本發明涉及一種分散藍的合成方法,具體的涉及一種分散藍354的合成方法,屬于化工染料的制造技術領域。
背景技術:
分散藍354,又稱分散艷藍S-FR,化學名:[2-[2-[[4-(N,N-二己基氨基)-2-甲苯基]]-3-(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物[b]-亞甲基]丙二腈。CAS:74239-96-6,結構式如下:
分散藍354是一種艷藍色調的藍色粉末,主要用于滌綸、三醋纖的染色,染色性能好,耐久性壓燙整理,特別是在熱熔法和高溫高壓法染色上所表現出的優異性能而得到廣泛重視。
目前合成分散藍354的方法是以3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物、丙二腈和4-(N,N-二己基氨基)-2-甲基苯甲醛為原料,具體合成路線如下所示:
3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物和丙二腈的縮合需要在高溫下進行,而丙二腈的毒性類似氰化物,高溫下丙二腈會分解放出有毒氣體。另外,丙二腈與3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物的摩爾比必須在3:1以上才能促使3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物反應基本完全,因此大量殘留的丙二腈進入廢水中,對環境造成危害,給環保帶來了很大的壓力。
上述所得中間體腈化物與4-(N,N-二己基氨基)-2-甲基苯甲醛繼續反應得產物,該步反應由于中間體很難反應徹底,導致收率低,除此之外4-(N,N-二己基氨基)-2-甲基苯甲醛這一原料的價格較高,市場上也不常見,從而導致該產品的整體成本較高,最重要的是工業化難以后續。
技術實現要素:
為了克服上述產物收率低、毒性大、環保壓力大、成本高,本發明提出了一種的制備分散藍354的方法。
為了解決上述技術問題,本發明的技術方案概述如下:一種制備分散藍354的方法,主要包括以下步驟:
(1)腈化反應
反應路線如下:
操作步驟:
以二氯乙烷做反應溶劑,以羰基鐵粉為催化劑,以3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物和丙二腈為反應原料;將二氯乙烷、3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物和丙二腈投入反應器,攪拌均勻,加入少量的羰基鐵粉,繼續攪拌并升溫至回流狀態,保溫數小時,TLC跟蹤,待3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物反應完畢,停止保溫,降至常溫,加一定量的水,攪拌片刻,靜置,分掉水層,蒸餾回收二氯乙烷,所得濃縮物即為中間體腈化物。
(2)縮合反應
反應路線如下:
操作步驟:
將一定量的醋酸、中間體腈化物、2-甲基-4-氨基苯甲醛、少量的磷酸投入反應容器中攪拌均勻,然后加入少量的三氯化鋁,繼續攪拌,然后開始緩慢升溫至一定溫度開始保溫;TLC跟蹤,以腈化物反應完畢為終點,反應完畢,降溫、待用。
(3)烷基化反應
反應路線如下:
操作步驟:
將一定量的溴己烷投入到縮合工段的腈化物的反應體系中,攪拌、升溫至一定的溫度,開始保溫,HPLC跟蹤,以縮合工段的中間體不大于2%視為反應終點;降溫、過濾,濾液回收醋酸,濾餅用甲醇打漿,過濾,濾液回收甲醇,濾餅繼續用熱水洗滌,直至洗滌液的pH為中性,最終得到藍色粉末狀產品。
在本發明的實施例中,工藝條件如下:
(1)腈化反應中所述的二氯乙烷與3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物的質量比為4:1,丙二腈與3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物的質量比為0.46~0.78:1,羰基鐵粉與3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物的質量比為0.01~0.05:1,水與二氯乙烷的質量比為4:1,保溫溫度為回流溫度。
(2)縮合反應中所述的醋酸與腈化物的質量比為4:1,2-甲基-4-氨基苯甲醛與腈化物的質量比為0.75~1:1,磷酸與腈化物的質量比為0.01~0.05:1,三氯化鋁與磷酸的質量比是1:1。保溫溫度為75~95℃。
(3)烷基化反應中所述的溴己烷與縮合工段的腈化物質量比為0.9~1.2:1。保溫溫度為90~105℃。
本發明與現有技術相比,具有以下顯著優點:(1)大大降低了丙二腈的使用量,緩解了環保壓力;(2)反應溫度降低,從而避免丙二腈分解而產生有毒氣體;(3)以2-甲基-4-氨基苯甲醛和溴己烷取代原料4-(N,N-二己基氨基)-2-甲基苯甲醛,盡管增加了一步反應,但是增加的烷基化反應與縮合反應為同一體系,并未額外增加操作難度系數,更重要的是,這一工藝的變更不僅促進了反應的進程更徹底,進一步提高了產品的收率,總收率在84%以上,更重要的是容易實現工業化,且降低了產品的單耗。
具體實施方式
具體反應步驟如下:
(1)腈化反應:將一定量的二氯乙烷、3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物和丙二腈投入反應器,攪拌均勻,加入少量的羰基鐵粉,其中二氯乙烷與3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物的質量比為4:1,丙二腈與3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物的質量比為0.46~0.78:1,羰基鐵粉與3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物的質量比為0.01~0.05:1。升溫至回流狀態開始保溫,保溫時間為7h,TLC跟蹤,待3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物反應完畢,停止保溫,降至常溫,加一定量的水,水與二氯乙烷的質量比為4:1。攪拌片刻,靜置,分掉水層,蒸餾回收二氯乙烷,濃縮物為中間體腈化物,稱重。
(2)縮合反應:將一定量的醋酸、中間體腈化物、2-甲基-4-氨基苯甲醛、少量的磷酸投入反應容器中攪拌均勻,然后加入少量的三氯化鋁,醋酸與腈化物的質量比為4:1,2-甲基-4-氨基苯甲醛與腈化物的質量比為0.75~1:1,磷酸與腈化物的質量比為0.01~0.05:1,三氯化鋁與磷酸的質量比是1:1。然后開始緩慢升溫至75~95℃開始保溫。TLC跟蹤,以腈化物反應完畢為終點,反應完畢,降溫至常溫、待用。
(3)烷基化反應:將一定量的溴己烷投入縮合工段的反應體系中,溴己烷與縮合工段的腈化物質量比為0.9~1.2:1。升溫至90~105℃,開始保溫,HPLC跟蹤,以縮合工段的中間體不大于2%視為反應終點。降溫、過濾,濾液回收醋酸。濾餅用甲醇打漿2h,甲醇量為潮品量的4倍,過濾,濾液回收甲醇,濾餅繼續用熱水洗滌,直至洗滌液的pH為中性,最終得藍色粉末狀產品。
實施例1
(1)腈化物的制備:將200g的二氯乙烷、50g的3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物、23g的丙二腈、0.5g的羰基鐵粉投入反應器中,攪拌、升溫至回流狀態(80~82℃)開始保溫,反應約7h,TLC檢測,3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物的點消失,保溫結束,降至常溫,加入水200g,攪拌10min,靜置、分層,除去水層,開始升溫回收二氯乙烷,所得濃縮物即為腈化物,純度95.7%,稱重58g。
(2)縮合物的制備:將232g的醋酸、腈化物、43.5g的2-甲基-4-氨基苯甲醛、0.58g的磷酸投入反應體系中,攪拌均勻再加入0.58g的三氯化鋁,在75℃保溫,反應約14h,TLC檢測,腈化物物料點消失,停止反應,降溫至常溫。
(3)目標產品的制備:將52.2g的溴己烷投入到縮合工段,升溫至90℃保溫,HPLC跟蹤,反應16h后,縮合物的含量在1.7%,開始降溫至常溫,過濾,濾液收集回收醋酸,所得濾餅用潮品物料4倍量的甲醇常溫打漿2h,過濾,濾液收集回收甲醇,濾餅熱水洗滌至洗滌液為中性為止,烘干,得藍色粉末狀產品,含量98.8%。
上述三步反應的總收率為85.1%。
實施例2
(1)腈化物的制備:將200g的二氯乙烷、50g的3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物、29g的丙二腈、0.5g的羰基鐵粉投入反應器中,攪拌、升溫至回流狀態(80~82℃)開始保溫,反應約6.5h,TLC檢測,3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物的點消失,保溫結束,降至常溫,加入水200g,攪拌10min,靜置、分層,除去水層,開始升溫回收二氯乙烷,所得濃縮物即為腈化物,純度96.2%,稱重56.4g。
(2)縮合物的制備:將225g的醋酸、腈化物、50.8g的2-甲基-4-氨基苯甲醛、0.56g的磷酸投入反應體系中,攪拌均勻再加入0.56g的三氯化鋁,在85℃保溫,反應約11h,TLC檢測,腈化物物料點消失,停止反應,降溫至常溫。
(3)目標產品的制備:將59.2g的溴己烷投入到縮合工段,升溫至100℃保溫,HPLC跟蹤,反應14h后,縮合物的含量在1.84%,開始降溫至常溫,過濾,濾液收集回收醋酸,所得濾餅用潮品物料4倍量的甲醇常溫打漿2h,過濾,濾液收集回收甲醇,濾餅熱水洗滌至洗滌液為中性為止,烘干,得藍色粉末狀產品,含量98.2%。
上述三步反應的總收率為84.7%。
實施例3
(1)腈化物的制備:將200g的二氯乙烷、50g的3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物、39g的丙二腈、0.5g的羰基鐵粉投入反應器中,攪拌、升溫至回流狀態(80~82℃)開始保溫,反應約6h,TLC檢測,3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物的點消失,保溫結束,降至常溫,加入水200g,攪拌10min,靜置、分層,除去水層,開始升溫回收二氯乙烷,所得濃縮物即為腈化物,純度96.4%,稱重60.2g。
(2)縮合物的制備:將240g的醋酸、腈化物、51.5g的2-甲基-4-氨基苯甲醛、0.6g的磷酸投入反應體系中,攪拌均勻再加入0.6g的三氯化鋁,在75℃保溫,反應約13.5h,TLC檢測,腈化物物料點消失,停止反應,降溫至常溫。
(3)目標產品的制備:將72.2g的溴己烷投入到縮合工段,升溫至90℃保溫,HPLC跟蹤,反應16h后,縮合物的含量在1.57%,開始降溫至常溫,過濾,濾液收集回收醋酸,所得濾餅用潮品物料4倍量的甲醇常溫打漿2h,過濾,濾液收集回收甲醇,濾餅熱水洗滌至洗滌液為中性為止,烘干,得藍色粉末狀產品,含量98.1%。
上述三步反應的總收率為85.6%。
實施例4
(1)腈化物的制備:將200g的二氯乙烷、50g的3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物、23g的丙二腈、0.5g的羰基鐵粉投入反應器中,攪拌、升溫至回流狀態(80~82℃)開始保溫,反應約6h,TLC檢測,3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物的點消失,保溫結束,降至常溫,加入水200g,攪拌10min,靜置、分層,除去水層,開始升溫回收二氯乙烷,所得濃縮物即為腈化物,純度96.8%,稱重57.4g。
(2)縮合物的制備:將230g的醋酸、腈化物、53.4g的2-甲基-4-氨基苯甲醛、0.56g的磷酸投入反應體系中,攪拌均勻再加入0.57g的三氯化鋁,在90℃保溫,反應約11h,TLC檢測,腈化物物料點消失,停止反應,降溫至常溫。
(3)目標產品的制備:將52g的溴己烷投入到縮合工段,升溫至105℃保溫,HPLC跟蹤,反應12.5h后,縮合物的含量在1.84%,開始降溫至常溫,過濾,濾液收集回收醋酸,所得濾餅用潮品物料4倍量的甲醇常溫打漿2h,過濾,濾液收集回收甲醇,濾餅熱水洗滌至洗滌液為中性為止,烘干,得藍色粉末狀產品,含量98.4%。
上述三步反應的總收率為84.8%。
實施例5
(1)腈化物的制備:將200g的二氯乙烷、50g的3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物、23g的丙二腈、1.5g的羰基鐵粉投入反應器中,攪拌、升溫至回流狀態(80~82℃)開始保溫,反應約5h,TLC檢測,3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物的點消失,保溫結束,降至常溫,加入水200g,攪拌10min,靜置、分層,除去水層,開始升溫回收二氯乙烷,所得濃縮物即為腈化物,純度96.1%,稱重55.8g。
(2)縮合物的制備:將223g的醋酸、腈化物、41.3g的2-甲基-4-氨基苯甲醛、1.7g的磷酸投入反應體系中,攪拌均勻再加入1.7g的三氯化鋁,在90℃保溫,反應約9.5h,TLC檢測,腈化物物料點消失,停止反應,降溫至常溫。
(3)目標產品的制備:將50.2g的溴己烷投入到縮合工段,升溫至105℃保溫,HPLC跟蹤,反應13h后,縮合物的含量在1.71%,開始降溫至常溫,過濾,濾液收集回收醋酸,所得濾餅用潮品物料4倍量的甲醇常溫打漿2h,過濾,濾液收集回收甲醇,濾餅熱水洗滌至洗滌液為中性為止,烘干,得藍色粉末狀產品,含量98.5%。
上述三步反應的總收率為85.1%。
實施例6
(1)腈化物的制備:將200g的二氯乙烷、50g的3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物、23g的丙二腈、2.5g的羰基鐵粉投入反應器中,攪拌、升溫至回流狀態(80~82℃)開始保溫,反應約4.7h,TLC檢測,3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物的點消失,保溫結束,降至常溫,加入水200g,攪拌10min,靜置、分層,除去水層,開始升溫回收二氯乙烷,所得濃縮物即為腈化物,純度96.3%,稱重56.5g。
(2)縮合物的制備:將226g的醋酸、腈化物、42g的2-甲基-4-氨基苯甲醛、2.8g的磷酸投入反應體系中,攪拌均勻再加入2.8g的三氯化鋁,在90℃保溫,反應約9h,TLC檢測,腈化物物料點消失,停止反應,降溫至常溫。
(3)目標產品的制備:將50.8g的溴己烷投入到縮合工段,升溫至105℃保溫,HPLC跟蹤,反應12h后,縮合物的含量在1.44%,開始降溫至常溫,過濾,濾液收集回收醋酸,所得濾餅用潮品物料4倍量的甲醇常溫打漿2h,過濾,濾液收集回收甲醇,濾餅熱水洗滌至洗滌液為中性為止,烘干,得藍色粉末狀產品,含量98.1%。
上述三步反應的總收率為84.4%。