N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的制備方法。先將發煙濃硝酸冷卻到5～8℃，滴加濃硫酸，在10～15℃配制成混酸；在0℃將N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺與濃硫酸攪拌混合，再滴加混酸，反應3～4小時；用萃取劑萃取反應生成的硝化物；分層后分離上層有機相及下層硫酸母液；回收上層有機相后，得N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺，離心過濾，干燥得成品；下層硫酸母液通過干燥劑除水，并濃縮后套用于下一批硝化反應用于配制混酸。本發明通過選擇合適的低溫處理、加酸順序、反應原料的摩爾比和萃取劑的選擇，提高收率和純度。本發明不僅可以降低副產物的產生，而且改善了操作環境，降低了生產成本。
【專利說明】N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及醫藥中間體的合成方法，具體地指一種N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞 胺的制備方法。
【背景技術】
[0002] N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺（NMP)是合成聚酰亞胺各類單體二酐的重要中間 體。
[0003] 根據國內外文獻報道，N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的合成方法主要有兩種： 一種是用鄰苯二甲酰亞胺鉀鹽和碘甲烷的烷基化反應制備，或用鄰苯二甲酰亞胺的鉀鹽二 酰亞胺和對甲苯磺酸甲酯發生烷基化反應；另一種方法是基于苯酐和甲胺的開環反應，再 通過鄰苯二甲酰亞胺的閉環反應，最后將N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺經硝化反應得到。
[0004] 其中，N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺經硝化反應得到N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺 是比較關鍵的步驟。現有方法中，是以乙酸酐為催化劑，先將N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺與 濃硫酸混合，再將反應液降溫至20°C加入發煙濃硝酸，然后升溫至55?60°C反應6小時， 最后萃取得到。這種方法因采用冰水使濃硫酸降溫，會析出N-甲基-3-硝基鄰苯二甲酰亞 胺而放熱，導致收率較低，為80%左右。而且，在操作中會產生大量二氧化氮黃煙及大量稀 硫酸廢水的問題，操作環境差，對眼睛皮膚有強烈刺激性，酸液處理量大，需要中和后才能 排放,生產成本高。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的就是要克服現有技術所存在的不足，提供一種低成本的N-甲 基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的制備方法。
[0006] 為實現上述目的，本發明所設計的N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的制備方法， 包括N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺的硝化反應，具體包括以下步驟 ：
[0007] 1)先將發煙濃硝酸冷卻到5?8°C，按照濃硫酸與發煙濃硝酸的摩爾比為0. 5? 1. 3 :1?1. 4,慢慢滴加濃硫酸，控制溫度在10?15°C，配制成混酸，備用；
[0008] 2)冰浴控制溫度在0°C，將N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺與濃硫酸按照摩爾比為1 : 1. 8?3. 8攪拌混合，再按照N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺與混酸的摩爾比為1:1. 5?2. 7,向 混合溶液中滴加配制好的混酸，滴加〇. 5小時后，反應3?4小時；
[0009] 3)反應完后，用萃取劑萃取反應生成的硝化物，所述萃取劑為乙酸乙酯、四氯化碳 或三氯甲烷，所述萃取劑的重量為N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺重量的1?1.2倍；
[0010] 4)萃取后分層，分離上層有機相及下層硫酸母液；
[0011] 5)回收上層有機相后，得到N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺，離心過濾，干燥得成 品；
[0012] 6)下層硫酸母液通過干燥劑除去水，并濃縮后套用于下一批硝化反應用于配制混 酸。
[0013] 優選地，步驟1)中，所述濃硫酸與發煙濃硝酸的摩爾比為0. 5?0. 9 :1. 1?1. 4。
[0014] 優選地，步驟2)中，所述N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺與底酸濃硫酸、混酸的摩爾比 為 1 :1· 8 ?2. 2 :1· 6 ?2. 3。
[0015] 通過研究發現，步驟3)中，使用二氯甲烷作為萃取劑，不僅分層時間長，而且會影 響產品的純度。因此，優選地，所述萃取劑為乙酸乙酯、四氯化碳或三氯甲烷。最佳地，所述 萃取劑為乙酸乙酯和三氯甲烷的混合溶液，所述乙酸乙酯與三氯甲烷的體積比為2:1，所述 萃取劑的重量為N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺重量的1. 2倍。
[0016] 進一步地，本發明步驟6)中，所述硫酸母液濃縮后套用于下一批硝化反應用于 配制混酸時，加入硝化反應鄰對位定位劑，所述硝化反應鄰對位定位劑的加入量為N-甲 基-鄰苯二甲酰亞胺重量的1. 5?3 %。通過研究發現，使用通過研究發現，使用乙酸酐 作為硝化反應鄰對位定位劑，不僅反應時間較長（需4小時以上），而且反應所得的N-甲 基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的收率較低。因此，優選地，所述硝化反應鄰對位定位劑為甲酸 酐或丙酸酐。所述干燥劑為變色硅膠、硫酸鈣、氧化鋁或無水氯化鈣。
[0017] 本發明的有益效果在于：通過選擇合適的低溫處理、加酸順序、反應原料的摩爾比 和萃取劑的選擇，提高N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的收率和純度，收率達到93%以上， 純度在98%以上。本發明不僅可以降低副產物N-甲基-3-硝基鄰苯二甲酰亞胺的產生，而 且，在操作中不會產生揮發性刺激物，改善了操作環境。干燥劑干燥濃縮后的硫酸廢酸套用 于下一批硝化反應混酸中，使硫酸消耗降低，節省原料費用，同時廢酸也減少了，又節省了 三廢處理費用，降低了生產成本。
【具體實施方式】
[0018] 為了更好地解釋本發明，以下結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明，但 它們不對本發明構成限定。
[0019] 實施例1
[0020] N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的制備方法，由N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺經硝化 反應得到，具體包括以下步驟：
[0021] 1)先將發煙濃硝酸冷卻到5°C，按照濃硫酸與發煙濃硝酸的摩爾比為0. 5 :1. 1，慢 慢滴加濃硫酸，控制溫度在10°c，配制成混酸，備用；
[0022] 2)冰浴控制溫度在0°C，將N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺與濃硫酸按照摩爾比為1 : 1. 8攪拌混合，再按照N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺與混酸的摩爾比為1 :1. 6,向混合溶液中滴 加配制好的混酸，滴加0. 5小時后，反應3小時；
[0023] 3)反應完后，用乙酸乙酯和三氯甲烷的混合溶液萃取反應生成的硝化物，乙酸乙 酯與三氯甲烷的體積比為2:1，萃取劑的重量為N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺重量的1. 2倍；
[0024] 4)萃取后分層，分離上層有機相及下層硫酸母液；
[0025] 5)回收上層有機相后得到N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺，離心過濾，干燥得成 品；
[0026] 6)下層硫酸母液通過干燥劑硫酸鈣除去水，并濃縮后套用于下一批硝化反應用 于配制混酸，配制混酸時加入甲酸酐，甲酸酐的加入量為N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺重量的 1. 5%。
[0027] 經檢測，所得N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的收率為96. 3%，純度為99. 1%。
[0028] 實施例2
[0029] N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的制備方法，由N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺經硝化 反應得到，具體包括以下步驟：
[0030] 1)先將發煙濃硝酸冷卻到8°C，按照濃硫酸與發煙濃硝酸的摩爾比為0.9 :1. 4,慢 慢滴加濃硫酸，控制溫度在15°C，配制成混酸，備用；
[0031] 2)冰浴控制溫度在0°C，將N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺與底酸濃硫酸按照摩爾比為 1 :2. 2攪拌混合，再按照N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺與混酸的摩爾比為1 :2. 3,向混合溶液中 滴加配制好的混酸，滴加0. 5小時后，反應3小時；
[0032] 3)反應完后，用乙酸乙酯和三氯甲烷的混合溶液萃取反應生成的硝化物，乙酸乙 酯與三氯甲烷的體積比為2:1，萃取劑重量為N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺重量的1. 1倍；
[0033] 4)萃取后分層，分離上層有機相及下層硫酸母液；
[0034] 5)回收上層有機相后得到N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺，離心過濾，干燥得成 品；
[0035] 6)下層硫酸母液通過干燥劑氧化鋁除去水，并濃縮后套用于下一批硝化反應用 于配制混酸，配制混酸時加入丙酸酐，丙酸酐的加入量為N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺重量的 2. 1%。
[0036] 經檢測，所得N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的收率為95. 8%，純度為99. 2%。
[0037] 實施例3
[0038] N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的制備方法，由N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺經硝化 反應得到，具體包括以下步驟：
[0039] 1)先將發煙濃硝酸冷卻到6°C，按照濃硫酸與發煙濃硝酸的摩爾比為0. 8 :1. 3,慢 慢滴加濃硫酸，控制溫度在12°C，配制成混酸，備用；
[0040] 2)冰浴控制溫度在0°C，將N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺與底酸濃硫酸按照摩爾比為 1 :2攪拌混合，再按照N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺與混酸的摩爾比為1 :2. 1，向混合溶液中滴 加配制好的混酸，滴加0. 5小時后，反應3小時；
[0041] 3)反應完后，用乙酸乙酯和三氯甲烷的混合溶液萃取反應生成的硝化物，乙酸乙 酯和三氯甲烷的體積比為2:1，萃取劑的重量為N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺重量的1. 1倍；
[0042] 4)萃取后分層，分離上層有機相及下層硫酸母液；
[0043] 5)回收上層有機相后得到N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺，離心過濾，干燥得成 品；
[0044] 6)下層硫酸母液通過干燥劑無水氯化鈣除去水，并濃縮后套用于下一批硝化反應 用于配制混酸，配制混酸時加入丙酸酐，丙酸酐的加入量為N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺重量 的 1. 8%。
[0045] 經檢測，所得N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的收率為96. 6%，純度為99. 3%。
[0046] 實施例4
[0047] N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的制備方法，由N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺經硝化 反應得到，具體包括以下步驟：
[0048] 1)先將發煙濃硝酸冷卻到7°C，按照濃硫酸與發煙濃硝酸的摩爾比為1. 3 :1. 4,慢
【權利要求】
1. 一種N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的制備方法，包括N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺 的硝化反應，其特征在于，包括以下步驟： 1) 先將發煙濃硝酸冷卻到5?8°C，按照濃硫酸與發煙濃硝酸的摩爾比為0. 5?1. 3 : 1?1. 4,慢慢滴加濃硫酸，控制溫度在10?15°C，配制成混酸，備用； 2) 冰浴控制溫度在0°C，將N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺與濃硫酸按照摩爾比為1 :1. 8? 3. 8攪拌混合，再按照N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺與混酸的摩爾比為1:1. 5?2. 7,向混合溶 液中滴加配制好的混酸，滴加〇. 5小時后，反應3?4小時； 3) 反應完后，用萃取劑萃取反應生成的硝化物，所述萃取劑為乙酸乙酯、四氯化碳或三 氯甲烷，所述萃取劑的重量為N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺重量的1?1.2倍； 4) 萃取后分層，分離上層有機相及下層硫酸母液； 5) 回收上層有機相后，得到N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺，離心過濾，干燥得成品； 6) 下層硫酸母液通過干燥劑除去水，并濃縮后套用于下一批硝化反應用于配制混酸。
2. 根據權利要求1所述的N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的制備方法，其特征在于： 步驟1)中，所述濃硫酸與發煙濃硝酸的摩爾比為〇. 5?0. 9 :1. 1?1. 4。
3. 根據權利要求1所述的N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的制備方法，其特征在于： 步驟2)中，所述N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺與底酸濃硫酸、混酸的摩爾比為1 :1. 8?2. 2 : 1. 6 ?2. 3〇
4. 根據權利要求1所述的N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的制備方法，其特征在于： 步驟3)中，所述萃取劑為乙酸乙酯和三氯甲烷的混合溶液，所述乙酸乙酯與三氯甲烷的體 積比為2:1，所述萃取劑的重量為N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺重量的1.2倍。
5. 根據權利要求1所述的N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的制備方法，其特征在于： 步驟6)中，所述硫酸母液濃縮后套用于下一批硝化反應用于配制混酸時，加入硝化反應 鄰對位定位劑，所述硝化反應鄰對位定位劑的加入量為N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺重量的 1. 5 ?3%。
6. 根據權利要求1所述的N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的制備方法，其特征在于： 所述硝化反應鄰對位定位劑為甲酸酐或丙酸酐。
7. 根據權利要求1所述的N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的制備方法，其特征在于： 步驟6)中，所述干燥劑為變色硅膠、硫酸鈣、氧化鋁或無水氯化鈣。
【文檔編號】C07D209/48GK104086476SQ201410225001
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月26日 優先權日:2014年5月26日
【發明者】閔江華, 黃劍雄 申請人:湖北新舟化工有限公司