N-甲基邻苯二甲酰亚胺

背景及概述^[1][2]

N-甲基邻苯二甲酰亚胺是一种重要的有机化工原料，用途广泛，是一系列精细化学品的重要原料，由于N-甲基上的H非常活泼并具有芳烃结构，可以用作合成药物，染料及杀虫剂的中间体，其中主要用于合成4-氨基-N-甲基邻苯二甲酰亚胺等树脂和医药产品。4-氨基-N-甲基邻苯二甲酰亚胺是合成异鲁米诺衍生物的重要中间体，其分子中有电子供给和接受部位，对氢键作用很敏感，可用于胶束、生物膜等双亲体系的研究。近年来，NMP应用于合成化学发光免疫分析试剂，将有潜在的应用前景。

合成方法^[1][2][3][4]

合成方法1：

以邻苯二甲酰亚胺为起始原料，在无水乙醇环境下与氢氧化钾反应制成钾盐，钾盐和硫酸二甲酯在丙酮或乙腈溶剂中进行烷基化反应。反应方程式如下。具体工艺流程是：将原料邻苯二甲酰亚胺、氢氧化钾、无水乙醇加入反应釜，进行回流搅拌反应2-3小时冷却，放入抽滤桶中，抽去含有水乙醇，然后用丙酮反复抽洗未反应完原料，亚胺钾盐加入到甲基化反应釜中，再加入溶剂丙酮及硫酸二甲酯进行回流甲基化反应，然后进行分馏出丙酮和未反应完的硫酸二甲酯，冷却放入结晶槽中结晶，晶体经过离心机甩干，用少量丙酮漂洗，得到的粗NMP要在丙酮溶剂中重结晶。

合成方法2：

以邻苯二甲酰亚胺为起始原料，与甲醛在水溶液中先生成过渡态的季铵碱，再与氢气发生反应生成N-甲基邻苯二甲酰亚胺。反应方程式如下图所示。具体步骤是：在1L的不锈钢磁力搅拌高压釜内加入200g（1.36mo1）邻苯二甲酰亚胺、160g（1.97mol）质量分数为37%的工业甲醛水溶液及200g去离子水。用10%的盐酸调节pH至5.5，封闭反应釜，用氮气置换釜内空气后开始搅拌升温。当温度升到80℃时，表压为0.015MPa。此时通入氢气，并保证釜内温度在80-85℃之间。45分钟后，釜内压力开始上升。关闭氢气进气阀，釜内表压为0.05MPa，继续保温搅拌20分钟，降温至40度，用氮气置换釜内气体后，将固液混合反应液倒出。反应液用布氏漏斗过滤，滤饼用50ml水洗涤，烘干得215g白色细针状结晶粉末，即为产物邻苯二甲酰亚胺。

合成方法3：脂肪胺一步合成法

以苯酐为起始原料，与甲胺在加热条件下一步反应制备N-甲基邻苯二甲酰亚胺。反应方程式如下图所示。具体工艺流程是：在反应容器中投入苯酐，在惰性气体保护下控制温度在130℃-300℃，搅拌通入甲胺气体，反应1-4个小时，将反应混合液加入到水溶性溶剂中，析出白色晶体，过滤，干燥得成品。

合成方法4：微波辐射合成法

在微波辐射下，邻苯二甲酸酐和甲胺水溶液反应可直接合成N-甲基邻苯二甲酸甲酯。具体步骤是：在100mL锥形瓶中加入经研磨的3.7g（25mmol）邻苯二甲酸酐和4.3mL（32.5mmol）甲胺水溶液，充分混合后放入微波炉中，装上空气冷凝管，在119W反应5min。冷却至室温后取出，粗产物用无水乙醇重结晶，得无色固体3.35g，产率83.2%。条件为：辐射功率为119W，辐射时间为4min，邻苯二甲酸酐与甲胺的物质的量比为1:1.3。

应用领域^[5]

合成N-甲基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺

N-甲基邻苯二甲酰胺主要被用来合成N-甲基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺（NMP）和N-甲基-4-氨基邻苯二甲酰亚胺，NMP是合成聚酰亚胺各类单体二酐的重要中间体，N-甲基-4-氨基邻苯二甲酰亚胺及其衍生物可用于荧光和其他标记研究。它也是合成异鲁米诺及其衍生物的重要中间体,其分子结构中有电子供给和接受体,对氢键作用很敏感,可用于胶束、生物膜等双亲体系的研究。

由N-甲基邻苯二甲酰胺合成N-甲基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺主要经过硝化反应得到，具体步骤如下：

（1）先将发烟浓硝酸冷却到5℃，按照浓硫酸与发烟浓硝酸的摩尔比为0.5:1.1，慢慢滴加浓硫酸，控制温度在10℃，配制成混酸，备用；

（2）冰浴控制温度在0℃，将N-甲基-邻苯二甲酰亚胺与浓硫酸按照摩尔比为1：1.8搅拌混合，再按照N-甲基-邻苯二甲酰亚胺与混酸的摩尔比为1:1.6，向混合溶液中滴加配制好的混酸，滴加0.5小时后，反应3小时

（3）反应完后，用乙酸乙酯和三氯甲烷的混合溶液萃取反应生成的硝化物，乙酸乙酯与三氯甲烷的体积比为2:1，萃取剂的重量为N-甲基-邻苯二甲酰亚胺重量的1.2倍；

（4）萃取后分层，分离上层有机相及下层硫酸母液

（5）回收上层有机相后得到N-甲基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺，离心过滤，干燥得成

（6）下层硫酸母液通过干燥剂硫酸钙除去水，并浓缩后套用于下一批硝化反应用于配制混酸，配制混酸时加入甲酸酐，甲酸酐的加入量为N-甲基-邻苯二甲酰亚胺重量的1.5%。该方法制备的N-甲基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺收率为96.3%，纯度为99.1%。

主要参考资料

[1] 瞿渊义，N-甲基邻苯二甲酰亚胺的制备工艺，CN 200410053743，申请日2004-8-13

[2] 李亚林, 苏永青, 张志霞. N-甲基邻苯二甲酰亚胺的合成研究[J]. 石家庄理工职业学院学术研究, 2017(Z1):28-33.

[3] 邹从伟，周芬，戴久坤，N-甲基酞酰亚胺的合成方法，CN 201610474115，申请日2016-06-26

[4] 边永军, 周忠强. 微波辐射合成N-甲基邻苯二甲酰亚胺[J]. 化学试剂, 2007, 29(10):639-640.

[5] 闵江华，黄剑雄，CN 201410225001 ，N-甲基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺的制备方法，申请日2014-05-26