一种4-氨基萘-2,6-二羧酸的制备方法
阅读说明：本技术 一种4-氨基萘-2,6-二羧酸的制备方法 (Preparation method of 4-aminonaphthalene-2, 6-dicarboxylic acid ) 是由 陈艳君 李爱元 杨伟群 于 2021-06-10 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种4-氨基萘-2,6-二羧酸的制备方法,包括以下步骤：(1)将2,6-萘二羧酸加入浓硫酸中,然后滴加稀硝酸溶液,滴加完毕后室温下反应8～12h,将反应体系倒入冰水中,析出黄色固体,过滤后,滤饼用水清洗、干燥,然后重结晶,干燥得到白色中间体；(2)往中间体中加入甲醇、锌粉、饱和氯化铵水溶液进行反应,反应完毕后,过滤,固体干燥后加入二甲基亚砜和/或N,N-二甲基甲酰胺在120～150℃下搅拌0.5～2h,过滤得滤液,滤液中加水析出黄色固体,过滤,滤饼用水清洗、干燥得产物。该合成方法生产成本低,产品收率高,适合工业化生产。(The invention provides a preparation method of 4-aminonaphthalene-2, 6-dicarboxylic acid, which comprises the following steps: (1) adding 2, 6-naphthalenedicarboxylic acid into concentrated sulfuric acid, then dropwise adding a dilute nitric acid solution, reacting at room temperature for 8-12 h after dropwise adding, pouring a reaction system into ice water, separating out yellow solid, filtering, washing a filter cake with water, drying, then recrystallizing, and drying to obtain a white intermediate; (2) and adding methanol, zinc powder and a saturated ammonium chloride aqueous solution into the intermediate for reaction, filtering after the reaction is finished, adding dimethyl sulfoxide and/or N, N-dimethylformamide after the solid is dried, stirring for 0.5-2 h at 120-150 ℃, filtering to obtain a filtrate, adding water into the filtrate to precipitate a yellow solid, filtering, washing a filter cake with water, and drying to obtain a product. The synthesis method has low production cost and high product yield, and is suitable for industrial production.)
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种4-氨基萘-2,6-二羧酸的制备方法。
背景技术
4-氨基萘-2,6-二羧酸是一种重要的化工中间体，广泛用于染料和医药化合物的合成。目前已有文献(J Sim,H Yim,N Ko,et.,al.Gas adsorption properties of highlyporous metal-organic frameworks containing functionalized naphthalenedicarboxylate linkers.Dalton Transactions,2014,43(48):18017)报道了4-氨基萘-2,6-二羧酸的合成方法，具体为：将2,6-萘二羧酸(6.00g，27.8mmol)溶解在浓硫酸(600ml)中，缓慢加入10％HNO3(23.2mL，1.4当量)，在室温下搅拌30min后，将溶液冷却至0℃，并加入冰以形成白色沉淀，粗产物用水洗涤、过滤并真空干燥，乙酸重结晶得到纯白色固体4-硝基萘-2,6-二羧酸(产率56％)；在N2气氛下，向4-硝基萘-2,6-二羧酸(2.00g，8.65mmol)的甲醇(537mL)溶液中缓慢加入10％Pd/C(0.537g)，将反应混合物在H2气氛(1atm)下搅拌1天以形成深绿色沉淀，通过硅藻土过滤后，深绿色沉淀溶解在NaOH水溶液(1.0M，400mL)中，过滤后，滤液加入浓HCl形成黄色固体，再次过滤，用水洗涤并干燥(产率83％)得4-氨基萘-2,6-二羧酸。
文献报道的制备方法中，硝化步骤硝酸用量大，生成二硝基化副产物较多；还原步骤以钯炭加氢还原硝基，反应条件苛刻，成本高、收率低、难以工业化。
发明内容
本发明针对现有技术合成4-氨基萘-2,6-二羧酸存在的问题，提供一种新颖的4-氨基萘-2,6-二羧酸合成方法，该合成方法生产成本低，产品收率高，适合工业化生产。
本发明上述目的通过以下技术方案来实现：
一种4-氨基萘-2,6-二羧酸的制备方法，包括以下步骤：
(1)将2,6-萘二羧酸加入浓硫酸中，然后滴加稀硝酸溶液，滴加完毕后室温下反应8～12h，将反应体系倒入冰水中，析出黄色固体，过滤后，滤饼用水清洗、干燥，然后重结晶，干燥得到白色中间体；
(2)往中间体中加入甲醇、锌粉、饱和氯化铵水溶液进行反应，反应完毕后，过滤，固体干燥后加入二甲基亚砜和/或N,N-二甲基甲酰胺在120～150℃下搅拌0.5～2h，过滤得滤液，滤液中加水析出黄色固体，过滤，滤饼用水清洗、干燥得产物。
作为优选，所述浓硫酸为硫酸质量分数≥85％的硫酸水溶液。
作为优选，所述稀硝酸溶液为硝酸质量分数为8～12％的硝酸水溶液。
作为优选，2,6-萘二羧酸与浓硫酸的质量比为1：(100～200)。
作为优选，2,6-萘二羧酸与硝酸的摩尔比为1：1.15～1.20。
作为优选，步骤(1)中，在冰浴条件下滴加硝酸溶液，滴加过程中，反应液温度控制在10℃以下。
作为优选，步骤(1)中，使用N,N-二甲基甲酰胺和乙酸以质量比(3～8)：1形成的混合液进行重结晶。
作为优选，步骤(2)中，中间体与锌粉的摩尔比为1：(8～12)：。
作为优选，步骤(2)中，甲醇与饱和氯化铵水溶液的体积比为(1～1.5)：1。
作为优选，步骤(2)的反应在70～85℃下进行8～12h。
本发明相对于现有技术具有如下有益效果：
1、本发明在硝化步骤中，减少了硝酸的使用量，并通过控制反应温度和时间，有效的控制了硝化副产物的生成，从而降低了分离纯化的难度，为该化合物的量产降低了难度；
2、本发明采用的硝化步骤除了提高产物纯度外，还提高了硝化产物的产率。
3、本发明采用锌粉氯化铵还原替代钯炭加氢还原，通过反应条件控制，在反应条件温和的情况下实现产物收率与钯炭加氢还原相近，大大提高了量产时的可操作性及安全性；
4、本发明降低了硝酸使用量，并采用锌粉氯化铵还原，还原反应设备更常规化，大大降低了生产成本。
具体实施方式
在下文中，针对本发明4-氨基萘-2,6-二羧酸的制备方法，对本发明的技术方案作进一步描述说明，但并不构成对本发明的限制。
在本发明的一些实施方式中，4-氨基萘-2,6-二羧酸的合成路线如下所示：
4-氨基萘-2,6-二羧酸的具体制备方法包括以下步骤：
步骤(1)：硝化步骤，将2,6-萘二羧酸加入浓硫酸中，然后在冰浴条件下缓慢滴加稀硝酸溶液，滴加过程中，反应液温度控制在10℃以下，滴加完毕后室温下反应8～12h，反应完毕后将反应体系倒入冰水中，析出黄色固体，过滤后，滤饼用水清洗、干燥，然后加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙酸以质量比(3～8)：1形成的混合液进行重结晶，干燥得到白色中间体4-硝基萘-2,6-二羧酸；
步骤(1)中的浓硫酸优选为硫酸质量分数≥85％的硫酸水溶液，稀硝酸溶液优选为硝酸质量分数为8～12％的硝酸水溶液。
步骤(1)中的2,6-萘二羧酸与浓硫酸的质量比优选为1：(100～200)。
步骤(1)中的2,6-萘二羧酸与硝酸的摩尔比优选为1：1.15～1.20。
在现有的4-氨基萘-2,6-二羧酸制备方法中，硝化步骤加入的硝酸当量为1.4，硝酸添加量较大，TLC检测显示该硝化反应，反应物体系复杂，目标检测物含量少。而本发明硝化步骤加入的硝酸当量为1.15～1.20，TLC检测显示硝化反应产物单一，无过多副产物。
本发明降低硝酸当量为1.15～1.20，减少了硝酸的使用量，并通过控制反应温度和时间，有效的控制了二硝基化副产物的生成，从而降低了分离纯化的难度，为该化合物的量产，降低了难度；本发明的硝化步骤还提高了硝化产物的产率。
步骤(2)：还原步骤，往4-硝基萘-2,6-二羧酸中间体中加入甲醇、锌粉、饱和氯化铵水溶液进行反应，在70～85℃下反应8～12h，反应完毕后，过滤，固体干燥后加入二甲基亚砜和/或N,N-二甲基甲酰胺在120～150℃下搅拌0.5～2h，过滤得滤液，滤液中加水析出黄色固体，过滤，滤饼用水清洗、干燥得产物。
步骤(2)中的中间体与锌粉的摩尔比优选为1：(8～12)。
步骤(2)中的甲醇与饱和氯化铵水溶液的体积比优选为(1～1.5)：1。
步骤(2)中的中间体的质量(g)与甲醇的体积(ml)比优选为1：(15～25)。
本发明改变了传统的硝基还原方法，由钯炭加氢还原改为锌粉氯化铵还原，通过反应条件控制，在反应条件温和的情况下实现产物收率与现有的钯炭加氢还原相近。且本发明的锌粉氯化铵还原反应设备常规化，大大降低了生产成本，提高了量产时的可操作性及安全性。
本发明采用二甲基亚砜和/或N,N-二甲基甲酰胺在120～150℃下搅拌0.5～2h以去除杂质。
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步描述说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于帮助理解本发明，不用于本发明的具体限制。如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1
本实施例的4-氨基萘-2,6-二羧酸由以下步骤制备获得：
步骤(1)：硝化步骤，将24g(0.11mol)2,6-萘二羧酸加入装有2.4L 98％浓硫酸的5L三口瓶中，内置温度计，在冰浴条件下缓慢滴加79ml 10％稀硝酸溶液(硝酸摩尔质量为0.132mol)，滴加过程中，反应液温度控制在10℃以下，滴加完毕后室温下反应10h，反应完毕后将反应体系倒入冰水中，析出黄色固体，抽滤，滤饼用水清洗，固体晾干，然后加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙酸以质量比5：1形成的混合液进行重结晶，干燥得到白色中间体4-硝基萘-2,6-二羧酸22.5g，产物收率77.6％，收率＝＝实际获得的产物质量/理论获得的产物质量*100％；
1H-NMR(300MHz,DMSO-d6):δ＝9.08(1H,s),9.05(1H,s),8.71(1H,s),8.50(1H,d),8.23ppm(1H,d)，纯度(98.2％,HPLC)。
步骤(2)：还原步骤，将22.5g(0.086mol)中间体4-硝基萘-2,6-二羧酸加入到1L单口瓶中，加入435ml甲醇、56.0g(0.86mol)锌粉、338ml饱和氯化铵水溶液进行反应，在80℃下反应10h，反应完毕后，将反应体系抽滤，固体晾干，加入70ml二甲基亚砜在140℃下搅拌1h，过滤得滤液，滤液中加水析出黄色固体，过滤，滤饼用290ml水清洗，真空干燥得黄色产物16.5g，收率82.9％。1H-NMR(300MHz，DMSO-d6):δ＝8.81(1H,s),7.93(1H,d),7.90(1H,d),7.76(1H,s),7.25(1H,s),6.26ppm(2H,s)。
步骤(1)和步骤(2)的总收率为64.3％。
实施例2
本实施例的4-氨基萘-2,6-二羧酸由以下步骤制备获得：
步骤(1)：硝化步骤，将24g(0.11mol)2,6-萘二羧酸加入装有2L 95％浓硫酸的5L三口瓶中，内置温度计，在冰浴条件下缓慢滴加75.8ml 10％稀硝酸溶液(硝酸摩尔质量为0.1267mol)，滴加过程中，反应液温度控制在10℃以下，滴加完毕后室温下反应8h，反应完毕后将反应体系倒入冰水中，析出黄色固体，抽滤，滤饼用水清洗，固体晾干，然后加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙酸以质量比4：1形成的混合液进行重结晶，干燥得到白色中间体4-硝基萘-2,6-二羧酸23.0g，产物收率79.3％；
步骤(2)：还原步骤，将23.0g(0.088mol)中间体4-硝基萘-2,6-二羧酸加入到1L单口瓶中，加入370ml甲醇、51.8g(0.792mol)锌粉、338ml饱和氯化铵水溶液进行反应，在85℃下反应8h，反应完毕后，将反应体系抽滤，固体晾干，加入100ml二甲基亚砜在120℃下搅拌2h，过滤得滤液，滤液中加水析出黄色固体，过滤，滤饼用320ml水清洗，真空干燥得黄色产物16.9g，收率83％。
步骤(1)和步骤(2)的总收率为65.8％。
实施例3
本实施例的4-氨基萘-2,6-二羧酸由以下步骤制备获得：
步骤(1)：硝化步骤，将24g(0.11mol)2,6-萘二羧酸加入装有1.8L 95％浓硫酸的5L三口瓶中，内置温度计，在冰浴条件下缓慢滴加77.7ml 10％稀硝酸溶液(硝酸摩尔质量为0.1298mol)，滴加过程中，反应液温度控制在10℃以下，滴加完毕后室温下反应12h，反应完毕后将反应体系倒入冰水中，析出黄色固体，抽滤，滤饼用水清洗，固体晾干，然后加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙酸以质量比6：1形成的混合液进行重结晶，干燥得到白色中间体4-硝基萘-2,6-二羧酸22.1g，产物收率76.2％；
步骤(2)：还原步骤，将22.1g(0.085mol)中间体4-硝基萘-2,6-二羧酸加入到1L单口瓶中，加入486ml甲醇、61g(0.933mol)锌粉、350ml饱和氯化铵水溶液进行反应，在75℃下反应12h，反应完毕后，将反应体系抽滤，固体晾干，加入80ml N,N-二甲基甲酰胺在150℃下搅拌0.5h，过滤得滤液，滤液中加水析出黄色固体，过滤，滤饼用400ml水清洗，真空干燥得黄色产物16.6g，收率84.9％。
步骤(1)和步骤(2)的总收率为64.7％。
对比例1
将2,6-萘二羧酸(6.00g，27.8mmol)溶解在浓硫酸(600ml)中，缓慢加入10％HNO3(23.2mL，1.4当量)，滴加完毕后在室温下搅拌30min后，将溶液冷却至0℃，并加入冰以形成白色沉淀，白色沉淀用水洗涤、过滤并真空干燥，并用乙酸重结晶得到纯白色固体4-硝基萘-2,6-二羧酸。即，现有文献(J Sim,H Yim,NKo,et.,al.Gas adsorption properties ofhighly porous metal-organic frameworks containing functionalized naphthalenedicarboxylate linkers.Dalton Transactions,2014,43(48):18017)的4-硝基萘-2,6-二羧酸制备方法。
对比文件1获得的4-硝基萘-2,6-二羧酸产率为56％，纯度(95.2％,HPLC)
本文中所述具体实施例仅是对本发明精神作举例说明，并不限定本发明的保护范围。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
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