(19)国家知识产权局
(12)发明专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202110837675.1
(22)申请日 2021.07.23
(65)同一申请的已公布的文献号
申请公布号 CN  113735723 A
vimeo 0006解决方法
(43)申请公布日 2021.12.03
(73)专利权人 北京师范大学-香港浸会大学联
合国际学院
地址 519087 广东省珠海市唐家湾金凤路
北京师范大学珠海教育园区
(72)发明人 蔡宗苇　曹国栋　
(74)专利代理机构 深圳市君胜知识产权代理事
务所(普通合伙) 44268
专利代理师 刘芙蓉
(51)Int.Cl.
C07C  225/28(2006.01)
C07C  221/00(2006.01)审查员 韩雅婷 (54)发明名称
一种N-(1,3-二甲基丁基)-N ’-苯基对苯醌
的制备方法
(57)摘要
本发明公开一种N ‑(1,3‑二甲基丁基)‑N '‑
苯基对苯醌的制备方法。方法包括步骤：对苯醌
与苯胺进行反应，得到对苯醌‑2‑苯胺；所述对苯
醌‑2‑苯胺与1,3‑二甲基丁胺进行反应，得到N ‑
(1,3‑二甲基丁基)‑N '‑苯基对苯醌。本发明采用
对苯醌与苯胺和1,3‑二甲基丁胺的连续氧化加
成反应，实现了简单、高效、且可以在较为温和的
条件下制备6ppd ‑醌。
相比于传统的臭氧催化法，本发明方法具有更高的转化效率、更好的经济适
用性以及对环境友好等优点，适用于工业生产和
技术转化。本发明方法制备的6ppd ‑醌作为标准
品可广泛地用于环境样品的含量检测及细胞和
动物毒理实验等相关研究中。权利要求书1页  说明书6页  附图2页CN 113735723 B 2022.06.03
C N  113735723
B
1.一种N ‑(1,3‑二甲基丁基)‑N '‑苯基对苯醌的制备方法，其特征在于，包括步骤：对苯醌与苯胺进行反应，得到对苯醌‑2‑苯胺；
所述对苯醌‑2‑苯胺与1,3‑二甲基丁胺进行反应，得到N ‑(1,3‑二甲基丁基)‑N '‑苯基对苯醌；
所述N ‑(1,3‑二甲基丁基)‑N '‑
苯基对苯醌的结构式如下所示：
所述对苯醌与苯胺进行反应的温度为50‑60℃；
所述对苯醌与苯胺进行反应，得到对苯醌‑2‑苯胺的步骤具体包括：
将对苯醌与苯胺溶解于水溶剂中，得到第一反应溶液；
在所述第一反应溶液中加入酸至pH在6.5‑7.0之间，进行反应，得到所述对苯醌‑2‑苯胺；
所述对苯醌‑2‑苯胺与1,3‑二甲基丁胺进行反应，得到N ‑(1,3‑二甲基丁基)‑N '‑苯基对苯醌的步骤具体包括：
将对苯醌‑2‑苯胺溶解于甲醇水溶液或乙醇水溶液中，然后加入酸至pH在6.5‑7.0之间，得到第二反应溶液；
在所述第二反应溶液中加入1,3‑二甲基丁胺，进行反应，得到所述N ‑(1,3‑二甲基丁基)‑N '‑苯基对苯醌。
2.根据权利要求1所述的N ‑(1,3‑二甲基丁基)‑N '‑苯基对苯醌的制备方法，其特征在于，所述对苯醌与苯胺进行反应的时间为20‑40分钟。
3.根据权利要求1所述的N ‑(1,3‑二甲基丁基)‑N '‑苯基对苯醌的制备方法，其特征在于，所述对苯醌与苯胺按摩尔比(2‑2.4):1进行反应。
4.根据权利要求1所述的N ‑(1,3‑二甲基丁基)‑N '‑苯基对苯醌的制备方法，其特征在于，所述甲醇占甲醇水溶液的体积分数为90％‑100％，所述乙醇占乙醇水溶液的体积分数为90％‑100％。
5.根据权利要求1所述的N ‑(1,3‑二甲基丁基)‑N '‑苯基对苯醌的制备方法，其特征在于，所述对苯醌‑2‑苯胺与1,3‑二甲基丁胺进行反应的温度为室温，反应的时间为3.5‑
4.5h。
6.根据权利要求1所述的N ‑(1,3‑二甲基丁基)‑N '‑苯基对苯醌的制备方法，其特征在于，所述对苯醌‑2‑苯胺与1,3‑二甲基丁胺按摩尔比(2‑2.4):1进行反应。
7.根据权利要求1所述的N ‑(1,3‑二甲基丁基)‑N '‑苯基对苯醌的制备方法，其特征在于，所述对苯醌‑2‑苯胺与1,3‑二甲基丁胺的反应结束之后，还包括步骤：将反应后的体系进行硅胶柱层析分离或重结晶处理，得到所述N ‑(1,3‑二甲基丁基)‑N '‑苯基对苯醌。
权　利　要　求　书1/1页CN 113735723 B
一种N‑(1,3‑二甲基丁基)‑N’‑苯基对苯醌的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及环境分析领域，尤其涉及一种N‑(1,3‑二甲基丁基)‑N’‑苯基对苯醌(6ppd‑醌)的制备方法。
背景技术
[0002]6ppd，即N‑(1,3‑二甲基丁基)‑N’‑苯基对苯二胺，CAS号为793‑24‑8，是化工产业中一种常用的橡胶抗老化剂。该化合物因具有较好的抗氧化和抗臭氧特性，目前被广泛地应用于橡胶产业用来提高轮
胎的抗高温疲劳与抗屈挠性能。据统计，每辆家用小轿车的轮胎中约含有140‑700克的6ppd；而一辆重型卡车轮胎中的6ppd含量可高达3600‑18000克。随着轮胎的磨损和老化，6ppd会随着轮胎碎屑进入到环境中。现有研究表明在不同的环境介质中，包括土壤、湖泊、城市径流和大气粉尘中均有不同浓度6ppd的存在。然而由于6ppd的生物毒性较低，长期以来其在自然界的广泛存在并未引起足够的重视。
[0003]2021年1月，有Science的文章指出，6ppd在自然环境中经光照及臭氧催化产生氧化产物N‑(1,3‑二甲基丁基)‑N’‑苯基对苯醌，即6ppd‑醌，具有极强的生物毒性；该化合物的产生机理和分子结构式如图1所示。该研究证实6ppd‑醌会随着雨水冲刷进入到城市径流，并引起太平洋西海岸等多个地区洄游产卵银鲑鱼的大量死亡。通过对比数据显示，6ppd‑醌对银鲑鱼的半数致死量为0.8‑1.5μg/L，远低于其母体6ppd的半数致死量(250±60μg/L)。此外研究发现6ppd‑醌具有较高的化学稳定性，即使在长时间的高温加热条件下(80℃，72小时)，其生物毒性也没有明显降低。
[0004]上述现象引起了世界各个国家的环境及毒理学家的广泛关注。后续有关该物质在不同环境介质中的含量测定、生物毒性检测以及人体健康风险评估将成为今后若干年的研究热点。然而开展上述研究的核心问题为目前缺乏简便、高效制备6ppd‑醌分析标准品的方法。在上述Science的文章中，其作者利用紫外光照射以及通入臭氧的方式催化工业级的6ppd粉末，使得部分6ppd转化为6ppd‑醌，随后利用酸洗和多次柱分离技术(包括离子交换谱、C18固相萃取柱和制备型高效液相)分离纯化得到6ppd‑醌标准品。该方法具有转化效率低、成本高以及对环境不友好等缺点，不适用于工业化生产。
[0005]因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
[0006]鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种N‑(1,3‑二甲基丁基)‑N’‑苯基对苯醌(6ppd‑醌)的制备方法，旨在解决现有缺乏简单高效地制备6ppd‑醌标准品的方法的问题。
[0007]本发明的技术方案如下：
[0008]一种N‑(1,3‑二甲基丁基)‑N’‑苯基对苯醌的制备方法，其中，包括步骤：[0009]对苯醌与苯胺进行反应，得到对苯醌‑2‑苯胺；
[0010]所述对苯醌‑2‑苯胺与1,3‑二甲基丁胺进行反应，得到N‑(1,3‑二甲基丁基)‑N’‑
苯基对苯醌。
[0011]可选地，所述对苯醌与苯胺在水溶剂中进行反应。
[0012]可选地，所述对苯醌与苯胺进行反应的温度为50‑60℃，反应的时间为20‑40分钟。[0013]可选地，所述对苯醌与苯胺按摩尔比(2‑2.4):1进行反应。
[0014]可选地，所述对苯醌‑2‑苯胺与1,3‑二甲基丁胺在甲醇水溶液或乙醇水溶液中进行反应，所述甲醇占甲醇水溶液的体积分数为90％‑100％，所述乙醇占乙醇水溶液的体积分数为90％‑100％。
[0015]可选地，所述对苯醌‑2‑苯胺与1,3‑二甲基丁胺进行反应的温度为室温，反应的时间为3.5‑4.5h。
[0016]可选地，所述对苯醌‑2‑苯胺与1,3‑二甲基丁胺按摩尔比为(2‑2.4):1进行反应。[0017]可选地，所述对苯醌‑2‑苯胺与1,3‑二甲基丁胺的反应结束之后，还包括步骤：将反应后的体系进行硅胶柱层析分离或重结晶处理，得到所述N‑(1,3‑二甲基丁基)‑N’‑苯基对苯醌。
[0018]可选地，所述对苯醌与苯胺进行反应，得到对苯醌‑2‑苯胺的步骤具体包括：[0019]将对苯醌与苯胺溶解于水溶剂中，得到第一反应溶液；
[0020]在所述第一反应溶液中加入酸至pH在6.5‑7.0之间，进行反应，得到所述对苯醌‑2‑苯胺；
[0021]和/或，所述对苯醌‑2‑苯胺与1,3‑二甲基丁胺进行反应，得到N‑(1,3‑二甲基丁基)‑N’‑苯基对苯醌的步骤具体包括：
[0022]将对苯醌‑2‑苯胺溶解于甲醇水溶液或乙醇水溶液中，然后加入酸至pH在6.5‑7.0之间，得到第二反应溶液；
[0023]在所述第二反应溶液中加入1,3‑二甲基丁胺，进行反应，得到所述N‑(1,3‑二甲基丁基)‑N’‑苯基对苯醌。
[0024]一种N‑(1,3‑二甲基丁基)‑N’‑苯基对苯醌的制备方法，其中，包括步骤：[0025]对苯醌与1,3‑二甲基丁胺进行反应，得到N‑(1,3‑二甲基丁基)‑对苯醌；[0026]所述N‑(1,3‑二甲基丁基)‑对苯醌与苯胺进行反应，得到N‑(1,3‑二甲基丁基)‑N’‑苯基对苯醌。
[0027]有益效果：本发明采用对苯醌与苯胺和1,3‑二甲基丁胺的连续氧化加成反应，实现了简单、高效、且可以在较为温和的条件下制备6ppd‑醌。相比于传统的臭氧催化法，本发明方法具有更高的转化效率、更好的经济适用性以及对环境友好等优点，适用于工业生产和技术转化。本发明方法制备的6ppd‑醌作为标准品可广泛地用于环境样品的含量检测及细胞和动物毒理实验等相关研究中。
附图说明
[0028]图1为环境中的6ppd经光照和臭氧氧化生成6ppd‑醌的示意图。
[0029]图2为本发明实施例提供的6ppd‑醌的制备路线示意图。
[0030]图3为本发明具体的实施例中对苯醌‑2‑苯胺(上)和6ppd‑醌(下)的液相谱图。[0031]图4为本发明具体的实施例中对苯醌‑2‑苯胺(上)和6ppd‑醌(下)的质谱二级碎片图谱。
具体实施方式
[0032]本发明提供一种N‑(1,3‑二甲基丁基)‑N’‑苯基对苯醌(6ppd‑醌)的制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0033]N‑(1,3‑二甲基丁基)‑N’‑苯基对苯醌(6ppd‑醌)是轮胎抗氧化剂N‑(1,3‑二甲基丁基)‑N’‑苯基对苯二胺(6ppd)经臭氧和光照催化所产生的氧化产物，该物质会随着轮胎的磨损和老化进入并滞留在各种环境介质中。最近研究发现，环境中的6ppd‑醌具有较高的生物毒性，其存在可引起太平洋西海岸等多个地区洄游产卵银鲑鱼大量死亡。然而目前缺乏简单高效地制备6ppd‑醌标准品的方法，极大程度上限制了该化合物的广泛研究。[0034]基于此，本发明实施例提供一种N‑(1,3‑二甲基丁基)‑N’‑苯基对苯醌的制备方法，其中，包括步骤：
[0035]S1、对苯醌与苯胺进行反应，得到对苯醌‑2‑苯胺；
[0036]S2、所述对苯醌‑2‑苯胺与1,3‑二甲基丁胺进行反应，得到N‑(1,3‑二甲基丁基)‑N’‑苯基对苯醌。
[0037]本实施例提供一种简便、高效的制备6ppd‑醌的方法。其采用对苯醌与苯胺和1,3‑二甲基丁胺的连续氧化加成反应制备6ppd‑醌，具体制备路线如图2所示：首先对苯醌与苯胺发生氧化加成反应，生成对
苯醌‑2‑苯胺；然后该物质无需纯化，即可与1,3‑二甲基丁胺发生氧化加成反应，生成所述6ppd‑醌。该制备步骤简单、反应条件温和、且易于操作，具有较高的经济性和适用性，同时具有高的转化效率、对环境友好等优点。以此方法制备的6ppd‑醌标准品可广泛地用于环境样品的含量测定以及细胞和动物毒理实验等相关研究中。
[0038]步骤S1中，在一种实施方式中，所述对苯醌与苯胺在水溶剂中进行反应。以水作为反应溶剂，使得本实施例制备方法具有较高的经济性和适用性。
[0039]在一种实施方式中，所述对苯醌与苯胺进行反应的温度为50‑60℃(如55℃)，反应的时间为20‑40分钟(如30分钟)。
[0040]在一种实施方式中，所述对苯醌与苯胺按摩尔比(2‑2.4):1进行反应，如按摩尔比2:1进行反应。
[0041]在一种实施方式中，所述对苯醌与苯胺进行反应，得到对苯醌‑2‑苯胺的步骤具体包括：
[0042]将对苯醌与苯胺溶解于水溶剂中，得到第一反应溶液；
[0043]在所述第一反应溶液中加入酸(如冰醋酸、盐酸等)至pH在6.5‑7.0之间，进行反应，得到所述对苯醌‑2‑苯胺。
[0044]因为苯胺具有较强的亲核性，其与对苯醌反应的活性较高，若不控制则生成苯醌与胺类物质多取代的副产物；本实施例通过加入特定比例的酸来调节反应的pH并改变苯胺的亲核性，从而起到控制反应速率，减少副反应，提高产率的效果。
[0045]步骤S2中，在一种实施方式中，所述对苯醌‑2‑苯胺与1,3‑二甲基丁胺在甲醇水溶液或乙醇水溶液中进行反应。以甲醇水溶液或乙醇水溶液作为反应溶剂，进一步确保了本实施例制备方法的经济性和适用性。进一步地，所述甲醇占甲醇水溶液的体积分数为90％‑100％(如95％)，所述乙醇占乙醇水溶液的体积分数为90％‑100％(如95％)。

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