CN101671261A - 一种n-烷基间氨基苯酚的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种N-烷基间氨基苯酚的制备方法,将间氨基苯酚和卤代烃置于盛有溶剂的反应容器内,并加入选择性催化剂氯化锡,然后进行加热,在加热的同时进行搅拌,当温度达到30~90℃时开始回流,再逐步加入含碱水溶液,添加完含碱水溶液后,继续反应1-10h,得到反应液,然后在反应液中加入甲苯,进行静置、沉降后萃取分层,分离出上层有机物和下层无机物,将萃取分层分离出的上层有机物经过滤或精馏操作后,即可获得高纯度的N-烷基间氨基苯酚,用水或相应的醇作溶剂,氯化锡作催化剂反应的选择性高,产品不需精制提纯就可以达到98%以上,收率高,省去了传统生产方法中的提纯工艺,降低了生产成本。

Description

一种N-烷基间氨基苯酚的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于生产热敏染料和热敏纸张添加剂的材料的制备方法,具体地说,涉及一种N-烷基间氨基苯酚的制备方法,属于精细化工技术领域。
背景技术
N-烷基间氨基苯酚是制造荧烷染料、热敏纸张添加剂的重要中间体,在化工生产尤其是非对称性荧烷系列热敏染料的生产中具有广泛的用途。热敏记录纸目前正在被越来越广泛地应用,如银行、税务、邮电、宾馆等所用的发票、明细表、票卷机的记录材料和传真机、计算机、仪器记录用纸等。
在荧烷染料、热敏纸张添加剂的结构中引入不同的取代基,不仅能得到各种色调的单色黑以适应不同需要,而且使成色剂的耐晒、耐水、耐光、耐有机溶剂、感度、发色度等性能显著提高。
目前,国内合成N-烷基间氨基苯酚的方法一般有两种:第一种是采用间氨基苯酚和醛或酮在有机溶剂中发生缩合脱水,再经铂碳或钯碳催化加氢反应还原转化成N-烷基间氨基苯酚。然而此工艺存在以下弊端:工艺条件很难控制,反应选择性不好,催化剂不易回收,同时有5~10%左右的杂质N,N-二取代烷基间氨基苯酚生成,致使产物纯度偏低,通常为90-95%左右,生产成本也相对较高。第二种是由间硝基苯磺酸钠以铁粉还原,再加入相应的烷基化试剂后发生反应,然后进行碱熔,酸化得到N-烷基间氨基苯酚。该方法工艺路线长,须经还原、烷基化、碱熔、酸化等步骤,工艺复杂;且用铁粉还原会产生大量废渣,碱熔、酸化步骤产生大量废水,造成环境的污染,同时处理成本也较高,不适合大规模生产。
日本专利JP55-105648与美国专利US5113018公开了一种N-烷基间氨基苯酚的方法,首先用间苯二酚在催化剂和溶剂作用下和有机胺在120~210℃发生反应,然后经过精馏,溶剂重结晶或萃取得到N-烷基间氨基苯酚,但是采用这种方法生产N-烷基间氨基苯酚,其原材料间苯二酚的一次转化率不高,通常为50.4%~56.5%,生成物中含有40%左右未反应的间苯二酚和1-5%的N,N-二取代烷基间氨基苯酚杂质,从生成物中提纯N-烷基间氨基苯酚的工艺非常复杂,致使N-烷基间氨基苯酚的收率很低,且纯度仅为90%左右,生产成本也相对较高。
发明内容
本发明要解决的问题是针对现有技术的不足,提供一种收率和纯度较高的N-烷基间氨基苯酚的制备方法。采用这种制备方法,不仅N-烷基间氨基苯酚的收率与纯度都比较高,而且生产成本低,在生产过程中只有少量废水产生,对环境的污染小。
为解决以上技术问题,本发明所采用的技术方案为:一种N-烷基间氨基苯酚的制备方法,其特征在于:制备N-烷基间氨基苯酚以间氨基苯酚和结构通式为RX的卤代烃为主要原料,以水或结构通式为ROH的醇作为溶剂,以碱作脱酸剂,氯化锡作选择性催化剂;
所述制备方法包括以下步骤:
Figure G2009100192049D00021
其中,R为C1-9烷基,X为Cl、Br或I;
(1)将间氨基苯酚和卤代烃置于盛有溶剂的反应容器内,并加入选择性催化剂氯化锡,然后进行加热,在加热的同时进行搅拌,当温度达到30~90℃时开始回流,再逐步加入含碱水溶液,添加完含碱水溶液后,继续反应1-10h,得到反应液;
(2)然后在反应液中加入甲苯,进行静置、沉降后萃取分层,分离出上层有机物和下层无机物,将萃取分层分离出的上层有机物经过滤或精馏操作后,即可获得高纯度的N-烷基间氨基苯酚。
卤代烃RX的进一步优化,所述卤代烃RX为溴乙烷、溴丙烷、溴丁烷、溴代异丁烷、溴代异戊烷及苄基氯中的一种。
卤代烃RX的更进一步优化,所述卤代烃RX的用量与间氨基苯酚用量的摩尔比为0.80~1.25∶1。
结构通式为ROH的醇的进一步优化,所述醇为乙醇、丙醇、丁醇、异丁醇、异戊醇及苄基醇中的一种。
溶剂的进一步优化,所述溶剂的用量与间氨基苯酚用量的质量比为0.5~5∶1。
含碱水溶液的进一步优化,步骤(1)中,所述含碱水溶液中的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾及碳酸氢钠中的任一种。
含碱水溶液的更进一步优化,所述含碱水溶液中碱的用量与间氨基苯酚用量的摩尔比为0.4~1.5∶1。
氯化锡的进一步优化,步骤(1)中,所述氯化锡的用量与间氨基苯酚用量的质量比为1~10∶100。
本发明采用以上技术方案,与现有技术相比,具有以下优点:
1)合成N-烷基间氨基苯酚的烷基化工艺中用水或相应的醇作溶剂,采用选择性催化剂,反应的选择性高,产品不需精制提纯就可以达到98%以上,收率高,省去了传统生产方法中的提纯工艺,降低了生产成本。
2)废水经蒸馏可以回收副产品溴化钠、溴化钾、碘化钠或碘化钾,回流过程产生的蒸馏水可重新循环使用,降低了生产成本,容易实现工业化生产,反应产生的废水少,减轻了对环境的污染,同时也降低了进行污水处理的成本。
3)因为醇与间氨基苯酚会发生微弱反应,使用与卤代烃的烃基相对应的醇作为溶剂,可以避免副产物的生成,杂质少,生成物的纯度高,可以省去传统生产方法中的提纯工艺,降低了生产成本。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1:制备一种N-烷基间氨基苯酚,以间氨基苯酚和通式为RX的溴乙烷为主要原料,以水作为溶剂,以NaOH作脱酸剂,氯化锡作选择性催化剂;
反应的化学式如下:
Figure G2009100192049D00031
其中,R为C2H5,X为Br;
向1500ml的四口瓶中加入1.0ml间氨基苯酚、1.25ml溴乙烷、327g水和氯化锡1.09g,1.0ml间氨基苯酚的质量为109g,1.25ml溴乙烷的质量为136.5g,升温至50℃开始回流,然后慢慢向瓶中滴加200g浓度为30%的NaOH溶液,其中NaOH的含量为1.5mol,添加完NaOH溶液后,继续反应7小时,用气相色谱检测跟踪反应情况,当间氨基苯酚含量<0.5%时得到反应液,向瓶中加入240ml甲苯,进行静置、沉降后萃取分层,分离出上层有机物和下层无机物,将萃取分层分离出的上层有机物降温至6-10℃,抽滤后得到N-乙基间氨基苯酚的白色晶体118.9g,收率为86.8%,经气相色谱检测含量为98.6%。
将分离出的下层无机物溶液废水经蒸馏回收得到副产品溴化钠,回流过程产生的蒸馏水可以作为溶剂重新利用。
对比技术的制备方法:采用间氨基苯酚和醛或酮在有机溶剂中发生缩合脱水,再经铂碳或钯碳催化加氢反应还原转化成N-烷基间氨基苯酚。
将本发明上述制备方法与对比技术的制备方法制备出N-乙基间氨基苯酚进行对比如下:
Figure G2009100192049D00041
从上表可以看出,使用本发明制备方法生产的N-乙基间氨基苯酚,其收率及纯度指标超过传统方法生产的产品指标,与传统方法相比,本发明的生产过程不需要提纯工艺,生产工艺更简单,降低了成本;使用比较少量的水,产生的废水少,减轻了对环境的污染。
实施例2:制备一种N-烷基间氨基苯酚,以间氨基苯酚和通式为RX的溴代异丁烷为主要原料,以通式为ROH的异丁醇作为溶剂,以KOH作脱酸剂,氯化锡作选择性催化剂;
反应的化学式如下:
Figure G2009100192049D00042
其中,R为异丁基,X为Br;
向1500ml的四口瓶中加入1.0ml间氨基苯酚、1.1ml溴代异丁烷、54.5g异丁醇和7.63g氯化锡,1.0ml间氨基苯酚的质量为109g,1.1ml溴代异丁烷的质量为150.7g,升温至70℃开始回流,然后慢慢向瓶中滴加128.3g浓度为48%的KOH溶液,其中KOH的含量为1.1mol,添加完KOH溶液后,继续反应5小时,用气相色谱检测跟踪反应情况,当间氨基苯酚含量<0.5%时得到反应液,向瓶中加入280ml甲苯,进行静置、沉降后萃取分层,分离出上层有机物和下层无机物,将萃取分层分离出的上层有机物降温至4-7℃,抽滤后得到N-异丁基间氨基苯酚141.0g,收率为85.5%,经气相色谱检测含量为98.2%。
将分离出的下层无机物溶液废水经蒸馏回收得到副产品溴化钾,回流过程产生的蒸馏水可以重新利用。
对比技术的制备方法:采用间氨基苯酚和醛或酮在有机溶剂中发生缩合脱水,再经铂碳或钯碳催化加氢反应还原转化成N-烷基间氨基苯酚。
将本发明上述制备方法与对比技术的制备方法制备出N-异丁基间氨基苯酚进行对比如下:
从上表可以看出,使用本发明制备方法生产的N-异丁基间氨基苯酚,其收率及纯度指标超过传统方法生产的产品指标,与传统方法相比,本发明的生产过程不需要提纯工艺,生产工艺更简单,降低了成本;使用比较少量的水,产生的废水少,减少了对环境的污染。
实施例3:制备一种N-烷基间氨基苯酚,以间氨基苯酚和通式为RX的溴代异戊烷为主要原料,以通式为ROH的异戊醇作为溶剂,以Na2CO3作脱酸剂,氯化锡作选择性催化剂;
反应的化学式如下:
Figure G2009100192049D00061
其中,R为异戊基,X为Br;
向1500ml的四口瓶中加入1.0ml间氨基苯酚、1.0ml溴代异戊烷、218g异戊醇和氯化锡5.45g,1.0ml间氨基苯酚的质量为109g,1.0ml溴代异戊烷的质量为151g,升温至90℃开始回流,然后慢慢向瓶中滴加424g浓度为20%的Na2CO3溶液,其中Na2CO3的含量为0.8mol,添加完Na2CO3溶液后,继续反应2小时,用气相色谱检测跟踪反应情况,当间氨基苯酚含量<0.5%时得到反应液,向瓶中加入300ml甲苯,进行静置、沉降后萃取分层,分离出上层有机物和下层无机物,将萃取分层分离出的上层有机物降温至2-4℃,抽滤后得到N-异戊基间氨基苯酚的白色晶体145.8g,收率为82.3%,经气相色谱检测含量为98.8%。
将分离出的下层无机物溶液废水经蒸馏回收得到副产品溴化钠,回流过程产生的蒸馏水可以重新利用。
对比技术的制备方法:采用间氨基苯酚和醛或酮在有机溶剂中发生缩合脱水,再经铂碳或钯碳催化加氢反应还原转化成N-烷基间氨基苯酚。
将本发明上述制备方法与对比技术的制备方法制备出N-异戊基间氨基苯酚进行对比如下:
Figure G2009100192049D00062
从上表可以看出,使用本发明制备方法生产的N-异戊基间氨基苯酚,其收率及纯度指标超过传统方法生产的产品指标,与传统方法相比,本发明的生产过程不需要提纯工艺,生产工艺更简单,降低了成本;使用比较少量的水,产生的废水少,减少了对环境的污染。
实施例4:制备一种N-烷基间氨基苯酚,以间氨基苯酚和通式为RX的苄基氯为主要原料,以水作为溶剂,以K2CO3作脱酸剂,氯化锡作选择性催化剂;
反应的化学式如下:
Figure G2009100192049D00071
其中,R为卞基,X为Cl;
向1500ml的四口瓶中加入1.0ml间氨基苯酚、0.8ml苄基氯、545g水和氯化锡10.9g,1.0ml间氨基苯酚的质量为109g,0.8ml苄基氯的质量为101.2g,升温至30℃开始回流,然后慢慢向瓶中滴加276g浓度为20%的K2CO3溶液,其中K2CO3的含量为0.4mol,添加完K2CO3溶液后,继续反应10小时,用气相色谱检测跟踪反应情况,当间氨基苯酚含量<0.5%时得到反应液,向瓶中加入310ml甲苯,进行静置、沉降后萃取分层,分离出上层有机物和下层无机物,将萃取分层分离出的上层有机物降温至0-3℃,精馏后得到N-卞基间氨基苯酚124.8g,收率为78.4%,经气相色谱检测含量99.2%。,
将分离出的下层无机物溶液废水经蒸馏回收得到副产品氯化钾,回流过程产生的蒸馏水可以作为溶剂重新利用。
对比技术的制备方法:采用间氨基苯酚和醛或酮在有机溶剂中发生缩合脱水,再经铂碳或钯碳催化加氢反应还原转化成N-烷基间氨基苯酚。
将本发明上述制备方法与对比技术的制备方法制备出N-卞基间氨基苯酚进行对比如下:
Figure G2009100192049D00072
从上表可以看出,使用本发明制备方法生产的N-卞基间氨基苯酚,其收率及纯度指标超过传统方法生产的产品指标,与传统方法相比,本发明的生产过程不需要提纯工艺,生产工艺更简单,降低了成本;使用比较少量的水,产生的废水少,减少了对环境的污染。
实施例5:制备一种N-烷基间氨基苯酚,以间氨基苯酚和通式为RX的溴丙烷为主要原料,以水作为溶剂,以NaOH作脱酸剂,氯化锡作选择性催化剂;
反应的化学式如下:
Figure G2009100192049D00081
其中,R为C3H7,X为Br;
向1500ml的四口瓶中加入1.0ml间氨基苯酚、0.9ml溴丙烷、109g水和氯化锡3.27g,1.0ml间氨基苯酚的质量为109g,0.9ml溴丙烷的质量为110.7g,升温至40℃开始回流,然后慢慢向瓶中滴加120g浓度为20%的NaOH溶液,其中NaOH的含量为0.6mol,添加完NaOH溶液后,继续反应1小时,用气相色谱检测跟踪反应情况,当间氨基苯酚含量<0.5%时得到反应液,向瓶中加入320ml甲苯,进行静置、沉降后萃取分层,分离出上层有机物和下层无机物,将萃取分层分离出的上层有机物降温至0-2℃,精馏后得到N-丙基间氨基苯酚的白色晶体122.3g,收率为81.2%,经气相色谱检测含量为98.1%。
将分离出的下层无机物溶液废水经蒸馏回收得到副产品溴化钠,回流过程产生的蒸馏水可以作为溶剂重新利用。
对比技术的制备方法:采用间氨基苯酚和醛或酮在有机溶剂中发生缩合脱水,再经铂碳或钯碳催化加氢反应还原转化成N-烷基间氨基苯酚。
将本发明上述制备方法与对比技术的制备方法制备出N-丙基间氨基苯酚进行对比如下:
Figure G2009100192049D00082
从上表可以看出,使用本发明制备方法生产的N-丙基间氨基苯酚,其收率及纯度指标超过传统方法生产的产品指标,与传统方法相比,本发明的生产过程不需要提纯工艺,生产工艺更简单,降低了成本;使用比较少量的水,产生的废水少,减轻了对环境的污染。
实施例6:制备一种N-烷基间氨基苯酚,以间氨基苯酚和通式为RX的溴丁烷为主要原料,以通式为ROH的丁醇作为溶剂,以NaHCO3作脱酸剂,氯化锡作选择性催化剂;
反应的化学式如下:
其中,R为C4H9,X为Br;
向1500ml的四口瓶中加入1.0ml间氨基苯酚、1.2ml溴丁烷、436g丁醇和氯化锡9.81g,1.0ml间氨基苯酚的质量为109g,1.2ml溴丁烷的质量为164.4g,升温至80℃开始回流,然后慢慢向瓶中滴加364g浓度为30%的NaHCO3溶液,其中NaHCO3的含量为1.3mol,添加完NaHCO3溶液后,继续反应8小时,用气相色谱检测跟踪反应情况,当间氨基苯酚含量<0.5%时得到反应液,向瓶中加入300ml甲苯,进行静置、沉降后萃取分层,分离出上层有机物和下层无机物,将萃取分层分离出的上层有机物降温至7-10℃,精馏后得到N-丁基间氨基苯酚的白色晶体146.3g,收率为83.6%,经气相色谱检测含量为98.7%。
将分离出的下层无机物溶液废水经蒸馏回收得到副产品溴化钠,回流过程产生的蒸馏水可以作为溶剂重新利用。
对比技术的制备方法:采用间氨基苯酚和醛或酮在有机溶剂中发生缩合脱水,再经铂碳或钯碳催化加氢反应还原转化成N-烷基间氨基苯酚。
将本发明上述制备方法与对比技术的制备方法制备出N-丁基间氨基苯酚进行对比如下:
Figure G2009100192049D00101
从上表可以看出,使用本发明制备方法生产的N-丁基间氨基苯酚,其收率及纯度指标超过传统方法生产的产品指标,与传统方法相比,本发明的生产过程不需要提纯工艺,生产工艺更简单,降低了成本;使用比较少量的水,产生的废水少,减轻了对环境的污染。

Claims (8)

1、一种N-烷基间氨基苯酚的制备方法,其特征在于:制备N-烷基间氨基苯酚以间氨基苯酚和结构通式为RX的卤代烃为主要原料,以水或结构通式为ROH的醇作为溶剂,以碱作脱酸剂,氯化锡作选择性催化剂;
所述制备方法包括以下步骤:
Figure A2009100192040002C1
其中,R为C1-9烷基,X为Cl、Br或I;
(1)将间氨基苯酚和卤代烃置于盛有溶剂的反应容器内,并加入选择性催化剂氯化锡,然后进行加热,在加热的同时进行搅拌,当温度达到30~90℃时开始回流,再逐步加入含碱水溶液,添加完含碱水溶液后,继续反应1-10h,得到反应液;
(2)然后在反应液中加入甲苯,进行静置、沉降后萃取分层,分离出上层有机物和下层无机物,将萃取分层分离出的上层有机物经过滤或精馏操作后,即可获得高纯度的N-烷基间氨基苯酚。
2、根据权利要求1所述的一种N-烷基间氨基苯酚的制备方法,其特征在于:所述卤代烃RX为溴乙烷、溴丙烷、溴丁烷、溴代异丁烷、溴代异戊烷及苄基氯中的一种。
3、根据权利要求1所述的一种N-烷基间氨基苯酚的制备方法,其特征在于:所述卤代烃RX的用量与间氨基苯酚用量的摩尔比为0.80~1.25∶1。
4、根据权利要求1所述的一种N-烷基间氨基苯酚的制备方法,其特征在于:所述结构通式为ROH的醇为乙醇、丙醇、丁醇、异丁醇、异戊醇及苄基醇中的一种。
5、根据权利要求1所述的一种N-烷基间氨基苯酚的制备方法,其特征在于:所述溶剂的用量与间氨基苯酚用量的质量比为0.5~5∶1。
6、根据权利要求1所述的一种N-烷基间氨基苯酚的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述含碱水溶液中的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾及碳酸氢钠中的任一种。
7、根据权利要求1所述的一种N-烷基间氨基苯酚的制备方法,其特征在于:所述含碱水溶液中碱的用量与间氨基苯酚用量的摩尔比为0.4~1.5∶1。
8、根据权利要求1所述的一种N-烷基间氨基苯酚的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述氯化锡的用量与间氨基苯酚用量的质量比为1~10∶100。
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