背景及概述

二(4-溴苯基)胺是合成壓敏染料、醫(yī)藥、橡膠、農(nóng)藥和膠粘劑輔料的重要中間體。二(4-溴苯基)胺又稱雙(4-溴苯基)胺，英文名稱：N-phenyl-4,4′-dibromoaniline，CAS號：16292-17-4，分子式：C12H9Br2N，分子量：327.01。

制備

以二苯胺為起始物料，經(jīng)溴代反應制備目標化合物二(4-溴苯基)胺，或以對溴氯苯及對溴苯胺為起始物料，經(jīng)Ullmann反應制備二(4-溴苯基)胺[1]，其合成反應式如下圖：

圖1 二(4-溴苯基)胺的合成反應式

實驗操作：

在氮氣保護下，向 100 mL 的三口燒瓶中加入3.77 g 對溴氯苯、6.01 g 無水 K3PO4 、0.15 g 無水Cu（CH3CO2 ） 2 和0.19 g脯氨酸，再用針筒注入2.53 g對溴苯胺和10 mL DMF；升溫至130 ℃反應4 h后，停止反應，過濾，蒸除大部分溶劑，殘留液用蒸餾水稀釋，調(diào)至pH=2~3，抽濾，濾餅用乙酸乙酯洗滌，濾液經(jīng)無水硫酸鈉干燥后，減壓濃縮、殘余物重結(jié)晶得淡黃色固體即可（收率為93%，純度為99%）。

結(jié)果與討論

催化劑與配體對縮合反應的影響

配體選擇了乙二胺類和氨基酸類，過氨基酸作為配體可以促進芳基溴化物、芳基碘化物與硫酚（醇）、胺和含氮雜環(huán)的交叉偶聯(lián)反應 [14-15] 。Cu（0）、Cu（I）和Cu（II）都可以作為Ullmann反應的催化劑，故選擇了較為常用的Cu粉、Cu2O、CuI、納米CuO和無水Cu（CH3CO2 ）2 作為考察對象。本研究在n（對溴苯胺）∶n（鄰溴氯苯）∶n（K3PO4）=1.0∶1.3∶1.5、反應溫度為130 ℃、反應時間為4 h、w（催化劑）= 6%（相對于對溴苯胺質(zhì)量而言）及n（催化劑）∶n（配體）=1∶2的條件下，考察了不同催化劑與不同配體兩兩組合對縮合反應的影響，在不加配體的情況下，分別以Cu（CH3CO2） 2 和 CuI為催化劑，反應 4 h，原料 對溴苯胺轉(zhuǎn)化率分別為10 %、9 %；而加入配體后，原料對溴苯胺的轉(zhuǎn)化率都有顯著的提高，尤其用配體脯氨酸系列中，對原料對溴苯胺的轉(zhuǎn)化率的影響為Cu（CH3CO2） 2 （轉(zhuǎn)化率達100%）>CuI>Cu2O>納米CuO>Cu粉。這可能與催化劑在體系中的溶解度有關，無水Cu（CH3CO2） 2 、CuI的溶解度遠遠大于Cu2O、納米CuO和Cu粉，均相體系下傳質(zhì)效果較好，更有利于促進反應。而CuI易歧化成Cu（0）、Cu（II），降低了溶解度，使轉(zhuǎn)化率降低。在催化劑 Cu（CH3CO2） 2 系列中，對原料對溴苯胺的轉(zhuǎn)化率的影響為脯氨酸>甘氨酸>四甲基乙二胺>絲氨酸>N，N—二甲基乙二胺，這可能與脯氨酸形成Cu絡合物時位阻較小、穩(wěn)定性較高有關。此外，脯氨酸價廉易得，成鹽后極易與產(chǎn)物分離，便于產(chǎn)品純化。因此，縮合反應的催化體系優(yōu)選無水Cu（CH3CO2） 2 與脯氨酸。

投料比對縮合反應的影響

投料比是影響化學反應的因素之一，通常廉價的原料在反應中選擇過量。為此，固定 n（對溴苯胺）∶n（K3PO4）=1.0∶1.5、在反應溫度為130 ℃、反應時間為 4 h、w[Cu（CH3CO2） 2 ]= 6%（相對于 對溴苯胺 質(zhì)量而言）以及n[Cu（CH3CO2） 2 ] ∶n（脯氨酸）=1∶2的條件下，考察了 n（鄰溴氯苯）/n（對溴苯胺）對縮合反應的影響，隨著n（鄰溴氯苯）/n（對溴苯胺）比例升高，對溴苯胺 的轉(zhuǎn)化率增大；當 n（鄰溴氯苯）/n（對溴苯胺）=1.3時，對溴苯胺可以完全轉(zhuǎn)化，生成2-（2-甲基-4-甲氧基苯胺基）-苯甲酸鉀。該物質(zhì)中氮原子與兩個苯環(huán)共軛后，電子云密度比原料 對溴苯胺上的氮原子更低，反應活性低于原料，而且該物質(zhì)上氮原子與兩個苯環(huán)相連后，空間位阻增大，故更難進一步與鄰溴氯苯反應。因此，選擇 n（鄰溴氯苯）/n（對溴苯胺）=1.3時較適宜。

堿對縮合反應的影響

在n（對溴苯胺）∶n（鄰溴氯苯）∶n（堿）=1.0∶1.3∶1.5、反應溫度為130 ℃、反應時間為4 h、w（催化劑）=6%及n[Cu（CH3CO2） 2 ] ∶n（脯氨酸）=1∶2的條件下，考察不同堿對縮合反應的影響，選用K3PO4和K3PO4·3H2O反應4 h后，原料對溴苯胺都能全部轉(zhuǎn)化，但后者反應過程中會產(chǎn)生焦油狀的副產(chǎn)物，使縮合收率降低。因此，選擇K3PO4較適宜?？s合反應收率隨著 n（K3PO4）/n（對溴苯胺）比值的增大逐漸升高，但升高的幅度越來越小，直至趨于平緩。這是因為K3PO4不僅作為縛酸劑，而且會中和體系中的酸。當K3PO4含量較低時，對溴苯胺會直接與鄰溴氯苯反應成鹽，使收率較低；隨著K3PO4用量的增大，成鹽反應受到抑制，收率得到提高。綜合考慮，選擇n（K3PO4）/n（對溴苯胺）=1.5時較適宜。

溫度對縮合反應的影響

在n（對溴苯胺）∶n（鄰溴氯苯）=1.0∶1.3、反應時間為 4 h、w（催化劑）=6%及 n[Cu（CH3CO2） 2 ] ∶n（脯氨酸）=1∶2的條件下，考察了溫度對產(chǎn)品收率的影響，縮合反應收率隨著反應溫度的升高先增加后減少。這是因為反應溫度較低時，反應速率較慢，產(chǎn)品收率較低；隨著溫度的升高，反應速率加快，產(chǎn)品收率變高；當溫度超過了130 ℃時，部分鄰溴氯苯因升華脫離反應體系，原料 對溴苯胺轉(zhuǎn)化率降低，進而導致收率降低。因此，選擇反應溫度為130 ℃較適宜。

結(jié)語

（1）本研究采用配體/Cu（鹽）體系，極大提高了Ullmann縮合反應及脫羧反應的收率，縮短了反應時間。

（2）縮合反應相對工藝條件為 n（對溴苯胺）∶n（鄰溴氯苯）∶n（K3PO4）=1.0∶1.3∶1.5、縮合溫度為130 ℃及催化體系為Cu（CH3CO2） 2 與脯氨酸，收率為93%；脫羧反應相對工藝條件為反應溫度為180 ℃、配體為四甲基乙二胺，收率可高達92%。

參考文獻

[1]Synthetic Communications, , vol. 29, # 16 p. 2831 - 284