5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮的制备方法

摘要

本发明属于计算机印刷制版领域，公开了一种光敏染料5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮的制备方法，该法以苯丙酰胺为原料，经四个化学合成步骤制得5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮。四个化学合成步骤包括：原料经重排反应得到2-苯乙基异氰酸酯；在非极性溶剂中醇钠催化下与羟基乙酸乙酯闭环得到中间体3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮；之后与4-溴苯甲醛经Knoevenagel缩合反应制备5-(4-溴苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮；然后与二苯胺经Ullmann反应得到5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮。本发明所述的方法，各步反应条件温和，操作简便，产品总收率达到65%，适合工业化，是一种很有应用前景的制备方法。

说明书

技术领域

5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮是激光印刷版中光聚合层的重要组成部分，广泛用于紫激光印刷制版领域。本发明提供一种制备5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮的方法。

背景技术

紫激光计算机印刷制版技术因其速度更快、精度更高、激光器寿命更长的优势，既适用于高档商业彩印，又能充分满足报业印刷对高速、高效的要求，受到印刷及其相关行业前所未有重视。因此在整个世界范围内，掀起了针对紫激光计算机印刷制版技术的研发热潮。随着新型光聚合版与较高功率的二极管的出现，使得紫激光在报业计算机印刷制版市场具有了与热敏和UV技术并列的地位。由于紫激光计算机印刷制版技术的优越性，在可见光计算机印刷制版领域内，出现了向紫激光技术的转移。(参考JP03-12403、JP06-295061、JP11-171907、     EP1445120)

5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮是紫激光计算机印刷制版技术在光聚合版中作为光敏染料使用，是激光印刷版中光聚合层的重要组成部分，广泛用于紫激光印刷制版领域。关于5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮的合成方法尚无文献报导，在个别文献报导中叙述了类似化合物的制备方法。

 

文献报道的2-苯乙基异氰酸酯(化合物1)的制备方法主要有四种：

(1) 2-苯乙胺与光气作用(Indian J Chem. Sect B, 1977. 5B(7)：635)：

 

由于该法使用剧毒光气，所需设备投资大，规模化生产危险性很大，目前国内需要指定由资质的厂家才能生产；

(2) 2-苯乙胺基甲酸乙酯(PhCH₂CH₂NHCOOC₂H₅ )在金属A1粉、Ni粉催化下，高温热裂解(Bull Soc. Chim. France．1951：802)：

或者在PCl₅/POCl₃作用下分解(Ukr. Khim Zh(Russ Ed)．1977，43(7)：775(CA 1 7；87：134204z))： 

 这两种方法在高温或Lewis酸作用下，存在裂解反应副反应多、生成的2-苯乙基异氰酸酯易聚合等缺点，使裂解收率很低，不具有实用价值；此外金属催化剂后处理困难；五氯化磷和三氯氧磷属强刺激性毒品。

 

(3) 2-苯基卤乙烷(PhCH₂CH₂X)与NaOCN反应制得( Ger Offen. 1970：2, 031,290.(CA 1971；74：76830u))。

 此法因2-苯基卤乙烷易发生消除反应生成苯乙烯，使反应收率低。

(4)以氢化肉桂酸为原料，与NaN₃反应制得2-苯丙酰基叠氮物，然后经Cirtius重排反应制备(J. Am. Chem. Soc., 1959, 81：2220)。

    此法是实验室制备各种异氰酸酯的通用方法，但因NaN₃易爆炸、反应中有刺激性毒气体NH₃产生，且中间体酰基叠氮物不稳定，给安全操作带来极大的安全隐患。

 

此外，世界专利WO94-18181提供了类似3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物3)的2,4-噁唑二酮的合成方法：

以苯乙胺为原料，N-环己基-N^，_,N^，_,N^，，_,N^，，-四乙基胍(CYTEG)存在下，向压力容器内通入二氧化碳(CO₂)进行反应，制备苯乙胺基甲酸盐，然后与氯乙酸甲酯环合制备取代2,4-噁唑二酮。其缺点是使用压力设备危险性高，氯乙酸甲酯毒性大，操作比较困难，产品收率50~60%。

日本专利平3-215477中提供了类似5-(4-溴苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物3)的合成方法：

以对为取代苯甲醛为原料，用正丁基锂做催化剂与取代苯甲醛缩合制得类似化合物。该方法的缺点是：在无水条件下在-78℃反应，收率仅为10%，操作复杂、条件苛刻，同时丁基利的价格昂贵，原材料成本高。

本发明克服了现有技术的缺陷，提供了一种、操作简便、适合工业化的制备5-(4-(N.N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮的方法。

发明内容

本发明提供了一种新的完整的合成5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮的工艺路线及操作方法。其合成路线如下：

本发明以苯丙酰胺为原料，经DBU催化下重排得到2-苯乙基异氰酸酯(化合物1)，2-苯乙基异氰酸酯再与羟基乙酸乙酯在非极性溶剂中、醇钠催化下闭环得到中间体3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物2)；之后与4-溴苯甲醛经Knoevenagel反应制备5-(4-溴苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物3)，然后与二苯胺经Ullmann反应得到5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物4)。  

具体制备5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(4)的工艺步骤如下：

一、     合成2-苯乙基异氰酸酯(化合物1)

原料苯丙酰胺溶于DMF中，加入Ranny-Ni室温搅拌0~60分钟，室温下滴加DBU，滴毕室温反应30~150分钟，过滤、减压蒸馏，收集70-75℃/10mmHg的馏分，得到2-苯乙基异氰酸酯，收率85~95%。苯丙酰胺与催化剂Ranny-Ni的质量比为1:0.01~0.05；苯丙酰胺与催化剂DBU的摩尔比为1:1.0~1.5；苯丙酰胺与DMF的质量比为1:2~8。

二、     合成3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物2)

反应釜中加入溶剂甲苯或苯或石油醚，搅拌下加入质量百分比为20%的甲醇钠甲醇溶液或乙醇钠乙醇溶液，加热用分水器除去甲醇，降至室温加入2-苯乙基异氰酸酯(化合物1)、羟基乙酸乙酯，在20~90℃反应5~8小时，加水分散析出，过滤、干燥，得到产品3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物2)，收率60~90%。2-苯乙基异氰酸酯与羟基乙酸乙酯的摩尔比为1:1.0~1.2，2-苯乙基异氰酸酯与溶剂苯或甲苯或石油醚质量比为1:2~8，2-苯乙基异氰酸酯与催化剂醇钠的摩尔比为1:0.01~0.2。

三、合成5-(4-溴苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物3)

3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物2)和4-溴苯甲醛溶于吡啶中，加热至60~100℃滴加催化剂DBU或DMAP吡啶溶液，滴加完毕在60~100℃反应1～3小时，冷却、加水析出，过滤，精制得到产品5-(4-溴苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物3)，收率80~90%。4-溴苯甲醛、3-（2-苯乙基）-2,4-噁唑二酮和催化剂的摩尔比为1:1:0.5~1.5，3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮与吡啶的质量比为1:2~8，最佳温度为80~90℃。

四、合成5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物4)

5-(4-溴苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物3)和二苯胺溶于环丁砜或硝基苯或DMF中，搅拌下加入铜粉，升温到80~140℃反应2小时后，控温在80-90℃滴加DBU，滴加完毕控温在80-90℃反应30-60分钟，降温，加水析出，过滤，精制得到产品5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物4)，收率80-90%。5-(4-溴苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物3)、二苯胺、Cu和DBU的摩尔比为1:1:0.1~1:1~1.5，5-(4-溴苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物3)与溶剂的质量比为1:2~8。

以上反应所用原料可以从市场上买到，也可以根据文献合成，属于现有技术范畴。

本发明的合成方法具有以下有点：

(1) 各步反应条件温和，操作简便，适合工业化。

(2) 步骤(1)中文献分别使用光气、PCl₅/POCl_3、、NaOCN、NaN₃，本方法使用苯丙酰胺和DBU。

(3) 步骤(3)中文献采用正丁基锂为催化剂，反应温度-78℃；本方法采用DBU和DMAP为催化剂，反应温度60~100℃。

(4) 步骤(3)文献采用层析法分离纯化，本方法采用溶剂精制法。

(5) 本方法各步反应收率在80~90%，产品总收率达到65%。

制备化合物1使用DBU进行催化重排，避免使用毒性大、易爆炸

本发明的合成方法各步反应条件温和，操作简便，产品收率高，适合工业化生产，是一种很有应用前景的制备5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮的方法。

附图说明

图1为5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮的H-NMR谱;

图2为5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮的IR图谱。

具体实施方式

实施例1：

2-苯乙基异氰酸酯即化合物1的制备： 

在500ml三口瓶中加入苯丙酰胺62g(0.42mol)，DMF 200ml，加入Ranny-Ni 1.0g(0.017mol)搅拌30分钟，室温下滴加DBU 66g(0.43mol)，滴毕室温反应30分钟，过滤、减压蒸馏，收集70-75℃/10mmHg的馏分，得到2-苯乙基异氰酸酯57.4g，收率93.8%。

¹HNMR(CDCl3)：7.21~7.08(m, 5H),  6. 86 (s, 1H),  3.68~3.64 (t, 2H),  2.68~2.64(t, 2H)

实施例2：

2-苯乙基异氰酸酯即化合物1的制备： 

在500ml三口瓶中加入苯丙酰胺62g(0.42mol)，DMF 200ml，加入Ranny-Ni 1.0g(0.017mol)搅拌30分钟，室温下滴加DBU 88.5g(0.58mol)，滴毕室温反应120分钟，过滤、减压蒸馏，收集70-75℃/10mmHg的馏分，得到2-苯乙基异氰酸酯53.2g，收率86.9%。

¹HNMR(CDCl3)：7.21~7.08(m, 5H),  6. 86 (s, 1H),  3.68~3.64 (t, 2H),  2.68~2.64(t, 2H)

实施例3：

2-苯乙基异氰酸酯即化合物1的制备： 

在500ml三口瓶中加入苯丙酰胺62g(0.42mol)，DMF 200ml，加入Ranny-Ni 1.0g(0.017mol)搅拌60分钟，室温下滴加DBU 66g(0.43mol)，滴毕室温反应60分钟，过滤、减压蒸馏，收集70-75℃/10mmHg的馏分，得到2-苯乙基异氰酸酯57.8g，收率94.5%。

¹HNMR(CDCl3)：7.21~7.08(m, 5H),  6. 86 (s, 1H),  3.68~3.64 (t, 2H),  2.68~2.64(t, 2H)

实施例4：

3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮即化合物2的制备：

在装有分水器1000ml三口瓶中加入石油醚 100ml ，搅拌下加入20%甲醇钠甲醇溶液16g(0.06mol)，加热至回流除去甲醇，降温至25℃，搅拌下依次加入羟基乙酸乙酯31.2g(0.30mol) 、2-苯乙基异氰酸酯44.1g(0.30mol)，水浴控温在25℃搅拌30分钟。室温继续反应8小时，加水分散析出，过滤、干燥，得到产品3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物2)51g，收率87.6%。

¹HNMR(CDCl3): 7. 34 ~7. 20 (m, 5H),  4.61(s, 2H),  3. 82 ~3. 77 (t, 2H),  3.00~2.95 (t, 2H)

实施例5：

3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮即化合物2的制备：

在装有分水器1000ml三口瓶中加入石油醚 100ml ，搅拌下加入20%甲醇钠甲醇溶液16g(0.06mol)，加热至回流除去甲醇，降温至25℃，搅拌下依次加入羟基乙酸乙酯31.2g(0.30mol) 、2-苯乙基异氰酸酯44.1g(0.30mol)，水浴控温在25℃搅拌30分钟。升温至60℃继续反应6小时，降至室温，加水分散析出，过滤、干燥，得到产品3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物2)52.6g，收率90.3%。

实施例6：

3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮即化合物2的制备：

在装有分水器1000ml三口瓶中加入甲苯 100ml ，搅拌下加入20%甲醇钠甲醇溶液16g(0.06mol)，加热至回流除去甲醇，降温至25℃，搅拌下依次加入羟基乙酸乙酯31.2g(0.30mol) 、2-苯乙基异氰酸酯44.1g(0.30mol)，水浴控温在25℃搅拌30分钟。室温继续反应6小时，加水分散析出，过滤、干燥，得到产品3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物2)43.1g，收率74.0%。

¹HNMR(CDCl3): 7. 34 ~7. 20 (m, 5H),  4.61(s, 2H),  3. 82 ~3. 77 (t, 2H),  3.00~2.95 (t, 2H)

实施例7：

3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮即化合物2的制备：

在装有分水器1000ml三口瓶中加入甲苯 200ml ，搅拌下加入20%甲醇钠甲醇溶液16g(0.06mol)，加热至回流除去甲醇，降温至25℃，搅拌下依次加入羟基乙酸乙酯31.2g(0.30mol) 、2-苯乙基异氰酸酯44.1g(0.30mol)，水浴控温在25℃搅拌30分钟。室温继续反应8小时，加水分散析出，过滤、干燥，得到产品3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物2)36.2g，收率62.3%。

¹HNMR(CDCl3): 7. 34 ~7. 20 (m, 5H),  4.61(s, 2H),  3. 82 ~3. 77 (t, 2H),  3.00~2.95 (t, 2H)

实施例8：

5-(4-溴苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮即化合物3的制备：

1000ml三口瓶中加入3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮56g(0.3mol)、4-溴苯甲醛55g(0.3mol)、吡啶300ml，加热至80℃加入滴加DBU 30.4g(0.2mol)，滴完80℃反应1小时，冷却、加水析出，过滤，精制得到产品5-(4-溴苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物3)94.8g，收率89.1%。

¹HNMR( DMSO): 7.38~7.08(m, 9H),  6. 96 (s, 1H),  3.81~3.76 (t, 2H),  2.86~2.81(t, 2H)

实施例9：

5-(4-溴苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮即化合物3的制备：

1000ml三口瓶中加入3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮56g(0.3mol)、4-溴苯甲醛55g(0.3mol)、吡啶300ml，加热至80℃加入DMAP 24g(0.2mol)，在90℃反应1小时，冷却、加水析出，过滤，精制得到产品5-(4-溴苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物3)88.1g，收率82.8%。

¹HNMR( DMSO): 7.38~7.08(m, 9H),  6. 96 (s, 1H),  3.81~3.76 (t, 2H),  2.86~2.81(t, 2H)

实施例10：

5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮即化合物4的制备

1000ml三口瓶中加入二苯胺33g(0.2mol)、5-(4-溴苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物3)78g(0.2mol)、Cu粉6.4g(0.1mol)、环丁砜150ml，反应混合物在90℃搅拌反应1小时，然后控温在80-90℃滴加DBU 36.5g(0.24mol)，滴加完毕控温80-90℃反应60分钟，自然降温，加水析出，过滤，精制得到产品5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物3)86.6g，收率90.8%。

¹HNMR(CDCl3): 7.59~7.00(m, 19H),  6.68(s, 1H),  3.91~3.86(t, 2H),  3.05~3.00(t, 2H)

实施例11：

5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮即化合物4的制备

1000ml三口瓶中加入二苯胺33g(0.2mol)、5-(4-溴苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物3)78g(0.2mol)、Cu粉6.4g(0.1mol)、DMF150ml，反应混合物在90℃搅拌反应1小时，然后控温在80-90℃滴加DBU 36.5g(0.24mol)，滴加完毕控温80-90℃反应60分钟，自然降温，加水析出，过滤，精制得到产品5-(4-(N,N-二苯基氨基)苯甲叉)-3-(2-苯乙基)-2,4-噁唑二酮(化合物3)86.6g，收率90.8%。

¹HNMR(CDCl3): 7.59~7.00(m, 19H),  6.68(s, 1H),  3.91~3.86(t, 2H),  3.05~3.00(t, 2H)

比较例１：

3-苯基-2,4-噁唑二酮的制备

压力釜1中加入苯胺0.93g(0.01mol)、CYTEG6.3g(0.025mol)、联苯154mg(0.001mol)和乙腈20ml，通入二氧化碳(CO₂)气体至少达到0.5atm；室温搅拌。

向压力釜2中加入氯甲酸乙酯2g(0.02mol)和10ml乙腈，通入二氧化碳(CO₂)气体达到0.5atm搅拌1小时后转移到压力釜1中，继续通入二氧化碳(CO₂)气体，保持压力在0.5atm 40℃反应14小时，反应液用乙醚稀释，用0.5M的盐酸萃取，气相检测萃取液中3-苯基-2,4-噁唑二酮含量91%。

释放压力，反应混合物倒入水中，用乙酸乙酯萃取，0.5M盐酸和饱和食盐水洗涤，有机层用碳酸钠干燥，过滤 浓缩后溶于二氯甲烷中，通过硅胶柱，用二氯甲烷作洗脱剂，得到液体浓缩，用乙酸乙酯重结晶，得到3-苯基-2,4-噁唑二酮1.03g，收率58%。

比较例２：

    5-(4-甲氧基苯甲叉)-3-(1-苯乙基)-2,4-噁唑二酮的制备

装有温度计、冷凝管、干燥管的100ml三口瓶中加入干燥的THF20ml，在氮气保护下加入干燥的二异丙胺0.8ml，冷却到－78℃加入丁基锂溶液(1.6M　正己烷)3.6ml搅拌30分钟后，在-60~-50℃加入3-(1-苯乙基)-2,4-噁唑二酮1.0g和干燥的THF5ml的溶液，搅拌10分钟后加入4-甲氧基苯甲醛0.59g和干燥的THF5ml的溶液室温搅拌１小时，然后加入对甲苯磺酰氯1.37g和干燥的THF 5ml溶液放置一夜；然后加入滴有几滴盐酸的饱和氯化铵溶液，用乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥，减压蒸馏除去溶剂，残余物用薄层层析法分离(展开剂正己烷：二氯甲烷＝1:2)得到粗品，精制得到5-(4-甲氧基苯甲叉)-3-(1-苯乙基)-2,4-噁唑二酮0.13g，收率9.3％。