钪催化合成2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸的工艺
本发明涉及一种钪催化合成2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸的工艺，尤其涉及一种催化氧化氯化2-氨基-3-甲基苯甲酸制备2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸的方法。
背景技术：
1、2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸主要用作合成氯虫苯甲酰胺，溴氰虫酰胺，氟氧虫酰胺，氟氰虫酰胺等双酰胺类杀虫剂的重要中间体。这类杀虫剂的化学结构具有其他任何杀虫剂不具备的全新杀虫原理，能高效激活昆虫鱼尼丁(肌肉)受体。过度释放细胞内钙库中的钙离子，导致昆虫瘫痪死亡，对鳞翅目害虫的幼虫活性高，杀虫谱广，持效性好。与传统杀虫剂不存在交互抗性，并且环境相容性好，对哺乳动物很安全。该类产品以独特的作用机理，杰出的产品性能，迅速占领市场，尤其是在鳞翅目害虫防治领域已经构建了很强的市场地位。此外，该化合物可以用于合成其他具有生物活性的有机化合物，如药物分子、抗生素、抗炎药物等，也可以用于合成染料中间体。
2、中国专利文件cn201910370497.9公开了一种2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸的连续合成方法。以2-氨基-3-甲基苯甲酸为起始原料，三聚氯氰作为氯源，得到2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸。本方法原料简单易得，后处理简单，总收率高，可以为工业化生产提供重要参考。但是加入底物体积5倍的溶剂，反应效率过低，且反应时间较长。
3、中国专利文件cn202011607636.4公开了一种2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸的合成方法。将所述2-氨基-3-甲基苯甲酸、二氯海因、过氧化苯甲酰和dmf混合，进行氯化反应，得到2-氨基-3-甲基-5-氯苯甲酸。该工艺反应效率较高但是氯源较为昂贵且需要需要90℃的高温。
4、中国专利文件cn202410032745.x公开了一种2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸的合成方法。使用n,n-二甲基甲酰胺为溶剂，以n-氯代丁二酰亚胺为底物，以2-氨基-3-甲基苯甲酸为原料，将物料通过微混合器混合均匀，再经过过滤、干燥和纯化得到产品。利用本方法连续合成2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸的流程简单，反应时间短，同时产物选择性好，原料转化率高。但是所需温度较高且氯代试剂较为昂贵。
5、donya khaledian等人将三氟甲磺酸钪固定在苯磺酸钠功能化的磁性纳米颗粒上，成功合成了首个磁性核壳纳米钪纳米催化剂。该催化剂在h2o2氧化硫化物制亚砜方面表现出优异的活性(catalysis communications 124(2019)46–50)。
6、jiaxiang chu等人合成配位不饱和钪末端亚胺配合物。这种无碱的钪末端亚胺配合物的反应活性非常高，特别是对末端烯烃的c-h键的活化。此外，它可以与内炔进行环加成反应，并在室温下引发氟取代苯或烷烃的脱氢氟化反应(am.chem.soc.2014,136,10894-10897)。
7、因此使用三氟甲磺酸钪作为路易斯酸催化剂加入到氧化氯化反应的体系中，以此来增强反应体系的酸性，从而使反应在温和的条件下依旧能保持较高的转化率和选择性。在正在使用的2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸的合成方法中，有着反应温度较高，氯源较为昂贵或者需要溶剂过多等问题。因此，为了解决这些问题，有必要开发一个反应条件温和、绿色环保、简单高效，成本低廉的新方法。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决上述问题，我们通过检索发现路易斯酸催化剂因其独特的活性和选择性在温和的反应条件下合成有机化合物而受到极大的关注。三氟甲磺酸钪作为一种有前途的温和、强效和选择性的路易斯酸被引入到各种官能团转化中，且我们使用二氧化硅外壳包裹住三氟甲磺酸钪，减少了活性组分的浸出。因此我们提供了一种钪催化合成2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸的工艺。通过控制反应条件，达成较高的转化率和选择性，有很好的工业前景。
2、本发明的技术方案为：钪催化合成2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸的工艺，其具体步骤为：a催化剂的制备：把三氟甲磺酸钪溶于水中，加入载体，搅拌均匀，烘干；取硅源溶于有机溶剂中，加入上述固体粉末，搅拌均匀；蒸干得到固体，烘干得到三氟甲磺酸钪催化剂，其中三氟甲磺酸钪的质量占催化剂总质量的13-30％；b 2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸的制备：在反应容器中加入底物2-氨基-3-甲基苯甲酸，盐酸，溶剂，氧化剂和和三氟甲磺酸钪催化剂，在一定反应温度下反应一段时间，分相、蒸馏、提纯得到产物2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸。
3、优选步骤a中三氟甲磺酸钪和硅源的质量比为1:(1.2-4)。
4、优选步骤a中所述的载体为二氧化硅或活性炭；所述的硅源为硅酸四乙酯或硅酸。
5、优选步骤a中所述的烘干的温度均为120℃-180℃；搅拌的时间均为3-5h。
6、优选步骤b中所述的氧化剂为双氧水；底物2-氨基-3-甲基苯甲酸与双氧水的摩尔比为1：(1.2-2)；催化剂的加入质量是底物质量的3％-7％。
7、优选底物2-氨基-3-甲基苯甲酸与盐酸的摩尔比为1:(1.5-3.5)。
8、优选所述的溶剂为水、乙腈或1,4二氧六环；底物2-氨基-3-甲基苯甲酸和溶剂的质量比为1：(1-2.1)。
9、优选步骤b中的反应温度为25℃-60℃；反应时间为5h-10h。
10、本发明的原理如式1所示。
11、
12、有益效果：
13、本发明是一种钪催化氧化氯化高选择性制备2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸的方法。该方法选取适量的盐酸作为氯源，在催化剂和双氧水的双重作用下，盐酸被氧化为氯气，然后有选择性的将氯原子加在苯环上。通过控制反应条件，达成较高的收率。该工艺流程简单高效，条件温和，收率较高，危险性低，对设备要求低，成本价格低廉，适合工业化生产。
技术特征：
1.钪催化合成2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸的工艺，其具体步骤为：a催化剂的制备：把三氟甲磺酸钪溶于水中，加入载体，搅拌均匀，烘干；取硅源溶于有机溶剂中，加入上述固体粉末，搅拌均匀；蒸干得到固体，烘干得到三氟甲磺酸钪催化剂，其中三氟甲磺酸钪的质量占催化剂总质量的13-30％；b 2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸的制备：在反应容器中加入底物2-氨基-3-甲基苯甲酸，盐酸，溶剂，氧化剂和和三氟甲磺酸钪催化剂，在一定反应温度下反应一段时间，分相、蒸馏、提纯得到产物2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤a中三氟甲磺酸钪和硅源的质量比为1:(1.2-4)。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤a中所述的载体为二氧化硅或活性炭；所述的硅源为硅酸四乙酯或硅酸。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤a中所述的烘干的温度均为120℃-180℃；搅拌的时间均为3-5h。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤b中所述的氧化剂为双氧水；底物2-氨基-3-甲基苯甲酸与双氧水的摩尔比为1：(1.2-2)；催化剂的加入质量是底物质量的3％-7％。
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于底物2-氨基-3-甲基苯甲酸与盐酸的摩尔比为1:(1.5-3.5)。
7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述的溶剂为水、乙腈或1,4二氧六环；底物2-氨基-3-甲基苯甲酸和溶剂的质量比为1：(1-2.1)。
8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤b中的反应温度为25℃-60℃；反应时间为5h-10h。
技术总结
本发明提供钪催化合成2‑氨基‑5‑氯‑3‑甲基苯甲酸的工艺，在催化剂和双氧水作用下氧化盐酸氯化2‑氨基‑3‑甲基苯甲酸得到2‑氨基‑5‑氯‑3‑甲基苯甲酸。本方法可以催化高选择性氧化氯化制备2‑氨基‑5‑氯‑3‑甲基苯甲酸，且反应条件温和，具有很好的工业应用前景。
技术研发人员：黄军,贾晨旭
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5