專利名稱：對氨基苯甲酸的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備對氨基苯甲酸(下文稱為“PABA”)的方法，特別涉及利用對苯二甲酸二甲酯(下文稱為“DMT”)合成過程中產(chǎn)生的主要副產(chǎn)物4-甲酰基苯甲酸甲酯作為原料來制備對氨基苯甲酸的方法。
背景技術(shù)：
對氨基苯甲酸(PABA)是一種黃色結(jié)晶化合物，其可溶于水、乙醇和乙醚中。PABA廣泛用于各種化工工業(yè)，其典型的應(yīng)用領(lǐng)域包括防曬霜的UV吸收劑、芳香劑原料、聚合物成分、制備直接染料或甕染料的中間體、制藥中間體、動物飼料中維生素B的輔因子的原料、維生素Bx、諸如苯坐卡因和普魯卡因等局部麻醉藥。制備PABA的常用方法如下面的反應(yīng)1所示。 如反應(yīng)1所示，甲苯硝化后生成鄰硝基甲苯和對硝基甲苯，分離生成的間硝基甲苯和對硝基甲苯。然后將對硝基甲苯氧化生成對硝基苯甲酸。在最后一步中，對硝基苯甲酸的硝基通過氫化催化劑(如鹽酸-錫混合物、鉑和阮內(nèi)(Raney)鎳)被還原，從而生成目標化合物PABA。但是，反應(yīng)1的方法的缺點是甲苯硝化后同時產(chǎn)生鄰位和對位異構(gòu)體，這些異構(gòu)體必須通過諸如分餾結(jié)晶等分離方法進行分離。特別地，鄰位異構(gòu)體是不可用的化合物，且通常作為副產(chǎn)物被丟棄，從而增加了PABA的生產(chǎn)成本。此外，用于氧化對硝基甲苯的氧化劑如過氧化氫和二氧化錳，用于還原對硝基苯甲酸的還原劑如Pt-催化劑和Fe-催化劑都是較昂貴的化學(xué)試劑，從而也增加了PABA的生產(chǎn)成本。
作為可選擇的方法，美國專利第3,931,210號揭示了使用對苯二甲酸單甲酯作為原料來制備PABA的方法。對苯二甲酸單甲酯可作為合成對苯二甲酸二甲酯(DMT)的副產(chǎn)物而大量獲得，其中DMT是聚酯樹脂的主要原料。在此方法中，對苯二甲酸單甲酯與氨反應(yīng)生成單酰胺化合物，單酰胺化合物再通過霍夫曼(Hofmann)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為PABA。關(guān)于對苯二甲酸單甲酯，也可使用對苯二甲酸單甲酯的鋰、鈣或鎂鹽。然而，對苯二甲酸單甲酯可從工業(yè)和商業(yè)生產(chǎn)對苯二甲酸二甲酯的過程中大量獲得。因此，從生產(chǎn)成本的角度看，對苯二甲酸單甲酯是最優(yōu)選的原料。然而，此方法的缺點在于在合成對苯二甲酸二甲酯的過程中獲得的對苯二甲酸單甲酯的量不足以降低PABA的生產(chǎn)成本，而且對苯二甲酸單甲酯的酰胺化反應(yīng)還需要高壓和高溫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用DMT合成中的副產(chǎn)物來制備對氨基苯甲酸的新且經(jīng)濟的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種不需純化DMT合成中的副產(chǎn)物來制備對氨基苯甲酸的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種不需利用保護基團和不需使用分離步驟來制備對氨基苯甲酸的方法。
為達到這些目的，本發(fā)明提供了一種制備對氨基苯甲酸的方法，其包括如下步驟氯化4-甲?；郊姿峒柞ド?-氯代甲?；郊姿峒柞?；酰胺化4-氯代甲酰基苯甲酸甲酯生成4-氨基甲?；郊姿峒柞?；及用生成的4-氨基甲?；郊姿峒柞サ乃芤哼M行Hofmann反應(yīng)。在此方法中，優(yōu)選的氯化步驟是通過將4-甲?；郊姿峒柞ト刍梢簯B(tài)并通入1-3摩爾當(dāng)量的氯氣(Cl2)來進行的。優(yōu)選的酰胺化步驟是通過將溶解在有機溶劑中的4-氯代甲?；郊姿峒柞ゼ尤氲桨彼衼磉M行的，或通過向溶解在有機溶劑中的4-氯代甲?；郊姿峒柞ネㄈ氚睔鈦磉M行的。優(yōu)選的Hofmann反應(yīng)是通過將鹵化堿加入到溶解在堿性水溶液中的4-氨基甲?；郊姿峒柞ブ衼磉M行的。
發(fā)明詳細說明通過參考以下的詳細說明，可以更清楚和更好地理解對本發(fā)明更全面的認識和其更多的優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明，用于制備對氨基苯甲酸的原料4-甲酰基苯甲酸甲酯(MFB)是DMT合成過程中的主要副產(chǎn)物。DMT是用于生產(chǎn)聚酯樹脂的原料，其通?？筛鶕?jù)如下反應(yīng)2來合成，其中Me代表甲基。
上述DMT合成過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物其組成隨合成過程的條件不同而變化。當(dāng)合成過程的反應(yīng)速率增加時，產(chǎn)生的副產(chǎn)物包括按重量計80％的4-甲?；郊姿峒柞?MFB)、按重量計9％的DMT、按重量計4％的對甲基苯甲酸甲酯(MPT)，因此4-甲酰基苯甲酸甲酯是主要的副產(chǎn)物。在世界范圍內(nèi)Eastman Kodak Co.，E.I.du Pont de Nemours公司和SKChemicals Co.，Ltd均采用上述的DMT合成過程，而且產(chǎn)生的副產(chǎn)物通常丟棄或燒掉。
本發(fā)明使用4-甲?；郊姿峒柞プ鳛樵习慈缦路磻?yīng)3所示的來制備對氨基苯甲酸。
如反應(yīng)3所示，在第一步中，4-甲?；郊姿峒柞ケ宦然?-氯代甲?；郊姿峒柞?。優(yōu)選的氯化步驟是在大氣壓下通過將4-甲酰基苯甲酸甲酯熔化成為液態(tài)并通入1-3摩爾當(dāng)量的氯氣(Cl2)來進行的。反應(yīng)物4-甲酰基苯甲酸甲酯的熔化溫度優(yōu)選為40-200℃，更優(yōu)選為40-100℃，最優(yōu)選為50-70℃。當(dāng)熔化溫度低于40℃時，反應(yīng)物4-甲?；郊姿峒柞ゲ荒艹浞秩刍?，反應(yīng)速率減慢，從而阻礙有效反應(yīng)。當(dāng)熔化溫度大于200℃時，能量消耗增加，發(fā)生副反應(yīng)，并且反應(yīng)產(chǎn)率明顯降低。如果使用低于1摩爾當(dāng)量的氯氣(Cl2)，那么反應(yīng)進行不完全，并且即使使用高于3摩爾當(dāng)量的氯氣(Cl2)，反應(yīng)產(chǎn)率也不能進一步增加。氯化過程的產(chǎn)物在反應(yīng)溫度下是液態(tài)，反應(yīng)時間通常約為10小時，反應(yīng)產(chǎn)率約為90％。
第二步，氯化產(chǎn)生的4-氯代甲?；郊姿峒柞ケ货０坊?-氨基甲酰基苯甲酸甲酯。優(yōu)選的酰胺化反應(yīng)是通過在水和/或有機溶劑中使4-氯代甲酰基苯甲酸甲酯與氨水(NH4OH)或氨氣(NH3)進行反應(yīng)來進行的。詳細地講，優(yōu)選的酰胺化反應(yīng)是通過將熔化態(tài)的4-氯代甲?；郊姿峒柞サ渭拥桨彼?，或?qū)⑷芙庠谟袡C溶劑中的4-氯代甲酰基苯甲酸甲酯滴加到氨水中，或?qū)睔馔ㄈ氲饺芙庠谟袡C溶劑中的4-氯代甲?；郊姿峒柞ブ衼磉M行的。
酰胺化過程中的有機溶劑包括各種能夠溶解4-氯代甲?；郊姿峒柞サ挠袡C溶劑，優(yōu)選的有機溶劑包括疏水性有機溶劑，例如甲苯、乙酸乙酯及其混合物。有機溶劑的用量優(yōu)選按重量計為4-氯代甲?；郊姿峒柞サ?-10倍，更優(yōu)選按重量計為4-氯代甲?；郊姿峒柞サ?.5-8倍。在酰胺化步驟中，生成的4-氨基甲?；郊姿峒柞ナ枪虘B(tài)，因而容易從水溶液和各種副產(chǎn)物中分離。在反應(yīng)器中的雜質(zhì)副產(chǎn)物(如對甲基苯甲酸甲酯和對苯二甲酸甲酯)可溶解在有機溶劑中，并與固體的4-氨基甲?；郊姿峒柞シ蛛x。酰胺化步驟是在大氣壓下進行的，優(yōu)選的反應(yīng)溫度為1-50℃，更優(yōu)選是3-30℃。如果氮源是氨氣，那么酰胺化反應(yīng)優(yōu)選在相對高的溫度下進行以增加氣體的活性，例如在25℃下進行。如果反應(yīng)溫度低于1℃，那么反應(yīng)速率降低，如果反應(yīng)溫度高于50℃，那么將發(fā)生副反應(yīng)。有機溶劑的用量取決于雜質(zhì)的量。如果有機溶劑的用量高出4-氯代甲?；郊姿峒柞サ?0倍，那么反應(yīng)效率降低，從而生產(chǎn)成本增加。
在酰胺化步驟中，當(dāng)?shù)词前彼?NH4OH)時，氨水的用量是5-20摩爾當(dāng)量，優(yōu)選是7-15摩爾當(dāng)量。當(dāng)?shù)词前睔?NH3)時，氨氣的用量是1.5-5摩爾當(dāng)量，優(yōu)選是2-3摩爾當(dāng)量。如果氨水(NH4OH)和氨氣(NH3)的用量分別低于5和1.5摩爾當(dāng)量，那么反應(yīng)速率降低。如果氨水(NH4OH)和氨氣(NH3)的用量分別高于20和5摩爾當(dāng)量，那么不會產(chǎn)生附加的有益反應(yīng)。酰胺化步驟的產(chǎn)物是白色結(jié)晶化合物，反應(yīng)時間約為1小時，反應(yīng)產(chǎn)率約為98％。
最后一步，用4-氨基甲?；郊姿峒柞ミM行Hofmann反應(yīng)以產(chǎn)生對氨基苯甲酸。例如，通過使4-氨基甲?；郊姿峒柞ヅc1-1.5摩爾當(dāng)量的鹵化堿(如NaOCl和NaOBr)及3-15摩爾當(dāng)量的NaOH水溶液反應(yīng)來進行Hofmann反應(yīng)，或者通過將鹵化堿加入到溶解在堿性水溶液中的4-氨基甲?；郊姿峒柞ブ衼磉M行Hofmann反應(yīng)。Hofmann反應(yīng)溫度為0-80℃，優(yōu)選為3-60℃，反應(yīng)壓力為大氣壓，反應(yīng)時間約為2小時。如果反應(yīng)物的用量低于上述界限，那么反應(yīng)產(chǎn)率降低，并且即使反應(yīng)物用量高于上述界限，反應(yīng)產(chǎn)率也不會再增加。如果Hofmann反應(yīng)溫度低于0℃，那么反應(yīng)速率降低，如果Hofmann反應(yīng)溫度高于80℃，那么將發(fā)生副反應(yīng)。
當(dāng)Hofmann反應(yīng)完成，可用酸的水溶液來提取對氨基苯甲酸，優(yōu)選使用5-10％的HCl水溶液，然后用堿將反應(yīng)物的pH值中和到約為4，優(yōu)選使用NaOH，從而析出固體對氨基苯甲酸。過濾反應(yīng)物，得到純的對氨基苯甲酸。Hofmann反應(yīng)的產(chǎn)率約為90％。
下文中為更好地理解本發(fā)明而提供了優(yōu)選實施例。然而，下面的實施例并不用于限制本發(fā)明。
在60℃下熔化75％的4-甲?；郊姿峒柞?4-甲?；郊姿峒柞?，16.4g)，向其中于10小時內(nèi)鼓泡通入1.5摩爾當(dāng)量的氯氣(Cl2)，得到4-氯代甲?；郊姿峒柞?，產(chǎn)率為90％。將19.8g的4-氯代甲?；郊姿峒柞ピ?0℃下溶解于80g甲苯中，然后在2小時內(nèi)滴加到含10摩爾當(dāng)量氨(相對于4-氯代甲酰基苯甲酸甲酯而言)的10％氨水中。在此反應(yīng)中，反應(yīng)溫度保持在5-20℃。然后，停止冷卻反應(yīng)物，并將反應(yīng)物的溫度升至室溫。過濾反應(yīng)物，得到白色結(jié)晶4-氨基甲酰基苯甲酸甲酯，產(chǎn)率98％，純度95％。
將相對于4-氨基甲?；郊姿峒柞ザ院?摩爾當(dāng)量氫氧化鈉的1N氫氧化鈉水溶液冷卻到0℃，將17.9g的4-氨基甲?；郊姿峒柞ゼ尤肫渲?。保持反應(yīng)物溫度為0-10℃，30分鐘內(nèi)向反應(yīng)物中加入含1.05摩爾當(dāng)量NaOCl的10％NaOCl水溶液，繼續(xù)反應(yīng)2小時。然后將反應(yīng)物溫度升至50℃，并保持1小時。加入NaOH水溶液，將反應(yīng)物的pH調(diào)到4，析出固體目標產(chǎn)物。過濾反應(yīng)物，得到目標化合物對氨基苯甲酸，產(chǎn)率為95％。
使用溶解在乙酸乙酯中的4-氯代甲?；郊姿峒柞ゴ?0℃下的4-氯代甲酰基苯甲酸甲酯。乙酸乙酯的體積是4-氯代甲?；郊姿峒柞サ?倍。除此之外，根據(jù)實施例1中的同樣方法得到對氨基苯甲酸。酰胺化反應(yīng)的產(chǎn)率為95％，所獲得的酰胺化合物的純度為96％。
將2摩爾當(dāng)量的無水氨氣在2小時內(nèi)鼓泡通入到溶解在甲苯中的4-氯代甲?；郊姿峒柞ブ?。甲苯的體積是4-氯代甲?；郊姿峒柞サ?倍。然后蒸餾去除甲苯，用純水洗滌反應(yīng)物，過濾得到白色結(jié)晶4-甲酰基苯甲酸甲酯，產(chǎn)率為96％。除此之外，根據(jù)實施例1中的同樣方法得到對氨基苯甲酸。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明制備對氨基苯甲酸的方法是一種新方法。在此方法中，將從DMT合成中作為副產(chǎn)物而獲得的4-甲?；郊姿峒柞プ鳛樵希也挥眉兓涂芍苽鋵Π被郊姿幔?-甲酰基苯甲酸甲酯中的雜質(zhì)在制備對氨基苯甲酸的過程中被除去。本發(fā)明的新方法使用不對稱的4-甲酰基苯甲酸甲酯化合物，而且在此方法中不需要保護基團。因此，本發(fā)明中對氨基苯甲酸的制備方法簡便，并且降低了生產(chǎn)成本。在本發(fā)明中，在制備對氨基苯甲酸的各步驟之間或在獲得目標化合物對氨基苯甲酸之后可使用其它的純化步驟。
盡管已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實施方案詳細地說明了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員應(yīng)該理解可以對本發(fā)明做出各種變化和替換，而這些變化和替換不會脫離本發(fā)明所附的權(quán)利要求所示的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種制備對氨基苯甲酸的方法，其包括如下步驟氯化4-甲?；郊姿峒柞ド?-氯代甲?；郊姿峒柞ィ货０坊?-氯代甲酰基苯甲酸甲酯生成4-氨基甲?；郊姿峒柞?；及用在生成的4-氨基甲?；郊姿峒柞サ乃芤哼M行Hofmann反應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的氯化步驟是通過將4-甲?；郊姿峒柞ト刍梢簯B(tài)并通入1-3摩爾當(dāng)量的氯氣(C12)來進行的。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的酰胺化步驟是通過將溶解在有機溶劑中的4-氯代甲酰基苯甲酸甲酯加入到氨水中來進行的。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的酰胺化步驟是通過向溶解在有機溶劑中的4-氯代甲?；郊姿峒柞ネㄈ氚睔鈦磉M行的。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的Hofmann反應(yīng)是通過將鹵化堿加入到溶解在堿性水溶液中的4-氨基甲?；郊姿峒柞ブ衼磉M行的。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述的有機溶劑選自甲苯、乙酸乙酯及其混合物。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述的有機溶劑選自甲苯、乙酸乙酯及其混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開一種利用對苯二甲酸二甲酯合成過程中產(chǎn)生的主要副產(chǎn)物4－甲?；郊姿峒柞プ鳛樵蟻碇苽鋵Π被郊姿岬姆椒āＴ摲椒òㄈ缦虏襟E氯化4－甲?；郊姿峒柞ド?－氯代甲酰基苯甲酸甲酯；酰胺化4－氯代甲?；郊姿峒柞ド?－氨基甲酰基苯甲酸甲酯；及用在生成的4－氨基甲?；郊姿峒柞サ乃芤哼M行Hofmann反應(yīng)。4－甲酰基苯甲酸甲酯中的雜質(zhì)在制備對氨基苯甲酸的過程中被除去。
文檔編號C07C227/04GK1625545SQ03802955
公開日2005年6月8日 申請日期2003年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月26日
發(fā)明者樸星三, 樸正鎬, 金承煥, 黃成洙 申請人:Sk化學(xué)股份有限公司