CN101492378A - 对异丙基苯胺生产工艺的改进 - Google Patents

Abstract

本发明利用氨基直接反应和氨基的重氮化反应，将生产对异丙基苯胺过程中产生的副产品间位异构体——间异丙基苯胺转化为其他间位取代的异丙基苯衍生物，使得原本作为废料处理的间异丙基苯胺的用途大大扩展，实现了对环境的保护和对资源的节约。

Description

对异丙基苯胺生产工艺的改进

技术领域

本发明利用以硝化、还原法生产对异丙基苯胺过程中产生的一种副产品--间异丙基苯胺制备了多种间异丙基苯衍生物。

发明背景

对异丙基苯胺是生产农药异丙隆的重要原料，它的生产工艺通常是异丙苯硝化后还原。在异丙苯的硝化反应中会产生三种异构体，即邻、间和对硝基异丙苯，相应的含量分别为21％、2％和76％。还原后得到的异丙基苯胺的三种异构体中，对位和邻位产品在农药领域均有广泛的用途，但间位产品--间异丙基苯胺虽然可以用于合成染料、显影剂、抗生素和HIV蛋白酶抑制剂等药物，以及治疗稻瘟病和小麦叶锈病的抗真菌类农药，但它的用量和应用范围远远小于对和邻异丙基苯胺。在异丙苯的硝化和还原过程中产生的间异丙基苯胺所占的比例虽然很小，但由于对异丙基苯胺的产量较大，副产物间异丙基苯胺的总量也相应增加，如果对这部分产品弃之不用，会造成对环境的污染和资源的浪费。因此，本发明将通过一步或多步简单的化学反应，将间异丙基苯胺转化为其他间位取代的异丙基苯衍生物，这些衍生物由于具有不同的性质，可以具有更为广泛的用途。

异丙基苯衍生物的制备，通常是以异丙基苯为原料，在苯环上引入相应的官能团，这样往往会得到邻、间、对三种异构体，而由于异丙基的定位效应，邻和对位异构体通常占大部分，间位异构体的含量则很少。由于这三种异构体的物理化学性质，例如沸点、溶解性等通常相差无几，因此给分离提纯工作带来很大的困难，许多化合物都不能实现完全的分离纯化。例如在间异丙基氯苯的制备过程中，采用异丙基苯直接氯化，得到的异构体混合物需要采用分子筛分离的方法才能得到少量纯的间位异构体。这样的制备方法不但产率低，而且分离过程复杂，不利于实现大规模生产。

另一种制备异丙基苯衍生物的方法是利用傅克烷基化反应，向取代苯中引入异丙基。这种方法通常也会形成邻、间、对三种异构体，三种异构体之间的比例因取代基性质的不同而有变化，但分离三种异构体的过程必不可少，同样也难度很高。例如在间异丙基苯酚的制备方法中，用丙烯或异丙醇与苯酚进行烷基化反应，得到的三种异构体中间位仅占6％，大部分产品为邻位异构体，并且反应温度在200℃以上。

若以间异丙基苯胺为原料，利用氨基的反应活性，则可以很容易的得到一系列异丙基苯衍生物，反应条件温和，产品不存在异构体的问题，分离纯化过程简单。由间异丙基苯胺通过简单反应可能得到的异丙基苯衍生物如下：

其中R指直链或支链烷基，环烷基或芳基、芳烷基等。

氨基直接与卤代烷、环氧乙烷或羧酸和酸酐反应，形成N-取代化合物或酰胺化合物。而重氮化反应，可以将氨基转变为更多的官能团，例如羟基、卤原子、巯基、烷氧基、腈基等。

可以看到，通过简单的化学反应即可以由间异丙基苯胺得到多种异丙基苯衍生物，这些衍生物的应用领域非常广泛，例如间异丙基氯苯和间异丙基苯酚都是重要的化学反应原料，不但可以用于制备药物和农药，在高分子合成方面也有很大的应用潜力。

利用间异丙基苯胺，不但简化了许多间异丙基苯衍生物的制备方法，降低了制备成本，同时也拓宽了间异丙基苯胺的下游用途，这样就可以变废为宝，使原本用途很少的废料成为具有广泛用途的、重要的化工原料。

发明内容

本发明以由异丙苯制备对异丙基苯胺过程中产生的副产品--间异丙基苯胺为原料，利用氨基的反应活性，得到各种异丙基苯衍生物，主要的反应如下：

其中R指直链或支链烷基，环烷基或芳基、芳烷基等。

利用亚硝酸钠与浓硫酸或浓盐酸，在-10-10℃下将间异丙基苯胺转化为重氮盐，在此重氮化反应中，亚硝酸钠的用量是间异丙基苯胺摩尔数的1.0-1.5倍，浓酸的用量是间异丙基苯胺重量的3-5倍，重氮化反应时间0.5-5小时。

采用边反应边蒸馏的方式，将此重氮盐滴加到沸腾的稀酸溶液中，在稀酸的沸腾温度下反应至不再有馏出物，得到间异丙基苯酚(ii)。

向此重氮盐溶液中加入由硼酸和氟酸配制而成的硼氟酸，将加入过程中析出的晶体加热至熔融分解，直至无气体逸出后得到间异丙基氟苯(iii)。

将此重氮盐溶液在-10-10℃之间缓慢加入到氯化亚铜的盐酸溶液、或溴化亚铜的氢溴酸溶液，或碘化亚铜的水溶液中，随后在0-50℃之间反应5-20小时，反应完成后水蒸气蒸馏，分别得到间异丙基氯苯、间异丙基溴苯或间异丙基碘苯(iv)。

将此重氮盐溶液缓慢加入到乙基黄原酸钾的水溶液中，在20-60℃反应5-40分钟，反应完成后用强碱在回流温度处理5-15小时，得到间异丙基苯硫酚(v)。

将此重氮盐中的大部分水蒸去，加入醇回流反应2-10小时后得到间异丙基烷氧基苯(vi)，所述醇为甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇等。

将氯化钠的水溶液和氰化钠的水溶液混合，得到复盐溶液，然后向其中加入上述重氮盐溶液，在20-80℃下反应30-100分钟得到间异丙基苯甲腈(vii)。

将此重氮盐溶液加入到亚硫酸氢钠和氢氧化钠的混合溶液中，控制反应溶液pH值为5-7，在40-90℃下反应2-10小时后得到间异丙基苯肼(viii)。

此外间异丙基苯胺的重氮盐还可以与苯酚、苯胺等在-5-50℃发生偶合反应，反应1-10小时后得到羟基偶氮苯、氨基偶氮苯等偶氮化合物或偶氮氨基苯化合物。

除利用重氮化反应外，氨基也可以直接参与反应，得到异丙基苯衍生物。间异丙基苯胺与环氧乙烷在加压条件下50-100℃反应5-20小时得到N-羟乙氧基间异丙基苯胺(ix)；与酸或酸酐在回流温度下反应5-10小时得到N-酰基间异丙基苯胺(x)；直接与卤代烷在10-50℃反应10-30小时反应得到N-烷基间异丙基苯胺(xi)。

除上述提到的反应外，也可以通过硝化、磺化或烷基化等反应在间异丙基苯胺的苯环上再引入另一个取代基。

实施例1

间异丙基氯苯的制备

用磷酸、硝酸和硫酸的混酸将异丙苯在0-20℃硝化，用铁粉和盐酸溶液将得到间异丙基硝基苯在80-110℃还原，从而得到对异丙基苯胺、邻异丙基苯胺和间异丙基苯胺的混合物，精馏分离得到间异丙基苯胺。

在250ml烧瓶中加入80ml盐酸溶液，冷却到5℃以下℃滴加21.6g(0.16mol)间异丙基苯胺，30分钟后滴加完毕，溶液温度3℃，在此温度下继续搅拌15分钟。冷却到0℃以下，滴加11.54g(0.167mol)亚硝酸钠和27ml水的溶液。80分钟后滴加完毕，溶液温度-3℃，得到重氮盐溶液。

将上述重氮盐溶液滴加到置有氯化亚铜盐酸溶液(由100g无水合硫酸铜(0.4mol)新鲜制备，后溶于120ml盐酸中)的500ml烧瓶中，温度始终保持在0℃左右。20分钟滴加完毕，1小时内升至室温(27℃)，然后搅拌过夜。

用100ml甲苯萃取反应液，水洗萃取液至中性。蒸去其中的甲苯后水蒸气蒸馏，得到间异丙基氯苯。

实施例2

间异丙基苯酚的制备

在100ml烧瓶中加入27ml 98％浓硫酸和45ml水，冷却到5℃以下开始滴加13.5g(0.1mol)按实施例1中的方法得到的副产品--间异丙基苯胺。20分钟后滴加完毕，用冰浴将温度保持在3℃左右搅拌20分钟。再用冰浴将反应溶液的温度冷却到0℃以下，滴加7.2g(0.104mol)亚硝酸钠和15ml水的溶液。95分钟后滴加完毕，温度保持再-1℃，然后在0℃搅拌15分钟，得到重氮盐溶液。

在500ml烧瓶中加入200ml水和30ml硫酸，配蒸馏装置，并加热到沸腾。将上述重氮盐溶液缓慢滴加到此沸腾的酸中，同时不断水蒸气蒸馏出产品。35分钟后滴加完毕，继续水蒸气蒸馏45分钟，收集到粗产品。继续蒸馏反应溶液，并萃取馏出物中的水相。

9.48g上述粗产品中加入75ml 10％氢氧化钠溶液，在冰浴中搅拌30分钟后用甲苯萃取三次。水相加入18ml盐酸酸化至pH＝2-3，析出油状物。用甲苯再次萃取此混合溶液，蒸去甲苯后得到间异丙基苯酚。

实施例3

间异丙基氟苯的制备

重氮盐的制备同实施例1。

用6.2g(0.1mol)硼酸和20g(40％，0.4mol)氟酸配制而成氟硼酸，然后迅速在搅拌下加入到重氮盐溶液中。立即析出大量晶体，充分搅拌、冷却后过滤、烘干。将得到的干燥氟硼酸重氮盐置于100ml烧瓶中，配气体吸收装置，缓慢加热至固体熔融，有气泡逸出，待气泡逸出停止后精馏出产物间异丙基氟苯。

实施例4

间异丙基苯硫酚的制备

重氮盐的制备同实施例1

在100ml烧瓶中加入19.2(0.12mol)乙基黄原酸钾和30ml水，搅拌溶解，并将温度升至45℃左右。将重氮盐溶液缓慢加入其中，有大量气体放出，加完后继续搅拌反应10分钟。冷却后分出油层，水相用二氯甲烷萃取两次，萃取液与油层合并，蒸去溶剂。将得到的酯转移到250ml烧瓶中，加入70ml乙醇溶解。水浴加热至回流，分批加入21g(0.375mol)氢氧化钾，每次加入时会发生剧烈反应，待反应平稳后再加入下一批。加完后加热到回流温度搅拌反应8小时。反应完成后旋转蒸出大部分乙醇，并将残余物加入到100ml冰水中，二氯甲烷萃取。水相用硫酸酸化至pH＝2，加入锌粉水蒸汽蒸馏。馏出物冷却结晶得到间异丙基苯硫酚。

实施例5

间异丙基苯甲醚的制备

重氮盐的制备同实施例1。

重氮盐溶液在较为温和的条件下旋转蒸去大部分盐酸，得到重氮盐浓溶液。将此重氮盐浓溶液与50ml甲醇，加热到回流温度反应5小时。停止反应后旋转蒸去甲醇，加入二氯甲烷溶解，再用饱和碳酸钠溶液和水依次洗涤，有机相以无水硫酸钠干燥后减压精馏，得到间异丙基苯甲醚。

实施例6

间异丙基苯甲腈的制备

重氮盐的制备同实施例1。

在500ml烧瓶中加入10g(0.21mol)氯化亚铜和50ml水，形成悬浮液。然后将17g(0.34mol)氰化钠的50ml水溶液在搅拌下加入其中，反应放热形成复盐。将此溶液加热到55℃左右，然后缓慢加入重氮盐溶液，立即反应发出气体。加完后再搅拌反应半小时。反应完成后加入二氯甲烷，静置分层后分出有机层，减压精馏得到间异丙基苯甲腈。

实施例7

间异丙基苯肼的制备

重氮盐的制备同实施例1

在250ml烧瓶中将27.5g(0.25mol)亚硫酸氢钠溶于15ml水。搅拌下加入25g(0.25mol)40％氢氧化钠溶液，控制pH＝6。然后在约10分钟内加完重氮盐溶液，加热到70℃左右，析出苯肼晶体，在此温度下保温3-4小时，冷却到室温放置过夜。过滤后得到的晶体加入到40℃左右的15ml 40％氢氧化钠溶液中，充分搅拌后分出有机相，加入固体氢氧化钠干燥，之后减压精馏得到间异丙基苯肼。

实施例8

N-羟乙氧基间异丙基苯胺的制备

在耐压反应器中加入125g(1mol)按实施例1中的方法得到的副产品--间异丙基苯胺和20ml水，将温度升至70℃左右，在5小时内连续压入44g环氧乙烷，之后保温反应5小时，减压精馏得到N-羟乙氧基间异丙基苯胺。

实施例9

N-乙酰基间异丙基苯胺的制备

在50ml烧瓶中将12.5g(0.1mol)按实施例1中的方法得到的副产品--间异丙基苯胺与10ml冰乙酸混合，加热到回流温度反应8小时。反应完毕后减压回收乙酸，剩余物趁热加入大量热水，然后用碳酸钠中和至中性。冷却后析出晶体，过滤、烘干后得到N-乙酰基间异丙基苯胺。

实施例10

N-乙基间异丙基苯胺的制备

50ml烧瓶中将12.5g(0.1mol)按实施例1中的方法得到的副产品--间异丙基苯胺与12g(0.11mol)溴乙烷混合，保持温度在25℃左右反应5小时，然后在30℃左右保温5小时，35℃左右保温5小时，将溶液转移到100ml烧杯中搅拌过夜，然后向其中加入氢氧化钠溶液，充分搅拌后分出有机相，减压精馏后得到N-乙基间异丙基苯胺。

Claims (10)

1.一种由异丙苯制备对异丙基苯胺工艺的改进方法，包括将异丙苯经过硝化、还原两步反应，从而得到对异丙基苯胺，其特征在于：分离得到的间位取代的副产品——间异丙基苯胺，通过氨基的重氮化反应得到重氮盐，然后通过与重氮盐的反应得到各种间位取代的异丙基苯衍生物。

2.如权利要求1所述的改进方法，其特征在于：所述的异丙基苯衍生物为间异丙基苯酚、间异丙基氟苯、间异丙基卤代苯、间异丙基苯硫酚、间异丙基苯基烷基醚、间异丙基苯甲腈、间异丙基苯肼、间异丙基苯的偶氮化合物或偶氮氨基化合物等。

3.如权利要求1所述的改进方法，其特征在于：所述间异丙基苯酚是通过间异丙基苯胺重氮盐与稀酸反应而制备的。

4.如权利要求1所述的改进方法，其特征在于：所述间异丙基氟苯是通过间异丙基苯胺重氮盐与硼氟酸反应而制备的。

5.如权利要求1所述的改进方法，其特征在于：所述间异丙基卤代苯是通过间异丙基苯胺重氮盐与卤化物反应而制备的。

6.如权利要求1所述的改进方法，其特征在于：所述间异丙基苯硫酚是通过间异丙基苯胺重氮盐与乙基黄原酸钾反应而制备的。

7.如权利要求1所述的改进方法，其特征在于：所述间异丙基苯基烷基醚是通过间异丙基苯胺重氮盐与醇反应而制备的。

8.如权利要求1所述的改进方法，其特征在于：所述间异丙基苯甲腈是通过间异丙基苯胺重氮盐与氰化钠反应而制备的。

9.如权利要求1所述的改进方法，其特征在于：所述间异丙基苯肼是通过间异丙基苯胺重氮盐与亚硫酸氢钠反应而制备的。

10.如权利要求1所述的改进方法，其特征在于：所述间异丙基苯的偶氮化合物是通过所述重氮盐与苯酚、苯胺之间的偶合反应而制备的。