一種對甲碸基甲苯的溴化方法與流程

2023-05-17 09:34:26 10

本發明涉及一種對甲碸基甲苯的滷化方法，具體涉及一種對甲碸基甲苯的溴化方法，屬於有機合成技術領域。

背景技術：

對甲碸基苯甲醛是合成新一代廣譜抗菌素甲碸黴素和氟甲碸黴素的關鍵中間體。而對甲碸基甲苯的溴代反應是生產對甲碸基苯甲醛的關鍵反應。美國專利us3,700,736公開了一種用乾燥溴素和對甲碸基甲苯在高溫160～180℃下反應生成對甲碸基二溴甲苯的方法。中國專利cn102924346採用同樣的方法，但另加少量無機金屬鹽作催化劑進行溴化，並且在減壓下除去未反應的溴素和附產物溴化氫。中國專利cn102827041公開了一種在高溫下，減壓加溴進行溴化的方法。然而，上述的製備對甲碸基二溴甲苯的溴化方法，在工業上進行時均存在下列顯著的缺陷：

(1)反應溫度高，都在150～190℃之間；

(2)使用無水溴素，非常不安全；

(3)反應中生成大量的溴化氫氣體，需要回收而不能進入產品，最高的溴原子利用率僅為50％；

(4)加入重金屬催化劑後，反應殘餘物含有重金屬汙染物極難處理。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有技術存在的不足，而提供一種對甲碸基甲苯的溴化方法，反應條件溫和；反應過程安全可靠，且充分利用了溴素；並且，反應過程中不使用重金屬催化劑，因此反應產物對甲碸基溴代甲苯中不含有重金屬汙染物。

本發明的目的之二是提供經過上述方法製備而成的對甲碸基溴代甲苯。

本發明是通過下述技術方案實現的：

一種對甲碸基甲苯的溴化方法，包括以下步驟：

(1)將對甲碸基甲苯溶於惰性有機溶劑中形成混合溶液；

(2)向步驟(1)得到的混合溶液中加入氫溴酸水溶液和雙氧水溶液，氫溴酸水溶液和雙氧水溶液發生反應生成溴素，所述的溴素與所述的對甲碸基甲苯進行溴化反應；

(3)溴化反應結束後，回收惰性有機溶劑得到對甲碸基溴代甲苯。

通過本發明的方法，優先製備對甲碸基二溴代甲苯，其反應方程式為：

上述技術方案中，步驟(1)中所述的惰性有機溶劑優選為滷代烷烴、苯、氯苯和碳酸二乙酯中的任意一種，或兩種及其以上以任意比例混合而成的混合物。

優選的，所述的滷代烷烴為氯仿、二氯乙烷、二氯甲烷、四氯化碳中的任意一種，或兩種及其以上以任意比例混合而成的混合物。

上述技術方案中，步驟(1)中，所述的對甲碸基甲苯與惰性有機溶劑的比例不需要特別限定，因為本發明中溶劑僅起到稀釋和分散反應物的作用。

上述技術方案中，步驟(2)中，所述的氫溴酸水溶液中，氫溴酸的質量分數為1～48％；氫溴酸水溶液可以用市售的產品，也可用回收產品，還可以由溴化鹽加硫酸或者鹽酸配置而成；

所述的雙氧水溶液中，雙氧水的質量分數為1～50％，優選為工業級質量分數為27.5％的雙氧水溶液或者工業級質量分數為35％的雙氧水溶液，過稀的雙氧水會造成大量稀氫溴酸回收量大，濃度太高則會有安全風險；

所述的氫溴酸水溶液中的氫溴酸，與雙氧水溶液中的雙氧水的摩爾比為1:1～1：10；該摩爾比主要取決於最後所需的產品為一溴代還是多溴代產物，氫溴酸水溶液和雙氧水溶液可同時加入反應體系，也可分別間歇式、半連續或連續的方式加入。

所述的對甲碸基甲苯與氫溴酸水溶液中的溴化氫的摩爾比優選為1:0.1～1:10。

上述技術方案中，步驟(2)中，所述的溴化反應可以在不加引發劑的條件下進行，也可以在加入自由基引發劑的條件下進行，或者在光照條件下引發進行；

優選的，所述的自由基引發劑為有機偶氮化合物、有機過氧化合物、無機過氧化化合物中的的任意一種，或兩種及其以上以任意比例混合而成的混合物。自由基引發劑的用量為對甲碸基甲苯質量的0.001％到100％；自由基引發劑可一次性加入，也可間歇或連續性加入；

優選的，所述的有機偶氮化合物為4,4'-偶氮雙(4-氰基戊醇)，1,1'-偶氮(氰基環己烷)，偶氮二異丁腈，所述的有機過氧化合物為過氧化苯甲酸叔戊酯，過氧化苯甲醯，2,2-雙(過氧化叔丁基)丁烷，1,1-二叔丁基過氧化環己烷，2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧基-3-己炔，1,1-二叔丁基過氧化-3,3,5-三甲基環己烷，叔丁基過氧化氫，過氧化乙酸叔丁酯，二叔丁基過氧化物，過氧化苯甲酸叔丁酯，叔丁基過氧異丙基甲酸酯，過氧化氫異丙苯，過氧化環己酮，過氧化 二異丙苯，過氧化雙月桂醯，過氧乙酸，所述的無機過氧化化合物為過氧化二硫酸鉀。

上述技術方案中，步驟(2)中，所述的溴化反應的溫度為室溫到反應體系的回流溫度，反應壓力為常壓，也可以在負壓和加壓條件下完成。

上述技術方案中，步驟(2)所述的體系中的紅色溴素全部消除，變成無色或淡黃色時意味著溴化反應完成，此時可以分離有機物和水相，經濃縮冷卻後，產物對甲碸基溴代甲苯以固體形式析出，收率幾乎定量。

本發明還提供一種經過上述方法製備而成的對甲碸基溴代甲苯，優選的，所述的對甲碸基溴代甲苯為對甲碸基二溴甲苯和/或對甲碸基三溴甲苯。

本發明方法反應條件溫和，室溫到反應體系的回流溫度均可以；反應過程中，利用氫溴酸和雙氧水反應生成溴素，反應過程安全可靠，且充分利用了溴素；並且，反應過程中不使用重金屬催化劑，因此反應產物對甲碸基溴代甲苯中不含有重金屬汙染物。本發明克服了目前工業生產對甲碸基苯甲醛中溴化反應的技術困難，提供了一種安全環保的綠色生產方法。

具體實施方式

下面結合具體實例對本發明所述方案作進一步的詳細描述,但本發明並不限於這些實施例。

實施例1：

一種對甲碸基甲苯的溴化方法，包括以下步驟：

(1)將170g對甲碸基甲苯溶於300ml氯仿中形成混合溶液；

(2)向步驟(1)得到的混合溶液中加入400g質量分數為48％的氫溴酸水溶液和400ml質量分數為35％的雙氧水溶液，氫溴酸水溶液和雙氧水溶液發生反應生成溴素，溴素與對甲碸基甲苯進行溴化反應；

(3)溴化反應5h後，體系的紅色全部消除，冷卻、靜止分層回收有機相，母液濃縮冷卻，得到固體產物對甲碸基二溴甲苯295.2g，對甲碸基三溴甲苯20.3g。

實施例2：

一種對甲碸基甲苯的溴化方法，包括以下步驟：

(1)將170g對甲碸基甲苯溶於300ml四氯化碳中形成混合溶液；

(2)向步驟(1)得到的混合溶液中加入600g質量分數為35％的回收氫溴酸水溶液和400ml質量分數為35％的雙氧水溶液，再加入引發劑偶氮二異丁腈10g，氫溴酸水溶液和雙氧水溶液發生反應生成溴素，溴素與對甲碸基甲苯進行溴化反應；

(3)溴化反應4h後，體系的紅色全部消除，蒸餾回收有機溶劑後，母液冷卻過濾得到固體產物對甲碸基二溴甲苯287.8g，對甲碸基三溴甲苯22.4g。

實施例3：

一種對甲碸基甲苯的溴化方法，包括以下步驟：

(1)將170g對甲碸基甲苯溶於300ml碳酸二乙酯中形成混合溶液；

(2)向步驟(1)得到的混合溶液中加入600g質量分數為35％的氫溴酸水解母液和400ml質量分數為35％的雙氧水溶液，氫溴酸水溶液和雙氧水溶液發生反應生成溴素，溴素與對甲碸基甲苯進行溴化反應；

(3)溴化反應4h後，體系的紅色全部消除，蒸餾回收有機溶劑後，母液冷卻過濾得到固體產物對甲碸基二溴甲苯285.7g，對甲碸基三溴甲苯24.6g。

上述實例只是為說明本發明的技術構思以及技術特點，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明的實質所做的等效變換或修飾，都應該涵蓋在本發明的保護範圍之內。