4,6-二苯甲酰基-1,3-苯二胺的合成研究*

周园园，吴弘辰，武亚明，陈　昀，章　勤，朱红军

(1 南京科技职业学院，江苏　南京　210048；2 南京工业大学，江苏　南京　211816)



4,6-二苯甲酰基-1,3-苯二胺的合成研究*

周园园1，吴弘辰1，武亚明1，陈昀1，章勤2，朱红军2

(1 南京科技职业学院，江苏南京210048；2 南京工业大学，江苏南京211816)

以均苯四甲酸二酐为原料合成得到4,6-二苯甲酰基-1,3-苯二胺。通过傅-克酰基化反应得到4,6-二苯甲酰基-1,3-苯二甲酸，再通过氯代反应得到假-4,6-二苯甲酰基-1,3-苯二甲酰氯，继续通过酰胺化反应得到4,6-二苯甲酰基-1,3-苯二甲酰胺，最后通过Hofmann降解反应得到目标化合物。通过熔点、1H NMR对目标化合物结构进行了确认。得到假-4,6-二苯甲酰基-1,3-苯二甲酰氯的1H NMR。

傅-克酰基化；氯化；酰胺化；Hofmann降解；芳胺

二苯甲酰基类芳胺化合物是有机合成原料[1-3]和有机导电材料的重要中间体[4-6]，通过缩合反应可以形成大分子共轭体系，在有机光电材料领域具有广泛的潜在用途。

在研究蒽啉小分子化合物的过程中，本课题小组用到了二苯甲酰基类芳胺化合物4,6-二苯甲酰基-1,3-苯二胺，本文主要讨论4,6-二苯甲酰基-1,3-苯二胺的合成工艺。

图1　化合物(1)的合成路线Fig.1　The synthetic route of compound (1)

1975年，Imai等[7]报道了，以均苯四甲酸二酐为原料，经过傅-克酰基化提纯得到4,6-二苯甲酰基-1,3-苯二酸，再进一步经过酰氯化、酰胺化制得4,6-二苯甲酰基-1,3-苯二酰胺，最后Hofmann降解共四步反应得到4,6-二苯甲酰基-1,3-苯二胺。合成路线如图1所示。这种方法的缺点是第一步的产物性质相近，比较难提纯，产率较低，本课题组在此方法的基础上，改进第一步提纯方法提高了产率。

1　实　验

1.1主要试剂和仪器

均苯四酸二酐、无水三氯化铝、苯、N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺(分析纯)，国药集团化学试剂有限公司；次氯酸钠、KOH(分析纯)，上海凌峰化学试剂有限公司。

X-4型数字显示显微熔点测定仪，Taike公司；AV-500核磁共振仪，Brucker公司。

1.2实验步骤

(1)2,5-二苯甲酰基-1,4-对苯二甲酸(4)和4,6-二苯甲酰基-1,3-苯二甲酸(5)的合成

将均苯四酸二酐粉末10.9 g(50.0 mmol)、无水三氯化铝粉末28.0 g(211.0 mmol)和苯250 mL，三者依次加入到500 mL的四口烧瓶中，在65～70 ℃下加热搅拌，反应4 h，溶液颜色逐渐由淡黄色到红棕色。反应结束后，将混合物倒入含有12.5 mL 浓盐酸的175 mL的水溶液中水解，此时有乳白色絮状物产生。减压蒸馏除去苯，过滤水洗得到米色粒状的粗产物，即2,5-二苯甲酰基对苯二甲酸(4)和4,6-二苯甲酰基间苯二甲酸(5)混合物。将混合物加入到200 mL 1.0 mol/L KOH溶液中，过滤除去少量不溶杂质，滤液用稀盐酸酸化至pH=3～4，过滤后再用蒸馏水洗净，80 ℃下干燥8 h后，得白色固体。用乙酸重结晶，得到2,5-二苯甲酰基对苯二甲酸(4)。得到4后，蒸除重结晶母液中的乙酸，得到的灰色固体，该固体用丙酮重结晶两次得到白色晶体5(4.3 g, 11.5 mmol)，产率：23.1%。熔点：277～279 ℃(文献值[7]：277～278 ℃)。1H NMR (DMSO，500 MHz)：δ ppm 7.49 (s, 1H)，7.50～7.57 (m, 4H)，7.64 (t, 2H)， 7.70(d, 4H)，8.56 (s, 1H)，13.66 (s, 2H)。

(2)假-4,6-二苯甲酰基-1,3-苯二甲酰氯(3)的合成

将4,6-二苯甲酰基-1,3-间苯二甲酸(12.0 g，32.1 mmol)，SOCl2(50 mL)， N,N-二甲基甲酰胺(0.1 mL)，三者依次加入到100 mL的四口烧瓶中，在76～78 ℃下搅拌反应2 h，反应中溶液逐渐变澄清。反应结束后，减压蒸馏除去过量的SOCl2，然后再加入苯(2×30 mL)，继续减压蒸馏用以除去微量的SOCl2，得到白色固体3(13.0 g, 31.6 mmol)，收率：98.4%。1:1环己烷/二氯甲烷混合溶剂重结晶，熔点为181～183 ℃(文献值：183～185 ℃)。1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ ppm 7.47～7.49 (m, 6H)，7.66～7.68 (m, 4H), 7.79 (s, 1H), 8.46 (s, 1H)。

(3)4,6-二苯甲酰基-1,3-苯二甲酰胺(2)的合成

往中间体3中加入N-甲基-2-吡咯烷酮(50.0 mL)，加热搅拌至溶解，得到红棕色溶液；在0～5 ℃条件下，再将该溶液在30 min内缓慢加入到由浓氨水(45.0 mL)和NMP(60.0 mL)组成的混合溶液中，滴加完毕后，撤去冰浴，在室温下，将反应混合物搅拌24 h，再用蒸馏水(80 mL)稀释，析出白色沉淀。白色沉淀经过滤，热水(100 mL)洗涤，80 ℃下干燥8 h，干燥后得到白色粉末4,6-二苯甲酰基间苯二甲酰胺(2)(11.2 g, 30.1 mmol)，收率为95.1%。甲醇重结晶，熔点为289～293 ℃(文献值[7]：290～295 ℃)。1H NMR (DMSO, 500 MHz): δ ppm 7.01 (s, 2H), 7.10 (d，1H), 7.20～7.26 (m, 6H), 7.37～7.39 (m, 4H), 7.74 (d, 1H), 9.37 (s, 2H)。

(4)4,6-二苯甲酰基-1,3-苯二胺(1)的合成

将中间体2(25.0 g, 67.2 mmol)溶于300 mL 2.08 mol/L 的KOH 溶液中，得到悬浊液，冰水浴冷却。在5～7 ℃条件下，往上述溶液中滴加5.25%的次氯酸钠溶液(215 mL, 249.8 mmol)，约0.5 h 滴完。然后移除冰水浴，此时反应液为黄色透明溶液。再用热水浴加热反应，在76～80 ℃下反应2 h，反应液变为红棕色，并出现红色沉淀，过滤收集沉淀，用热水彻底洗涤(3×500 mL)，再次过滤，干燥，得到1的粉红色粗产物(16.9 g, 53.5 mmol)，收率为79.6%。粗产物先后用氯仿和无水甲醇重结晶，得到淡黄色粉末1，熔点为253～254 ℃(文献值[7]：255～257 ℃)。1H NMR (DMSO, 500 MHz)：δ ppm 6.02 (s, 1H)，7.34～7.42 (m, 6H)，7.44～7.46 (m, 6H)，7.56 (s, 1H)，7.59 (s, 4H)。

2　结果与讨论

2.1重结晶溶剂的选择

第一步傅克酰基化反应中，根据文献，用冰乙酸和水(1:3)的混合溶剂对中间体5进行重结晶提纯，用文献这个方法是可以进行提纯的，但是不能得到较纯的化合物5。经过研究摸索发现，用丙酮来进行提纯，可以得到较纯的化合物5。最终确定先用冰乙酸对4和5的混合物分步重结晶两次，分离得到中间体4，蒸除重结晶母液中的乙酸，再用丙酮进行重结晶得到了5。

2.2水分的影响

第二步氯代反应中，要注意反应整个过程无水操作。反应结束后，尽量蒸除微量的氯化亚砜，氯化亚砜的存在对下一步反应影响很大。

图2　用苯带除氯化亚砜次数对化合物(2)收率的影响Fig.2　The effect of the number of thionyl chloride removing with benzene on the yield of compound (2)

从图2中可以看出，用苯带除氯化亚砜两次后，第三步4,6-二苯甲酰基间苯二甲酰胺(2)收率就很高了，达到95%。带除氯化亚砜后的产物应尽快投入第三步反应，可以不提纯，直接用于第三步酰胺化反应，因为酰氯易水解。

2.3反应温度的影响

第三步酰胺化反应制备4,6-二苯甲酰基间苯二甲酰胺(2)中，改变滴加浓氨水时的温度，得到4,6-二苯甲酰基间苯二甲酰胺(2)收率与滴加温度的关系图，如图3所示。

图3　滴加温度对化合物2收率的影响Fig.3　The effect of titration temperature on the yield of compound (2)

从图3可以看出，滴加温度在5 ℃，反应温度控制在室温时，4,6-二苯甲酰基间苯二甲酰胺(2)收率比较高。在室温下滴加收率较低，是由于反应放热使浓氨水挥发，故反应滴加温度不宜过高。

第四步Hofmann 降级反应中，滴加次氯酸钠溶液时，需要将温度控制在5～7 ℃。次氯酸钠溶液滴加结束后，需迅速升温。通过改变反应温度，得到4,6-二苯甲酰基-1,3-苯二胺(1)收率与反应温度的关系图，如图4所示。从图4中可以看出，反应温度应控制在80 ℃左右，此时收率较高。

图4　反应温度对4,6-二苯甲酰基-1,3-苯二胺(1)收率的影响Fig.4　The effect of reaction temperature on the yield of 4,6- dibenzoyl-1,3-phenylenediamine(1)

3　结　论

通过傅克酰基化反应、氯代反应、酰胺化反应和Hofmann 降级反应，合成得到4,6-二苯甲酰基-1,3-苯二胺，并用熔点和1H NMR等手段进行了表征，结果表明所得化合物结构与预期结构一致。

第二步氯代反应和第三步酰胺化反应要一起做，否则化合物2的产率较低。

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Study on Synthesis of 4,6-dibenzoyl-1,3-phenylenediamine*

ZHOUYuan-yuan1,WUHong-chen1,WUYa-ming1,CHENYun1,ZHANGQin2,ZHUHong-jun2

(1 Department of Applied Chemistry, Nanjing Polytechnic Institute, Jiangsu Nanjing 210048;2 Nanjing Tech University, Jiangsu Nanjing 211816, China)

The compound of 4,6-dibenzoyl-1,3-phenylenediamine was synthesized from pyromellitic dianhydride. Firstly，4,6-dibenzoylisophthalic acid was synthesized by Friedel-Crafts acylation. Secondly，pseudo-4,6-dibenzoylisophthaloyl chloride was synthesized by chlorination. Thirdly, 4,6-dibenzoylisophthalamide was synthesized by amidation. Lastly, the target compound was synthesized by Hofmann degradation. Target compounds were characterized by melting point and1H NMR.1H NMR for pseudo-4,6-dibenzoylisophthaloyl chloride was obtained.

Friedel-Crafts acylation; chlorination; amidation; Hofmann degradation; aromatic amines

2014年江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目(项目编号201412920003Y)；2014年南京科技职业学院院级课题(项目编号NHKY-2014-03)。

周园园(1992-)，女，学生，南京科技职业学院工业分析与检验1321。

吴弘辰(1996-)，男，学生，南京科技职业学院生物技术与化学制药1522。

朱红军。

O625.63+2

A

1001-9677(2016)08-0051-03