CN101591290A

CN101591290A - 合成喹啉及其衍生物的后道生产工艺

Info

Publication number: CN101591290A
Application number: CNA2009100316342A
Authority: CN
Inventors: 夏士朋
Original assignee: Chen Qunqing
Current assignee: Chen Qunqing
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2009-06-19
Publication date: 2009-12-02

Abstract

本发明提供了一种合成喹啉及其衍生物的后道生产工艺。该工艺将合成喹啉及其衍生物的后道提取粗品喹啉衍生物，由一步法碱中和改进为两步法碱中和工艺。该工艺将前道合成反应液加入碱液中和，至反应液pH为2～5；静置反应液，待油相、水相分层，分离出油相物；再将分离后的水相物进行第二步碱中和，控制温度在25～35℃之间，pH为7～8，完成酸性反应液两步中和。本发明第一步碱中和便使大多数的有机杂质被分离，减少杂质参与第二步碱中和，故节省了中和用碱量，特别使喹啉衍生物粗产品的重量减少、含量提高，有利于升华提纯获得高品质、高收率的喹啉衍生物精品，而减少了设备的容积，人工和动力消耗，降低了成本，提高了经济效益。

Description

合成喹啉及其衍生物的后道生产工艺

技术领域

本发明涉及合成喹啉及其衍生物的生产工艺，特别涉及合成喹啉及其衍生物的后道生产工艺。

背景技术

喹啉及其衍生物8-羟基喹啉、5氯-8羟基喹啉是精细有机合成的重要中间体，用于合成医药、农药及花卉保鲜剂，也普遍用作化学分析中金属离子的萃取剂、过氧化氢稳定剂等。目前合成喹啉及其衍生物的方法，是由捷克化学家斯克劳普(Skraup)于1880年创始、而一直沿用至今的传统而经典的方法。该方法是采用苯胺、甘油、硫酸和硝基苯(或五氧化二砷、三氯化铁等氧化剂)等化学原料的混合合成喹啉；然后，又用相应的氨基苯酚、氧化剂、硫酸和甘油合成了对应的喹啉类杂环化合物，获得8-羟基喹啉和5-氯-8-羟基喹啉等衍生物产品。其分步合成反应的步骤为：(1)甘油和浓硫酸反应，生成丙烯醛；(2)苯胺和丙烯醛1，2加成成苯胺基丙醛；(3)酸催化环化成1，2-二氢化喹啉；(4)氧化脱氢芳构化成喹啉及对应的喹啉类化合物。而合成反应结束后，从反应液中提取喹啉及其衍生物8羟基喹啉、5氯-8羟基喹啉的后道处理方法，业内则还是采用惯常使用的斯克劳普一步法碱中和工艺。该工艺是将反应物经蒸馏脱除、回收未反应的邻硝基苯酚后，再用碱中和酸性反应液至中性，过滤、分离出喹啉衍生物粗品沉淀，沉淀物再通过重结晶、水蒸气蒸馏、升华等方法，获得喹啉衍生物的精品。由于以斯克劳普法合成喹啉及其衍生物的工艺，已在人们思维中定格，长期以来业内也少有人对所述的后道工艺进行新的审视。实际上，该后道工艺是存在缺陷的。因为前道的合成反应的工艺中，过量的硫酸和甘油反应会生成许多中间副产物，如：β-芳胺基丙烯醛、二氢羟基喹啉、3-羟基丙醛、甘油的硫酸脂及各种羟基与硫酸的脂化物等。这些副产物在参与中和过程中，硫酸将不断地被中和生成盐，羟基化合物相应的硫酸脂也随之不断水解，释放出酸和羟基化合物、有机相的焦油和多聚物等杂质。也就是说，现有的一步法碱中和工艺，是将反应液中的所有物质均一起中和到pH7-8。于是，喹啉衍生物和有机杂质作为喹啉衍生物粗品被一起沉淀下来。这样不仅降低了喹啉衍生物在粗品中的含量；还增加了中和用碱量；降低了处理设备的能力，消耗了更多人力和动力。另外，又由于反应物的焦油和多聚物，是呈包裹喹啉衍生物的状态存在，也影响了喹啉衍生物粗品重结晶、水蒸汽蒸馏或升华的效果，相应降低了喹啉衍生物精品的质量和收率。

发明内容

本发明针对上述存在的缺陷，提出了一种合成喹啉及其衍生物的后道生产工艺，目的在于通过有效的技术方案，在现有设备的基础上，提高喹啉衍生物产品的产量和收率，降低人力和动力消耗，并同时提高产品的质量。

本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的：

本发明将合成喹啉及其衍生物后道的一步法碱中和提取粗品喹啉衍生物的工艺，改进为两步法碱中和工艺。其具体工艺步骤如下：

(一)将前道酸性合成反应液置入中和釜内，待冷却后，加入碱液中和，至罐中反应液pH为2～5，完成第一步碱中和；

(二)将第一步碱中和后的反应液静置30分钟，等待油相、水相分层，分离出油相物；

(三)再将分离后的水相物进行第二步碱中和，控制中和温度25～35℃之间，pH为7～8，则完成第二步碱中和；

(四)过滤或分离(因喹啉是油状液体须分离)、洗涤中和液，获得喹啉衍生物粗品

其中，所述工艺中用于中和的碱是质量浓度为20-35％的氢氧化钠、碳酸钠、氨水的无机碱。

本发明的有益效果：

(一)本发明提出的两步碱中和法，使酸性合成反应液经历第一步碱液中和后，在pH＝2～5时，绝大多数的有机杂质被分离出来，但目的产物仍在水相中；水相再通过第二步中和至pH＝7～8，目的产物粗产品再沉淀与水分离，杂质大大减少，过滤或分离及洗涤容易，总的中和用碱量减少；

(二)本发明工艺在同样的合成原料下，使喹啉衍生物粗产品的重量减少，而含量提高，有利于喹啉衍生物的进一步提纯，获得高品质、高收率的喹啉衍生物精品，而设备的容积，能量消耗、人工和动力费用有所减少，降低了产品的成本，提高了企业的经济效率。

附图说明

附图为本发明的主要工艺流程框图。

具体实施方式

实施例一，

实验室制备喹啉衍生物5-氯-8-羟基喹啉。

(1)合成反应：

在500ml三颈烧瓶中，加入干燥的的2-氨基-4-氯苯酚34.32g(0.24mol)和2-硝基-4-氯苯酚12g(0.12mol)，搅拌下加入干燥甘油84g(0.9mol)。混合均匀后，从恒压滴液漏斗慢慢滴加浓硫酸60g(0.6mol)，滴毕、迅速安装好回流冷凝管(上部安装干燥管)，于电热套上(空气浴)文火加热，待剧烈反应后，再加热(126-130℃)回流反应5h。反应混合物冷却后加入适量水，接上水蒸气蒸馏装置，回收2-硝基-4-氯苯酚。

(2)后道分步中和：

实施例一之(1)：

上述蒸余液用质量浓度30％氢氧化钠溶液调节反应液pH＝2，倒入分液漏斗中，静置分层，分去油相层，水相层再用碳酸钠溶液中和，并控制温度为25℃，pH＝7，析出沉淀，过滤洗涤，得到5-氯-8-羟基喹啉粗品，含量为80％。

实施例一之(2)：

上述蒸余液质量浓度用20％碳酸钠溶液调节反应液pH＝3，倒入分液漏斗中，静置分层，分去油相层，水相层再用碳酸钠溶液中和，并控制温度为28℃，pH＝7.5，析出沉淀，过滤洗涤，得到5-氯-8-羟基喹啉粗品，含量为79％。

实施例一之(3)：

上述蒸余液用25％氨水调节反应液pH＝4，倒入分液漏斗中，静置分层，分去油相层，水相层再用碳酸钠溶液中和，并控制温度为29℃，pH＝8，析出沉淀，过滤洗涤，得到5-氯-8-羟基喹啉粗品，含量为79.5％。

实施例一之(4)：

上述蒸余液用35％氢氧化钠溶液调节反应液pH＝5，倒入分液漏斗中，静置分层，分去油相层，水相层再用碳酸钠溶液中和，并控制温度为30℃，pH＝8，析出沉淀，过滤洗涤，得到5-氯-8-羟基喹啉粗品，含量为78％。

(3)粗品提纯为精品：

将5-氯-8-羟基喹啉粗品进行水蒸气蒸馏，待馏出液冷却后析出白色沉淀，抽滤，滤饼用水洗涤得到白色固体，于50-60℃下真空干燥得5-氯-8-羟基喹啉产品。

按产品收率％＝(产品实际产量÷按氨基苯酚计的理论产量)×100计算：

其中：实施例一之(1)得质量分数为99.6％、收率为105.2％(以2-氨基-4-氯苯酚计)、熔点121-126℃的5-氯-8-羟基喹啉精品。

实施例一之(2)得质量分数为99.5％、收率为104.3％、熔点122-124℃的5-氯-8-羟基喹啉精品。

实施例一之(3)得质量分数为99.4％、收率为105.1％、熔点122-125℃的5-氯-8-羟基喹啉精品。

实施例一之(4)得质量分数为99.2％、收率为103.2％、熔点123-126℃的5-氯-8-羟基喹啉精品。

实施例二，

实验室制备喹啉衍生物8-羟基喹啉。

(1)合成反应：

在1000ml三颈烧瓶中，加入干燥的的邻氨基苯酚50g(0.45mol)和邻硝基苯酚34g(0.24mol)，搅拌下加入无水甘油120g(0.1.3mol)。混合均匀后，从恒压滴液漏斗慢慢滴加浓硫酸125g(0.1.25mol)，滴毕、迅速安装好回流冷凝管(上部安装干燥管)，于电热套上(空气浴)文火加热，当微沸时停止加热，待反应缓和后，再加热保持微沸反应2h。反应混合物稍冷却后加入适量水，接上水蒸气蒸馏装置，回收2-硝基-4-氯苯酚。

(2)后道分步中和：

实施例一之(1)：

上述蒸余液用质量浓度30％氢氧化钠溶液调节反应液pH＝3，倒入分液漏斗中，静置分层，分去油相层，水相层再用碳酸钠溶液中和，并控制温度为25℃，pH＝7，析出沉淀，过滤洗涤，得到8-羟基喹啉粗品，含量为68.1％。

实施例一之(2)：

上述蒸余液质量浓度用20％碳酸钠溶液调节反应液pH＝4，倒入分液漏斗中，静置分层，分去油相层，水相层再用碳酸钠溶液中和，并控制温度为28℃，pH＝7.5，析出沉淀，过滤洗涤，得到8-羟基喹啉粗品，含量为67.9％。

实施例一之(3)：

上述蒸余液用25％氨水调节反应液pH＝5，倒入分液漏斗中，静置分层，分去油相层，水相层再用碳酸钠溶液中和，并控制温度为29℃，pH＝8，析出沉淀，过滤洗涤，得到8-羟基喹啉粗品，含量为67.8％。

实施例一之(4)：

上述蒸余液用35％氢氧化钠溶液调节反应液pH＝3，倒入分液漏斗中，静置分层，分去油相层，水相层再用碳酸钠溶液中和，并控制温度为30℃，pH＝8，析出沉淀，过滤洗涤，得到羟基喹啉粗品，含量为67.5％。

(3)粗品提纯为精品：

将8-羟基喹啉粗品进行水蒸气蒸馏，待馏出液冷却后析出白色沉淀，抽滤，滤饼用水洗涤得到白色固体，于一定温度下真空干燥得8-羟基喹啉产品。

以下给出附表，显示在相同的条件下，实验室合成8-羟基喹啉的合成反应液采用一步中和与两步中和法的实验结果：

实施例三，

工业化生产喹啉衍生物一步中和法与两步中和法比较：

主要生产设备：2吨蒸汽锅炉一台、1000L合成釜四台、2000L中和釜四台、2000L水汽蒸馏釜五台。每批投料量：甘油240kg、硫酸250kg、邻氨基苯酚100kg、邻硝基苯酚70kg。合成反应结束后，水蒸气蒸馏回收未反应的邻硝基苯酚。

(1)一步法中和蒸馏后的酸性反应液，pH为7～8，过滤、甩干，得粗品8-羟基喹啉(湿基)420kg。粗品再水汽蒸馏、干燥、粉碎，平均每批产出成品8-羟基喹啉123kg，平均含量99.18％、熔点71.2～71.6℃。

(2)采用两步中和法蒸馏后的酸性反应液，设备上只需在中和釜底部出液口串联一个阀门，中间设置玻璃视筒。其余，投料量不变，第一步用碱中和，釜内反应液pH＝3左右，从玻璃视筒观察，出液过程中油相与水相色泽变化(油相色泽更深)，调控底阀，分离出油相物约180kg，去除大部分有机相杂质；水相物继续用碱液进行第二步中和控制温度为30℃，pH值为7～8，过滤、洗涤、甩干，获粗品8-羟基喹啉(湿基)208g。粗品再经水汽蒸镏、干燥、粉碎，平均获成品138kg，含量99.6％左右，收率为103.8％(以邻氨基苯酚计)，熔点73.4～74.2℃。

以下给出附表，显示在相同的合成8-羟基喹啉工艺条件下，合成反应液采用一步中和与两步中和法的生产结果：

综上，本发明达到了预期的发明目的。

Claims

1、合成喹啉及其衍生物的后道生产工艺，其前道工艺合成反应生成酸性反应液，后道生产工艺为碱中和法获取粗品喹啉及其衍生物的工艺，其特征在于：所述的后道碱中和法生产工艺为两步法碱中和生产工艺。

2、根据权利要求1所述的合成喹啉及其衍生物的后道生产工艺，其特征在于：它的具体工艺步骤如下：

(三)再将分离后的水相物进行第二步碱中和，控制中和温度25～35℃之间，pH为7～8，完成第二步碱中和；

(四)过滤或分离、洗涤中和液，获得喹啉衍生物粗品。

3、根据权利要求1或2所述的合成喹啉及其衍生物的后道生产工艺，其特征在于：所述工艺中用于中和的碱液是质量浓度为20-35％的氢氧化钠、碳酸钠、氨水的无机碱。