一种n-甲基邻氟苯胺的合成方法
阅读说明：本技术 一种n-甲基邻氟苯胺的合成方法 (Synthesis method of N-methyl o-fluoroaniline ) 是由 张璞 王豪 吴耀军 陈文新 张烽 侯远昌 于 2020-11-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及属于农药、医药中间体制备领域,尤其涉及一种N-甲基邻氟苯胺制备方法,包括如下步骤：以邻氟苯胺为原料,以碳酸二甲酯为反应原料及反应溶剂,在碱性催化剂作用下保温反应；反应结束后过滤除去催化剂,滤液经精馏分离,将溶剂碳酸二甲酯、与产物分离。与现有技术相比,本发明具有以下有效效果：本发明提供的N-甲基邻氟苯胺新的合成方法,仅需一步反应,选择性极高,产品质量好,选用的甲基化试剂碳酸二甲酯低毒绿色安全,三废产出低,是一种极具竞争力的“绿色”化学工艺。(The invention belongs to the field of preparation of pesticides and medical intermediates, and particularly relates to a preparation method of N-methyl o-fluoroaniline, which comprises the following steps: performing heat preservation reaction on o-fluoroaniline serving as a raw material, dimethyl carbonate serving as a reaction raw material and a reaction solvent under the action of an alkaline catalyst; after the reaction is finished, the catalyst is removed by filtration, and the filtrate is separated by rectification to separate the solvent dimethyl carbonate from the product. Compared with the prior art, the invention has the following effective effects: the new synthesis method of the N-methyl o-fluoroaniline provided by the invention only needs one-step reaction, has extremely high selectivity and good product quality, the selected methylating reagent dimethyl carbonate is low in toxicity, green and safe, the three wastes are low in yield, and the synthesis method is an extremely competitive green chemical process.)
技术领域
本发明属于农药、医药中间体制备领域，具体涉及一种N-甲基邻氟苯胺的合成方法。
背景技术
N-甲基邻氟苯胺属于含氟类N-烷基芳胺，是一种非常重要的有机原料和精细化工中间体，广泛应用于燃料、塑料、医药和农药等领域。随着染料和橡胶工业的不断发展，农药、医药的用量液不断增加，N-甲基邻氟苯胺的需求量迅速增长，与其相应的合成开发也备受关注。
具体而言，N-甲基邻氟苯胺的合成方法有很多种，根据不同的反应路线，可分为以下几种：
①专利号CN107973721A公开了一种以邻氟苯胺为原料，加入甲苯、多聚甲醛和催化剂A，保温反应后脱水，经缩合反应，后经处理得到N-亚甲基邻氟苯胺，再经加氢反应，经后处理得到N-甲基邻氟苯胺的方法。但是该发明第一步所的亚胺主要为三聚形式，还原阶段会产生大量N,N-二甲基邻氟苯胺副产，后期需要将中间体经精馏提纯，但是提纯困难，导致中间体纯度和收率均较低。且还需要进一步加氢反应，工业化生产存在一定的问题。
②文献Catalysis Scien&Technology,6(22)),795-796公开了一种以邻氟苯胺为原料，与碳酸二甲基发生甲基化反应制得N-甲基邻氟苯胺的方法。但是由于碳酸二甲酯属于甲基化比较容易的一种原料，实际上部分(84％)生成了二甲基取代的N,N-二甲基邻氟苯胺，目标产物N-甲基邻氟苯胺只有5％左右。
③文献(Organicletters,14(15),3948-3951；2012)公开了一种以邻氟苯胺为起始原料，在正丁基锂催化作用下，四氢呋喃为溶剂，与硫酸二甲酯发生甲基化反应制得N-甲基邻氟苯胺的方法。该方法需要较低温-78℃下进行，条件较为苛刻，硫酸二甲酯为第6.1类A级有机剧毒品，且正丁基锂使用需要无水无氧，安全隐患较大。
④文献(Journal of Agricultural and Food Chemistry,58(23),12357-12365；2010)公开了一种以邻氟苯胺为起始原料,在氢化钠催化作用下，DMF为溶剂，与碘甲烷发生甲基化反应制得N-甲基邻氟苯胺的方法。但该方法氢化钠同样使用不安全，且碘甲烷价格昂贵，原料成本居高不下，工业化应用较为困难。
⑤CN109053486A公开了一种以邻氟苯胺为原料邻氟苯胺经重氮化反应，再与甲胺水溶液高温高压下反应得到N-甲基邻氟苯胺的方法。该方法涉及重氮化反应，采用大量的浓盐酸，且对温度要求极其苛刻-15～-10℃，反应温度一旦过高，则产生大量的有机焦油，产生大量的酸性废水，且该中间体不易保存，直接影响下步甲胺化产品的收率与质量。
以上五种路线都属于甲基化反应，但有一个共同的缺点，就是选择性差，副产N,N-二甲基邻氟苯胺含量较高，导致分离困难或产品质量较差。因此，急需一种能够提供高选择性的合成N-甲基邻氟苯胺的工艺方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种具有高选择性，且高效绿色环保的N-甲基邻氟苯胺绿色合成工艺。
在本发明的第一方面，提供了一种N-甲基邻氟苯胺的合成方法，包括如下步骤：
以邻氟苯胺为原料，以碳酸二甲酯为反应原料及反应溶剂，加入碱性催化剂，保温反应，反应结束后过滤除去催化剂，滤液经精馏提纯得到N-甲基邻氟苯胺；
上述反应的反应式如下：
优选的，所述碱性催化剂包括碱性蒙脱土、碱性高岭土、碱性沸石、碱性分子筛等。进一步的，所述分子筛选自碱性蒙脱土、碱性高岭土和碱性分子筛。
优选的，所述碱性催化剂的添加质量为邻氟苯胺质量的0.1％～30％；进一步的，所述碱性催化剂的添加质量为邻氟苯胺质量的0.5～20％；更进一步的，所述碱性催化剂的添加质量为邻氟苯胺质量的5～10％。
优选的，所述邻氟苯胺与碳酸二甲酯的质量比为1:0.8～20；进一步的，所述邻氟苯胺与碳酸二甲酯的质量比为1:2～20；更进一步的，邻氟苯胺与碳酸二甲酯的质量比为1:2～7；在本发明的优选实施例中，邻氟苯胺与碳酸二甲酯的质量比为1：2～5。
优选的，所述保温反应的温度为80～120℃，保温时间为5～15小时；反应可以在常压下进行，也可以在加压反应釜中进行；在压力釜中反应温度50～120℃，压力在5～15公斤，保温反应时间为5～10小时。
优选的，所述过滤得到的催化剂经无机碱处理活化，经水洗涤、干燥后再次循环使用；进一步的，过滤的催化剂循环套用次数为25～50次。更进一步的，所述过滤得到的催化剂搅拌下在质量浓度为5～40％的氢氧化钠水溶液中加热至50～99℃，反应1～24h，经水洗涤、80～120℃干燥2～10h后再次循环使用。更进一步的，使用质量浓度为25％氢氧化钠溶液，反应温度95℃，反应时间为4小时。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供的N-甲基邻氟苯胺新的合成方法，仅需一步反应，选择性极高，产品质量好，选用的甲基化试剂碳酸二甲酯低毒绿色安全，三废产出低，是一种极具竞争力的绿色化学工艺。
附图说明
图1为本发明
具体实施方式
中合成的N-甲基邻氟苯胺的氢谱图。
具体实施方式
以下结合实例说明本发明，但不限制本发明。在本领域内，技术人员对本发明所做的简单替换或改进均属于本发明所保护的技术方案内。
实施例1：
在250ml反应瓶中加入碳酸二甲酯100g、邻氟苯胺15g(0.1351mol)、催化剂碱性蒙脱土0.75g，常压下搅拌升温至回流，回流时间为10～15小时。反应过程跟踪GC至原料消失，视为反应结束。后将物料冷却至室温过滤除去催化剂，滤液经20～30cm精馏柱常压精馏，收集85℃-88℃主馏分，即得到N-甲基邻氟苯胺16.03g、GC纯度98.79％、经精馏后收率96.89％，副产物N,N-二甲基邻氟苯胺0.21％。
实施例2：
在250ml反应瓶中加入碳酸二甲酯100g、邻氟苯胺15g(0.1351mol)、催化剂碱性蒙脱土1.5g，常压下搅拌升温至回流，回流时间为10～15小时。反应过程跟踪GC至原料消失，视为反应结束。后将物料冷却至室温过滤除去催化剂，滤液经20～30cm精馏柱,常压精馏，收集85～88℃主馏分即得到N-甲基邻氟苯胺16.21g、GC纯度98.95％、经精馏后收率97.97％，副产物N,N-二甲基邻氟苯胺0.15％。
实施例3：
在250ml反应瓶中加入碳酸二甲酯100g、邻氟苯胺15g(0.1351mol)、催化剂碱性高岭土1.00g，常压下搅拌升温至回流，回流时间为10～15小时。反应过程跟踪GC至原料消失，视为反应结束。后将物料冷却至室温过滤除去催化剂，滤液经20～30cm精馏柱，常压精馏，收集85～88℃主馏分即得到N-甲基邻氟苯胺16.59g、GC纯度98.53％、经精馏后收率96.2％，副产物N,N-二甲基邻氟苯胺1.17％。
实施例4：
在250ml反应瓶中加入碳酸二甲酯150g、邻氟苯胺15g(0.1351mol)、催化剂碱性高岭土1.5g，常压下搅拌升温至回流，回流时间为10～15小时。反应过程跟踪GC至原料消失，视为反应结束。后将物料冷却至室温过滤除去催化剂，滤液经20～30cm精馏柱常压精馏，收集85～88℃主馏分、即得到N-甲基邻氟苯胺16.64g、GC纯度97.23％、经精馏后收率95.5％，副产物N,N-二甲基邻氟苯胺2.17％。
实施例5：
在250ml反应瓶中加入碳酸二甲酯225g、邻氟苯胺15g(0.0.1351mol)、催化剂碱性分子筛NaY 0.75g，常压下搅拌升温至回流，回流时间为10～15小时。反应过程跟踪GC至原料消失，视为反应结束。后将物料冷却至室温过滤除去催化剂，滤液经20～30cm精馏柱常压精馏，收集85～88℃主馏分即得到N-甲基邻氟苯胺16.67g，GC纯度98.92％，经精馏后收率97.5％，副产物N,N-二甲基邻氟苯胺0.30％。
实施例6：
在250ml反应瓶中加入碳酸二甲酯105g、邻氟苯胺15g(0.0.1351mol)、催化剂碱性分子筛NaY 1.5g，常压下搅拌升温至回流，回流时间为11-12小时。反应过程跟踪GC至原料消失，视为反应结束。后将物料冷却至室温过滤除去催化剂，滤液经20～30cm精馏柱常压精馏除去溶剂至尽后，即得到N-甲基邻氟苯胺16.79g，GC纯度99.2％，经精馏后收率99.4％，副产物N,N-二甲基邻氟苯胺0.29％。
实施例7：
将回收套用25次后的催化剂碱性分子筛NaY活化催化能力，在25％的氢氧化钠碱水中，温度95℃反应4小时后，冷却至20℃下过滤，湿品经适量的水洗涤后，放入100℃烘箱中干燥4小时，水分≤0.05％，循环使用。具体实验情况如下：
在250ml反应瓶中加入碳酸二甲酯105g、邻氟苯胺15g(0.0.1351mol)、活化后催化剂碱性分子筛NaY 1.5g，常压下搅拌升温至回流，回流时间为10～15小时。反应过程跟踪GC至原料消失，视为反应结束。后将物料冷却至室温过滤除去催化剂，滤液经20～30cm精馏柱常压精馏，除去溶剂至尽后，冷却物料即得到N-甲基邻氟苯胺16.74g，GC纯度99.12％，经精馏后收率99.1％，副产物N,N-二甲基邻氟苯胺0.32％。
本发明各实施例的产物均经过氢谱和质谱确认。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，本发明中使用的碱性沸石分子筛的选择，这些都属于本发明的保护范围。
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