如此大量的分解产物，而大量使用过氧化氢时，分解产物增加。
本发明可用的活性炭是粉末状碳、粒状碳、球状碳、压碎的碳和丸状碳。例如CARBORAFIN-SHIRASAG1系列：A，B，C，G，M，P，S，DC，KL，W，EH，X-7000和X-7100(Takeda Chemical Ind.Co.制造)；TAIKOH ACTIVATED CARBON：SGF，SA-1000，K，KA，A，K1，AP，RC，S5，P，W，SGS，SGA，SG，SGP，CG48B，CW830B，CW350B，CW612G和XW816G(Futamura Chemical Ind.Co.制造)；PM系列：PM-PA，PM-PW，PM-PW1，PM-WA，PM-KI，PM-YO，PM-KS，PM-MO，PM-AA，PM-PE，PM-CR，PM-WA，PM-SX，PMFZ和PM-SAY(Mitsui Pharmaceutical Ind.Co.制造)；和CAL，CPG，APC，F-300和F-400(Toyo Calgon Co.制造)。
此外，在本发明中可以使用碳上被撒布或携带有金属化合物的活性炭，例如FCA，Sulfsorb(Toyo Calgon Co.制造)；钯/碳或铂/碳。
催化活性也可以在其它级别上观察到，只要活性炭是从木材、木炭、椰子壳或焦炭制备的。我们发现SHIRASAGI-A，B，C，D，M和P；APC和CPG具有特别好的催化活性。
活性炭的用量增加时，便表现出更高的加速氧化的作用。然而，从活性炭的去除步骤的可操作性和经济的角度来看，活性炭的用量最好为隐色体化合物的5-100％(重量)。
在本发明中可以使用酸或碱以使反应平稳进行。
可用的酸的例子包括盐酸、硫酸、硝酸和其它无机酸；和对甲苯磺酸、甲磺酸、乙酸、甲酸和其它有机酸。
可用的碱的例子包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾和其它有机碱；和吡啶、三乙胺、1，8-二氮杂二环[54.0]-7-十一碳烯、1，5-二氮杂二环[4.3.0]-5-壬烯、1，4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷、胍和其它有机碱。
本发明的方法可用在大气压力下或在加压下进行。
反应温度优选40-120℃，更优选70-100℃。
反应时间取决于反应温度、反应压力和活性炭的种类和用量，当反应在90-95℃和大气压力下进行时，为3-20小时。在加压和相同的温度下，时间可以减少到1-6小时。
当在反应过程中猛烈发泡时，则可以通过加入少量2-乙基己醇或聚乙二醇基消泡剂；异丙醇、正丁醇和其它醇；或苯、甲苯和其它芳烃溶剂来消除泡沫。
如此获得的2-苯并[c]呋喃酮化合物在必要时可以用溶剂进一步纯化。
适宜用来纯化的的溶剂的例子包括：甲醇、乙醇、异丙醇和其它醇类溶剂；苯、甲苯、二甲苯和其它芳烃基溶剂；二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、氯苯和其它卤代烃基溶剂；***、四氢呋喃、和其它醚基溶剂；甲基异丁基酮、二异丁基酮和其它酮基溶剂；和这些溶剂的混合物。
下面将通过实施例进一步说明本发明。
实施例1
向500毫升反应容器中，加入21.5克纯度为97.0％的2-[4，4’-二(二甲氨基)二苯甲基]-5-二甲氨基苯甲酸和250克水。向如此获得的分散体中加入21.5克活性炭；加入SHIRASAGI-C(Takeda Chemical Ind.Co.制造)和2.0克49％氢氧化钠水溶液，在90-95℃下搅拌。以400ml/min的速率向这样获得的反应体系中通入空气9小时。反应完成后，将反应物料过滤，将获得的滤饼在水中制浆，加入19.5克36％HCl水溶液使其完全溶解。然后，过滤活性炭。用49％氢氧化钠水溶液将滤液中和至pH7.0。过滤沉淀的晶体，洗涤，干燥，得到20.1克3，3-二(4-二甲氨基苯基)-6-二甲氨基-2-苯并[c]呋喃酮。收率为95.4％。反应过程中生成的副产物为1.5％。反应的选择性为98.4％。
实施例2
向500毫升的高压釜中，加入17.1克2-[4，4’-二(二甲氨基)二苯甲基]-5-二甲氨基苯甲酸，加入150克水使其分散。向如此获得的分散体中加入3.4克活性炭；加入SHIRASAGI-C和1.63克49％氢氧化钠水溶液，在15kg/cm2的加压空气中，在100℃下反应3小时。反应完成后，用与实施例1相同的程序处理反应物料，得到16.1克所需的3，3-二(4-二甲氨基苯基)-6-二甲氨基-2-苯并[c]呋喃酮。收率为95％。反应过程中生成的副产物为1.3％。反应的选择性为98.7％。
                        比较例1
进行与实施例1相同的程序，不同之处仅在于用1.2克5水合硫酸铜代替活性炭催化剂。如此获得19.1克3，3-二(4-二甲氨基苯基)-6-二甲氨基-2-苯并[c]呋喃酮。收率为83.2％。反应中生成的副产物为6.0％。反应的选择性为90.2％。
                        比较例2
进行与实施例1相同的程序，不同之处仅在于不使用活性炭和49％ NaOH水溶液，吹入空气7.5小时后，几乎观察不到反应的进行。
                        比较例3
进行与实施例1相同的程序，不同之处仅在于不使用活性炭。通入空气24小时后，几乎观察不到反应的进行。从而停止反应，进行后处理。如此获得11.2克3，3-二(4-二甲氨基苯基)-6-二甲氨基-2-苯并[c]呋喃酮。收率为53％。
上述实施例和比较例表明，本发明的通过氧化隐色体化合物来制备2-苯并[c]呋喃酮化合物的反应可以在活性炭的存在下平稳地进行。当隐色体化合物的氧化反应在中性反应介质中，在无催化剂存在下进行时，反应明显缓慢。反应可以通过使用比较例1所述的氧化加速催化剂来进行。然而，为了通过隐色体化合物的氧化来工业制备2-苯并[C]呋喃酮化合物，在与本发明相关的技术领域中还没有充分解决废水处理、反应选择性的进一步增加和副产物生成的抑制的问题。
正如比较例1所述，氧化反应可以通过使用氧化促进催化剂来进行。然而，生成更多副产物，并且选择性降低，此外，还存在反应后进行废水处理以除去溶液中流出的氧化促进催化剂的问题。
这些问题可以通过象实施例1和2那样在活性炭存在下进行氧化反应而免除，比较例1那样的副产物的量减少，反应选择性地进行，并且可以免除废水处理的问题。
本发明的方法能够在短时间内高选择性和高收率地制备2-苯并[c]呋喃酮化合物，并且能够免除残余的反应促进剂的处理问题，从技术和工业的角度来看，是非常有价值的。

Claims (2)

1.式(1)代表的2-苯并[c]呋喃酮化合物的制备方法：
Figure A9811501100021
式中，R1，R2，R3，R4，R5和R6独立地是烷基，R1和R2、R3和R4、R5和R6可以分别相互键合，与氮原子一起形成杂环，包括在活性炭的存在下，在含水溶剂中用氧化剂将式(2)的三苯基甲烷化合物氧化：式中，R1，R2，R3，R4，R5和R6独立地是烷基，R1和R2、R3和R4、R5和R6可以分别相互键合，与氮原子一起形成杂环。
2.根据权利要求1的2-苯并[c]呋喃酮化合物的制备方法，其中氧化剂是一种或多种选自空气、过氧化氢和氧气与惰性气体的混合物的试剂。
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