一種重氮化製備3,5‑二氟‑4‑氯硝基苯的方法與流程
2023-06-17 08:09:26
本發明屬於有機化工技術領域，涉及一種3,5-二氟-4-氯硝基苯化工中間體合成的方法，更具體地，涉及以2,4-二氟-3-氯-6-硝基苯胺為原料，經重氮化去氨基一鍋法合成得到了3,5-二氟-4-氯硝基苯，反應收率達到90％。本發明的特點具有產品選擇性高、工藝簡單可控、生產成本低和三廢量少等優點。
背景技術：
3,5-二氟-4-氯硝基苯(CAS號：3828-41-9)，是一種重要的化工中間體，經過氟化、還原、重氮化溴化反應，製備得到3,4,5-三氟溴苯(CAS號：138526-69-9)，應用於液晶材料、農藥以及藥物領域。
現有的重氮化去氨基還原主要分兩步進行：先將芳胺在強酸、低溫條件下與亞硝酸鈉製成重氮液，再將重氮液滴加到還原體系加熱還原，還原劑次亞磷酸、乙醇、甲醇、亞錫酸鈉等。此工藝存在如下問題：(1)重氮化用酸量大，導致最終反應產生大量酸性廢水；(2)此工藝適用於芳環上無取代基或有給電子基團或吸電子基團少的芳胺底物，有較高的選擇性和收率，對於類似於2,4-二氟-3-氯-6-硝基苯胺吸電子取代基過多的芳胺，製備的重氮液不穩定，存在安全風險，反應選擇性差且收率低。綜上所述，此工藝操作繁瑣，設備要求高，同時存在環保和安全風險，難以實現由2,4-二氟-3-氯-6-硝基苯胺大規模合成3,5-二氟-4-氯硝基苯。
為此，本發明專利提供了一種高效重氮化去氨基還原製備3,5-二氟-4-氯硝基苯的製備方法，該製備方法的轉化率高，副反應少，三廢量少。
技術實現要素：
一種重氮化去氨基還原製備3,5-二氟-4-氯硝基苯的製備方法，包括如下步驟：
(1)將亞硝酸烷烴酯、催化劑和助劑加至有機溶劑中，並加熱到設定溫度，然後向其中滴加2,4-二氟-3-氯-6-硝基苯胺溶液，滴加畢，保溫反應數小時。
(2)反應完全後，常壓或減壓蒸餾反應液，回收有機溶劑，得到3,5-二氟-4-氯硝基苯粗品，再通過減壓蒸餾，得到高純度的3,5-二氟-4-氯硝基苯。
上述步驟(1)中，所述有機溶劑為叔丁醇、三氯甲烷、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、乙醇、甲醇、1,4-二氧六環、四氫呋喃中的一種或多種的混合物。
上述步驟(1)中，所述2,4-二氟-3-氯-6-硝基苯胺的有機溶液質量濃度為5～50％，亞硝酸烷烴酯有機溶液的質量濃度為5～50％。
上述步驟(1)中，所述亞硝酸烷烴酯為亞硝酸甲酯、亞硝酸乙酯、亞硝酸丙酯、亞硝酸異丙酯、亞硝酸丁酯、亞硝酸叔丁酯、亞硝酸異丁酯、亞硝酸戊酯、亞硝酸異戊酯的一種或多種的混合物。2,4-二氟-3-氯-6-硝基苯胺/亞硝酸烷烴酯摩爾比為1/1～3。
上述步驟(1)中，所述催化劑為銅粉、氯化亞銅、溴化亞銅、碘化亞銅、醋酸銅、氯化銅、硝酸銅、氧化銅、氧化亞銅的一種或多種的混合物。2,4-二氟-3-氯-6-硝基苯胺/銅鹽的摩爾比為1/0.05～0.25。
上述步驟(1)中，所述助劑為硫化鈉、亞硫酸鈉、尿素、甲醯胺、葡萄糖、丁醛的一種或多種的混合物。2,4-二氟-3-氯-6-硝基苯胺/助劑的摩爾比為1/1.5～3。
上述步驟(1)中，所述反應溫度為40～60℃，反應時間為1～10h。
本發明解決了現有工藝技術酸性廢水多，反應選擇性差、收率低等問題，提出了一種操作簡便，選擇性及收率高的新的合成方法，其具備以下優點：
(1)廢水少，安全風險低。使用有機重氮化試劑原位生成重氮鹽，避免使用大量酸，有效減少酸性廢水量，同時避免了重氮鹽儲備過程中的安全風險；
(2)產品選擇性高。與常規的幾種還原氫化反應方法區別在於，本發明中還原性助劑的加入有效地提高了反應體系的還原性，有利於將生成的重氮液及時原位還原氫化，有效地減少了重氮鹽偶合、分解等副反應，使重氮化反應更加穩定地進行，比不加入助劑的條件下提高了最終的收率約10％。
(3)工藝操作簡單，設備無需耐酸，要求低、投入少，一鍋法即可合成得到3,5-二氟-4-氯硝基苯，廢水少，適合於未來的工業化生產。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明做進一步詳細的描述，而不是對本發明的進一步限定。除非另有說明，其中的「％」均為「質量％」。
實施例1
50g2,4-二氟-3-氯硝基苯胺溶解在300gN,N-二甲基甲醯胺中，備用。向1000ml避光四口瓶中投入74g亞硝酸叔丁酯(mol比亞硝酸叔丁酯:2,4-二氟-3-氯硝基苯胺＝3：1)和300gN,N-二甲基甲醯胺，升溫至60℃，開始滴加上述備用溶液。滴加畢保溫至反應完全，減壓蒸餾得得3,5-二氟-4-氯硝基苯粗品，再減壓除焦得高純3,5-二氟-4-氯硝基苯(純度99％，收率60％)。
實施例2
在實施例1的基礎上，向起始1000ml避光四口瓶中加入4.9g氯化亞銅(mol比氯化亞銅:2,4-二氟-3-氯硝基苯胺＝0.25：1)，其他條件不變，得高純3,5-二氟-4-氯硝基苯(純度99％，收率69％)。
實施例3
在實施例2的基礎上，向起始1000ml避光四口瓶中加入助劑40g尿素(mol比尿素:2,4-二氟-3-氯硝基苯胺＝3：1)，其他條件不變，得高純3,5-二氟-4-氯硝基苯(純度99％，收率78％)。
實施例4～8
在實施例3的基礎上，採用不同溶劑代替，低沸點溶劑用常壓蒸餾回收，其它條件不變。所得結果如表1所示。
表1不同溶劑對產品收率的影響
實施例9～11
在實施例8的基礎上，採用不同助劑(mol比不變)代替，低沸點溶劑用常壓蒸餾回收，其它條件不變。所得結果如表2所示。
表2不同助劑對反應收率的影響