550-44-7/N-甲基鄰苯二甲酰亞胺

背景及概述^[1][2]

N-甲基鄰苯二甲酰亞胺是一種重要的有機化工原料，用途廣泛，是一系列精細化學品的重要原料，由于N-甲基上的H非常活潑并具有芳烴結構，可以用作合成藥物，染料及殺蟲劑的中間體，其中主要用于合成4-氨基-N-甲基鄰苯二甲酰亞胺等樹脂和醫藥產品。4-氨基-N-甲基鄰苯二甲酰亞胺是合成異魯米諾衍生物的重要中間體，其分子中有電子供給和接受部位，對氫鍵作用很敏感，可用于膠束、生物膜等雙親體系的研究。近年來，NMP應用于合成化學發光免疫分析試劑，將有潛在的應用前景。

合成方法^[1][2][3][4]

合成方法1：

以鄰苯二甲酰亞胺為起始原料，在無水乙醇環境下與氫氧化鉀反應制成鉀鹽，鉀鹽和硫酸二甲酯在丙酮或乙腈溶劑中進行烷基化反應。反應方程式如下。具體工藝流程是：將原料鄰苯二甲酰亞胺、氫氧化鉀、無水乙醇加入反應釜，進行回流攪拌反應2-3小時冷卻，放入抽濾桶中，抽去含有水乙醇，然后用丙酮反復抽洗未反應完原料，亞胺鉀鹽加入到甲基化反應釜中，再加入溶劑丙酮及硫酸二甲酯進行回流甲基化反應，然后進行分餾出丙酮和未反應完的硫酸二甲酯，冷卻放入結晶槽中結晶，晶體經過離心機甩干，用少量丙酮漂洗，得到的粗NMP要在丙酮溶劑中重結晶。

合成方法2：

以鄰苯二甲酰亞胺為起始原料，與甲醛在水溶液中先生成過渡態的季銨堿，再與氫氣發生反應生成N-甲基鄰苯二甲酰亞胺。反應方程式如下圖所示。具體步驟是：在1L的不銹鋼磁力攪拌高壓釜內加入200g（1.36mo1）鄰苯二甲酰亞胺、160g（1.97mol）質量分數為37%的工業甲醛水溶液及200g去離子水。用10%的鹽酸調節pH至5.5，封閉反應釜，用氮氣置換釜內空氣后開始攪拌升溫。當溫度升到80℃時，表壓為0.015MPa。此時通入氫氣，并保證釜內溫度在80-85℃之間。45分鐘后，釜內壓力開始上升。關閉氫氣進氣閥，釜內表壓為0.05MPa，繼續保溫攪拌20分鐘，降溫至40度，用氮氣置換釜內氣體后，將固液混合反應液倒出。反應液用布氏漏斗過濾，濾餅用50ml水洗滌，烘干得215g白色細針狀結晶粉末，即為產物鄰苯二甲酰亞胺。

合成方法3：脂肪胺一步合成法

以苯酐為起始原料，與甲胺在加熱條件下一步反應制備N-甲基鄰苯二甲酰亞胺。反應方程式如下圖所示。具體工藝流程是：在反應容器中投入苯酐，在惰性氣體保護下控制溫度在130℃-300℃，攪拌通入甲胺氣體，反應1-4個小時，將反應混合液加入到水溶性溶劑中，析出白色晶體，過濾，干燥得成品。

合成方法4：微波輻射合成法

在微波輻射下，鄰苯二甲酸酐和甲胺水溶液反應可直接合成N-甲基鄰苯二甲酸甲酯。具體步驟是：在100mL錐形瓶中加入經研磨的3.7g（25mmol）鄰苯二甲酸酐和4.3mL（32.5mmol）甲胺水溶液，充分混合后放入微波爐中，裝上空氣冷凝管，在119W反應5min。冷卻至室溫后取出，粗產物用無水乙醇重結晶，得無色固體3.35g，產率83.2%。最佳條件為：輻射功率為119W，輻射時間為4min，鄰苯二甲酸酐與甲胺的物質的量比為1:1.3。

應用領域^[5]

合成N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺

N-甲基鄰苯二甲酰胺主要被用來合成N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺（NMP）和N-甲基-4-氨基鄰苯二甲酰亞胺，NMP是合成聚酰亞胺各類單體二酐的重要中間體，N-甲基-4-氨基鄰苯二甲酰亞胺及其衍生物可用于熒光和其他標記研究。它也是合成異魯米諾及其衍生物的重要中間體,其分子結構中有電子供給和接受體,對氫鍵作用很敏感,可用于膠束、生物膜等雙親體系的研究。

由N-甲基鄰苯二甲酰胺合成N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺主要經過硝化反應得到，具體步驟如下：

（1）先將發煙濃硝酸冷卻到5℃，按照濃硫酸與發煙濃硝酸的摩爾比為0.5:1.1，慢慢滴加濃硫酸，控制溫度在10℃，配制成混酸，備用；

（2）冰浴控制溫度在0℃，將N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺與濃硫酸按照摩爾比為1：1.8攪拌混合，再按照N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺與混酸的摩爾比為1:1.6，向混合溶液中滴加配制好的混酸，滴加0.5小時后，反應3小時

（3）反應完后，用乙酸乙酯和三氯甲烷的混合溶液萃取反應生成的硝化物，乙酸乙酯與三氯甲烷的體積比為2:1，萃取劑的重量為N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺重量的1.2倍；

（4）萃取后分層，分離上層有機相及下層硫酸母液

（5）回收上層有機相后得到N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺，離心過濾，干燥得成

（6）下層硫酸母液通過干燥劑硫酸鈣除去水，并濃縮后套用于下一批硝化反應用于配制混酸，配制混酸時加入甲酸酐，甲酸酐的加入量為N-甲基-鄰苯二甲酰亞胺重量的1.5%。該方法制備的N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺收率為96.3%，純度為99.1%。

主要參考資料

[1] 瞿淵義，N-甲基鄰苯二甲酰亞胺的制備工藝，CN 200410053743，申請日2004-8-13

[2] 李亞林, 蘇永青, 張志霞. N-甲基鄰苯二甲酰亞胺的合成研究[J]. 石家莊理工職業學院學術研究, 2017(Z1):28-33.

[3] 鄒從偉，周芬，戴久坤，N-甲基酞酰亞胺的合成方法，CN 201610474115，申請日2016-06-26

[4] 邊永軍, 周忠強. 微波輻射合成N-甲基鄰苯二甲酰亞胺[J]. 化學試劑, 2007, 29(10):639-640.

[5] 閔江華，黃劍雄，CN 201410225001 ，N-甲基-4-硝基鄰苯二甲酰亞胺的制備方法，申請日2014-05-26