本發(fā)明涉及一種芳香胺的制備的方法,具體地說,是涉及一種催化氧化胺化1,4-二氯苯制備2,5-二氯苯胺的方法,屬于化合物制造領(lǐng)域,尤其是農(nóng)藥、醫(yī)藥和染料中間體的制造技術(shù)。
背景技術(shù):
2,5-二氯苯胺是一種新型防蛀劑,可用于合成2,5-二氯苯胺-4-磺酸等染料中間體,在制備染料染料中具有廣泛的應(yīng)用,還是制造氮肥增效劑N-2,5-二氯苯基琥珀酰胺酸、除草劑麥草畏和殺蟲劑虱螨脲的重要中間體。
2,5-二氯苯胺目前的制備方法主要是先由1,4-二氯苯硝化得到2,5-二氯硝基苯,然后再用還原劑將2,5-二氯硝基苯還原得到。研究重點主要集中在還原這一步,工業(yè)化的方法有鐵粉還原法、硫化堿還原法和催化加氫法,其中鐵粉還原法和硫化堿還原法因三廢量大,環(huán)境污染較重已基本淘汰,催化加氫法是主流工藝。
西華師范大學(xué)的樊光銀在中國發(fā)明專利ZL2014103088955中使用碳化鈦負(fù)載的納米金屬做催化劑,以氫氣作為還原劑,2,5-二氯硝基苯的轉(zhuǎn)化率100%,2,5-二氯苯胺的選擇性達(dá)99%。
江蘇揚農(nóng)化工股份有限公司的袁源等人在中國發(fā)明專利201310292296.4中公開一種2,5-二氯苯胺的生產(chǎn)方法,以2,5-二氯硝基苯為原料,活性炭負(fù)載的鈀或鉑作為催化,氨水作為助劑,氫氣作為還原劑,2,5-二氯硝基苯轉(zhuǎn)化率和2,5-二氯苯胺的選擇性均可達(dá)99%,可實現(xiàn)2,5-二氯苯胺的自動化連續(xù)生產(chǎn)。
沈陽化工研究院的孟明揚等人2006年在《精細(xì)與專用化學(xué)品》報道,采用他們自制催化劑,2-氰基丙烯酸正丁酯為防脫氯劑,在甲醇溶液中將2,5-二氯硝基苯用氫氣還原為2,5-二氯苯胺,得到產(chǎn)品含量99.3%,收率96.2%。
美國專利US4960936中報道,采用Raney-Ni(雷尼鎳)為加氫催化劑,乙酸甲脒為助劑,在甲醇中將2,5-二氯硝基苯還原為2,5-二氯苯胺,還原后產(chǎn)品2,5-二氯苯胺的純度可達(dá)99.6%。
Oliver Beswick在Catalysis Today 249(2015)45-51報道采用活性炭纖維負(fù)載的納米氧化鐵做催化劑,水合肼做還原劑,可在333K溫度下將2,5-二氯硝基苯還原為2,5-二氯苯胺,選擇性100%,2,5-二氯硝基苯的轉(zhuǎn)化率達(dá)95%。
綜上所述,目前2,5-二氯苯胺制備方法是以1,4-二氯苯為原料,經(jīng)過硝化和還原兩步得到。傳統(tǒng)的硝化工藝中會產(chǎn)生大量的酸性廢水,在還原工藝中為達(dá)到理想的收率需要使用較高的溫度和壓力,而且兩步反應(yīng)必將增加成本,降低經(jīng)濟效益。為此急需一種以1,4-二氯苯為原料,通過一步法氧化胺化,在苯環(huán)上直接引入一個氨基得到2,5-二氯苯胺的方法。在芳環(huán)上直接引入氨基叫芳胺化反應(yīng),目前研究比較多的是苯直接芳胺化生成苯胺。
河北工業(yè)大學(xué)張艷華等人在中國發(fā)明專利ZL201410751845.4和ZL2014107514576中公開一種苯與羥胺鹽反應(yīng)直接制備苯胺的方法,使用炭材料擔(dān)載的二氧化釩或二氧化鉬做催化劑,苯胺收率分別為41%和54%,選擇性均大于99%。
四川大學(xué)的胡常偉等人在中國發(fā)明專利ZL2013103606790和ZL2010102185663中公開一種苯直接氧化胺化制備苯胺的方法,以苯為原料,氨水為胺化劑,過氧化氫為氧化劑,水為溶劑,改性二氧化硅負(fù)載氧化銅或TS-1負(fù)載金屬為催化劑一步合成苯胺,缺點是苯胺收率較低只有6-10%,選擇性為60-85%。
長春工業(yè)大學(xué)的張龍等人在中國發(fā)明專利CN2015101682055提供一種苯直接胺化制苯胺的方法,衣苯為原料,V-MCM-41為催化劑,羥胺為胺化劑,苯胺的選擇性為100%,苯胺的收率可達(dá)77.5%。
Lisitsyn,Yu A在Russian Journal of Physical Chemistry A,86(6),1033-1034;2012報道一種苯甲醚直接胺化生成甲氧基苯胺的方法,該方法為電化學(xué)方法,以羥胺作為胺化劑,四氯化鈦做催化劑,水和乙酸做溶劑,對甲氧基苯胺和鄰甲氧基苯胺的比例為66∶34。
在苯環(huán)上直接引入氨基的芳胺化反應(yīng)是親電反應(yīng),苯環(huán)上含有吸電子基團不利于反應(yīng)進行。1,4-二氯苯的苯環(huán)上有兩個氯,由于強烈的電子效應(yīng)導(dǎo)致其很難進行直接芳胺化反應(yīng)生成2,5-二氯苯胺,目前尚未見將1,4-二氯苯直接芳胺化生成2,5-二氯苯胺的文獻報道。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供一種將1,4-二氯苯直接氧化胺化制備2,5-二氯苯胺的新方法。該方法以1,4-二氯苯為原料,以金屬配合物為催化劑,與助催化劑TS-1分子篩和季銨鹽構(gòu)成復(fù)合催化體系,以氧氣、空氣、過氧化氫或叔丁基過氧化氫為氧化劑,以水、甲醇、乙醇、乙腈或乙酸為溶劑,以氨水、氨氣、鹽酸羥胺、碳酸銨、碳酸氫銨或硫酸銨為胺化劑,于15-95℃下反應(yīng)1-96h,經(jīng)常規(guī)分離后,制得2,5-二氯苯胺,其收率范圍在10-95%。
本發(fā)明方法與現(xiàn)有方法相比,具有以下優(yōu)點:
(1)本方法以1,4-二氯苯為原料,用氧化胺化一步法代替原來工藝的硝化-還原兩步法可以有效降低生產(chǎn)成本,提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。
(2)采用環(huán)境友好的氧氣、雙氧水、空氣或叔丁基過氧化氫為氧化劑,采用氨水、鹽酸羥胺、碳酸銨、碳酸氫銨或硫酸銨為胺化劑。其優(yōu)點在于氧化劑對環(huán)境沒有危害,胺化劑價格便宜,反應(yīng)原子經(jīng)濟性好,有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
(3)以水、甲醇、、乙醇、乙腈或乙酸等為反應(yīng)介質(zhì),不僅大大降低了生產(chǎn)成本,減少對設(shè)備的腐蝕,而且還減少了硝化廢酸的排放,符合清潔化生產(chǎn),同時也提高了生產(chǎn)過程中的安全性。
(4)本方法反應(yīng)條件相對溫和,操作簡便,安全系數(shù)高。
具體實施方式
實施例1
在100mL三口圓底燒瓶中,依次加入14.7g 1,4-二氯苯,0.02g乙酰丙酮氧釩,四丁基溴化銨0.05g,TS-1分子篩0.1g,濃氨水15mL,加入乙腈50mL,攪拌下將10.0mL 30%雙氧水滴加至反應(yīng)瓶中,在90℃下反應(yīng)繼續(xù)5h。反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液冷卻至室溫,出料,經(jīng)HPLC分析,2,5-二氯苯胺收率為57%,選擇性80%。
實施例2
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將乙酰丙酮氧釩換成乙酰丙酮鉬,2,5-二氯苯胺收率為50%,選擇性92%。
實施例3
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將乙酰丙酮氧釩換成乙酰丙酮鈷,2,5-二氯苯胺收率為67%,選擇性85%。
實施例4
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將乙酰丙酮氧釩換成酞菁氧釩,2,5-二氯苯胺收率為75%,選擇性88%。
實施例5
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將乙酰丙酮氧釩換成酞菁鈷,2,5-二氯苯胺收率為68%,選擇性80%。
實施例6
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將乙酰丙酮氧釩換成酞菁鉬,2,5-二氯苯胺收率為53%,選擇性72%。
實施例7
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將乙酰丙酮氧釩換成卟吩鈷,2,5-二氯苯胺收率為55%,選擇性83%。
實施例8
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將乙酰丙酮氧釩換成卟吩鉬,2,5-二氯苯胺收率為42%,選擇性65%。
實施例9
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將乙酰丙酮氧釩換成卟吩氧釩,2,5-二氯苯胺收率為79%,選擇性95%。
實施例10
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將氨水換成13.8g鹽酸羥胺,2,5-二氯苯胺收率為38%,選擇性65%。
實施例11
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將氨水換成13.2g硫酸銨,2,5-二氯苯胺收率為25%,選擇性38%。
實施例12
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將氨水換成9.6g碳酸銨,2,5-二氯苯胺收率為22%,選擇性51%。
實施例13
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將氨水換成13.8g碳酸氫銨,2,5-二氯苯胺收率為18%,選擇性45%。
實施例14
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將氨水換成68g氨氣,2,5-二氯苯胺收率為15%,選擇性83%。。
實施例15
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將雙氧水換成10mL叔丁基過氧化氫,2,5-二氯苯胺收率為56%,選擇性96%。
實施例16
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將雙氧水換成280g空氣,2,5-二氯苯胺收率為10%,選擇性98%。
實施例17
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將雙氧水換成160g氧氣,2,5-二氯苯胺收率為13%,選擇性76%。
實施例18
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將乙腈換成乙酸,2,5-二氯苯胺收率為45%,選擇性82%。
實施例19
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將乙腈換成甲醇,2,5-二氯苯胺收率為33%,選擇性78%。
實施例20
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將乙腈換成乙醇,2,5-二氯苯胺收率為27%,選擇性80%。
實施例21
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將乙腈換成水,2,5-二氯苯胺收率為11%,選擇性93%。
實施例22
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將四丁基溴化銨換成四丁基氯化銨,2,5-二氯苯胺收率為20%,選擇性87%。
實施例23
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將四丁基溴化銨換成四乙基氯化銨,2,5-二氯苯胺收率為18%,選擇性75%。
實施例24
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將四丁基溴化銨換成四乙基溴化銨,2,5-二氯苯胺收率為15%,選擇性82%。
實施例25
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將四丁基溴化銨換成氯化三乙基芐基銨,2,5-二氯苯胺收率為35%,選擇性66%。
實施例26
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將反應(yīng)溫度從90℃改成30℃,2,5-二氯苯胺收率為36%,選擇性88%。
實施例27
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將反應(yīng)時間從5h延長到48h,2,5-二氯苯胺收率為68%,選擇性54%。
實施例28
具體反應(yīng)過程與實施例1相同,不同之處在于將乙酰丙酮氧釩用量改成0.2g,2,5-二氯苯胺收率為78%,選擇性90%。
雖然已經(jīng)用優(yōu)選實施例詳述了本發(fā)明,然而其并非用于限定本發(fā)明。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下,應(yīng)當(dāng)可以作出各種修改與變更。因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)視為所附的權(quán)利要求書所限定的范圍。