二(4-溴苯基)胺的制备

发布日期:2022/8/31 11:04:36

背景及概述

二(4-溴苯基)胺是合成压敏染料、医药、橡胶、农药和胶粘剂辅料的重要中间体。二(4-溴苯基)胺又称双(4-溴苯基)胺，英文名称：N-phenyl-4,4′-dibromoaniline，CAS号：16292-17-4，分子式：C12H9Br2N，分子量：327.01。

制备

以二苯胺为起始物料，经溴代反应制备目标化合物二(4-溴苯基)胺，或以对溴氯苯及对溴苯胺为起始物料，经Ullmann反应制备二(4-溴苯基)胺[1]，其合成反应式如下图：

图1 二(4-溴苯基)胺的合成反应式

实验操作：

在氮气保护下，向 100 mL 的三口烧瓶中加入3.77 g 对溴氯苯、6.01 g 无水 K3PO4 、0.15 g 无水Cu（CH3CO2 ） 2 和0.19 g脯氨酸，再用针筒注入2.53 g对溴苯胺和10 mL DMF；升温至130 ℃反应4 h后，停止反应，过滤，蒸除大部分溶剂，残留液用蒸馏水稀释，调至pH=2~3，抽滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤，滤液经无水硫酸钠干燥后，减压浓缩、残余物重结晶得淡黄色固体即可（收率为93%，纯度为99%）。

结果与讨论

催化剂与配体对缩合反应的影响

配体选择了乙二胺类和氨基酸类，过氨基酸作为配体可以促进芳基溴化物、芳基碘化物与硫酚（醇）、胺和含氮杂环的交叉偶联反应 [14-15] 。Cu（0）、Cu（I）和Cu（II）都可以作为Ullmann反应的催化剂，故选择了较为常用的Cu粉、Cu2O、CuI、纳米CuO和无水Cu（CH3CO2 ）2 作为考察对象。本研究在n（对溴苯胺）∶n（邻溴氯苯）∶n（K3PO4）=1.0∶1.3∶1.5、反应温度为130 ℃、反应时间为4 h、w（催化剂）= 6%（相对于对溴苯胺质量而言）及n（催化剂）∶n（配体）=1∶2的条件下，考察了不同催化剂与不同配体两两组合对缩合反应的影响，在不加配体的情况下，分别以Cu（CH3CO2） 2 和 CuI为催化剂，反应 4 h，原料对溴苯胺转化率分别为10 %、9 %；而加入配体后，原料对溴苯胺的转化率都有显著的提高，尤其用配体脯氨酸系列中，对原料对溴苯胺的转化率的影响为Cu（CH3CO2） 2 （转化率达100%）>CuI>Cu2O>纳米CuO>Cu粉。这可能与催化剂在体系中的溶解度有关，无水Cu（CH3CO2） 2 、CuI的溶解度远远大于Cu2O、纳米CuO和Cu粉，均相体系下传质效果较好，更有利于促进反应。而CuI易歧化成Cu（0）、Cu（II），降低了溶解度，使转化率降低。在催化剂 Cu（CH3CO2） 2 系列中，对原料对溴苯胺的转化率的影响为脯氨酸>甘氨酸>四甲基乙二胺>丝氨酸>N，N—二甲基乙二胺，这可能与脯氨酸形成Cu络合物时位阻较小、稳定性较高有关。此外，脯氨酸价廉易得，成盐后极易与产物分离，便于产品纯化。因此，缩合反应的催化体系优选无水Cu（CH3CO2） 2 与脯氨酸。

投料比对缩合反应的影响

投料比是影响化学反应的因素之一，通常廉价的原料在反应中选择过量。为此，固定 n（对溴苯胺）∶n（K3PO4）=1.0∶1.5、在反应温度为130 ℃、反应时间为 4 h、w[Cu（CH3CO2） 2 ]= 6%（相对于对溴苯胺质量而言）以及n[Cu（CH3CO2） 2 ] ∶n（脯氨酸）=1∶2的条件下，考察了 n（邻溴氯苯）/n（对溴苯胺）对缩合反应的影响，随着n（邻溴氯苯）/n（对溴苯胺）比例升高，对溴苯胺的转化率增大；当 n（邻溴氯苯）/n（对溴苯胺）=1.3时，对溴苯胺可以完全转化，生成2-（2-甲基-4-甲氧基苯胺基）-苯甲酸钾。该物质中氮原子与两个苯环共轭后，电子云密度比原料对溴苯胺上的氮原子更低，反应活性低于原料，而且该物质上氮原子与两个苯环相连后，空间位阻增大，故更难进一步与邻溴氯苯反应。因此，选择 n（邻溴氯苯）/n（对溴苯胺）=1.3时较适宜。

碱对缩合反应的影响

在n（对溴苯胺）∶n（邻溴氯苯）∶n（碱）=1.0∶1.3∶1.5、反应温度为130 ℃、反应时间为4 h、w（催化剂）=6%及n[Cu（CH3CO2） 2 ] ∶n（脯氨酸）=1∶2的条件下，考察不同碱对缩合反应的影响，选用K3PO4和K3PO4·3H2O反应4 h后，原料对溴苯胺都能全部转化，但后者反应过程中会产生焦油状的副产物，使缩合收率降低。因此，选择K3PO4较适宜。缩合反应收率随着 n（K3PO4）/n（对溴苯胺）比值的增大逐渐升高，但升高的幅度越来越小，直至趋于平缓。这是因为K3PO4不仅作为缚酸剂，而且会中和体系中的酸。当K3PO4含量较低时，对溴苯胺会直接与邻溴氯苯反应成盐，使收率较低；随着K3PO4用量的增大，成盐反应受到抑制，收率得到提高。综合考虑，选择n（K3PO4）/n（对溴苯胺）=1.5时较适宜。

温度对缩合反应的影响

在n（对溴苯胺）∶n（邻溴氯苯）=1.0∶1.3、反应时间为 4 h、w（催化剂）=6%及 n[Cu（CH3CO2） 2 ] ∶n（脯氨酸）=1∶2的条件下，考察了温度对产品收率的影响，缩合反应收率随着反应温度的升高先增加后减少。这是因为反应温度较低时，反应速率较慢，产品收率较低；随着温度的升高，反应速率加快，产品收率变高；当温度超过了130 ℃时，部分邻溴氯苯因升华脱离反应体系，原料对溴苯胺转化率降低，进而导致收率降低。因此，选择反应温度为130 ℃较适宜。