[发明专利]4-氟-N-异丙基苯胺的定向单烷基化制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种4-氟-N-异丙基苯胺的烷基化制备方法。

背景技术

4-氟-N-异丙基苯胺，英文名为4-Fluoro-N-Isopropylanline，分子式为C₉H₁₂FN，分子量153，CAS号为70441-63-3。4-氟-N-异丙基苯胺，是一种重要的农药中间体，由它可以合成氧乙酰胺类除草剂氟噻草胺。4-氟-N-异丙基苯胺分子结构可以看作氨分子中的氢被异丙基和氟苯取代的衍生物。与无机氨类似，其中N原子为sp³杂化，N原子上存在孤对电子，体现了一系列化学性质，如氨基上的氢容易发生中和、酰化、磺化等反应，可以合成一系列有用的化合物。其结构式如下所示：

4-氟-N-异丙基苯胺的合成方法有多种，传统的合成方法是用4-氟苯胺经N-烷基化合成制得。按反应类型及所用烷基化试剂的不同，4-氟苯胺的N-烷基化主要分为两种：以卤代异丙烷、醇、硫酸烷基酯为烷基化试剂的取代烷基化和以丙酮为烷基化试剂的缩合还原烷基化。

取代烷基化最常用的烷基化试剂有卤代烷(特别是碘代烷、溴代烷和氯代烷)、醇、硫酸烷基酯。不管用哪种烷基化试剂，在单烷基化反应达到一定深度后，双烷基化产物的含量高达10％-30％。得到的产物品质差，反应选择性低，目标产物的收率很低(周小建，吴祖望.芳胺N-单烷基化定向控制工艺进展[J].化工进展，1996(1)：5-9。)。

以丙酮为烷基化试剂的缩合还原烷基化中，芳胺或硝基苯类化合物与醛、酮等烷基化剂发生缩合还原烷基化，生成对应的N-烷基化芳胺产物。以对硝基氟苯、丙酮、氢气为原料催化烷基化，可合成4-氟-N-异丙基苯胺。以对硝基氟苯、丙酮、氢气等为原料合成4-氟-N-异丙基苯胺的过程包括两步反应，即对硝基氟苯先加氢还原生成对氟苯胺，对氟苯胺再与丙酮、氢气进行烷基化反应生成产品。还原反应比烷基化反应快得多。

其中，烷基化反应过程又包含了一系列步骤。4-氟苯胺作为伯胺，会与丙酮反应生成醇胺，部分醇胺会接着生成酮亚胺。醇胺和酮亚胺都可以经过氢化作用生成目标产物4-氟-N-异丙基苯胺。但是，仲胺大部分来自于酮亚胺的氢化作用。合成过程中的主要副反应是丙酮经过加氢作用生成了醇，以及酮亚胺未彻底加氢生成目标产物以及进行的过量烷基化反应生成了4-氟-N，N-二异丙基苯胺。专利US5616799、US5817876、CN1475485中报道的反应条件差别很大，反应压力由0.8MPa至10MPa不等，实验收率也差别很大，由80％至98％不等。该反应为放热反应，如果在高于5MPa的条件下进行反应的话，反应的安全性不高。采用的催化剂为钯或铂系列贵金属催化剂，反应中容易进行脱卤副反应，很容易催化剂中毒引起催化剂失效。

近年来，一些新的4-氟-N-异丙基苯胺的制备方法正在被探索和开发。Paolo Bernardi等利用亲电胺化作用(J.Org.Chem.1999，64，641-643.)，使腈基铜酸盐和N-异丙基-O-三甲基硅烷基-羟胺反应，制得4-氟-N-异丙基苯胺。该反应操作复杂，反应条件苛刻，反应收率较低。反应使用的试剂如四氢呋喃等都需要进行无水化处理，反应要在-40℃～-50℃的条件下操作，所述反应条件只能是作为实验室研究使用，如进行工业放大，放大难度很大。文献报道的反应收率为45％。

综上，现有的合成方法中存在着以下几种缺陷：

(1)现有的取代烷基化反应制备4-氟-N-异丙基苯胺方法，反应选择性差，产品收率低，产品提纯困难，得到的产品质量差。

(2)以4-氟硝基苯、丙酮与氢气为原料的缩合还原烷基化反应中，反应压力较高，生成的产物复杂，采用的催化剂为钯或铂系列贵金属催化剂，反应中容易进行脱卤副反应，很容易催化剂中毒引起催化剂失效。

(3)亲电胺化反应制备4-氟-N-异丙基苯胺方法中反应操作复杂，反应条件苛刻，反应收率较低，仅为45％。反应条件只适合于实验室研究使用，如进行工业放大，放大难度很大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种经定向单取代N-烷基化反应得到4-氟-N-异丙基苯胺的方法，具有反应条件温和、操作简单、原料的转化率和产物的选择性较高、产物分离方便等优点。

为达到发明目的本发明采用的技术方案是：

一种4-氟-N-异丙基苯胺的制备方法，其特征在于以4-氟苯胺为底物，以卤代异丙烷为烷基化试剂，在相转移催化剂、助催化剂及缚酸剂作用下进行定向单取代N-烷基化反应制备4-氟-N-异丙基苯胺。