CN102491901A - 4-溴-2-硝基三氟甲苯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

4-溴-2-硝基三氟甲苯的制备方法，是将原料间氯三氟甲苯经过硝化、氨化、溴化及脱氨基四步反应得到4-溴-2-硝基三氟甲苯。本发明中脱氨基反应是将中间产物与亚硝酸酯类在极性非质子溶剂中发生脱氨基反应得到目标产物；相比于现有技术中常用的重氮化脱氨基的方法，本发明采用的脱氨基方法优点在于未采用低温设备，降低了能耗；无酸性废水产生，减少环境污染；同时产品收率相当。本发明提出了一条由间氯三氟甲苯为原料合成4-溴-2-硝基三氟甲苯的完整工艺路线，克服了现有技术中原料不易获得，价格昂贵，不适合工业化生产等缺陷。

Description

4-溴-2-硝基三氟甲苯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种4-溴-2-硝基三氟甲苯的制备方法。
背景技术
4-溴-2-硝基三氟甲苯是非常重要的医药及光波导材料中间体，到目前为止，仅在US2008/0176830A1中揭示其制备方法：1，4-二溴-2-硝基苯在N-甲基吡咯烷酮与碘化亚铜存在下，与氟磺酰基二氟乙酸甲酯在80℃反应制得，但其原料不易获得，价格昂贵，不适合工业化生产。我公司为了适应市场需求，研究开发一条原料易得，工业化过程简单，成本较低的4-溴-2-硝基三氟甲苯的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一中原料易得，工业化过程简单，成本较低的4-溴-2-硝基三氟甲苯的制备方法。采用如下技术方案：
4-溴-2-硝基三氟甲苯的制备方法，包括如下步骤：
①硝化：原料间氯三氟甲苯经硝化反应制得5-氯-2-硝基三氟甲苯；
②氨化：步骤①制备的5-氯-2-硝基三氟甲苯经氨化反应制得2-硝基-5-氨基三氟甲苯；
③溴化：步骤②制备的2-硝基-5-氨基三氟甲苯经溴化反应制得2-硝基-4-溴-5-氨基三氟甲苯；
④脱氨基：步骤③制备的2-硝基-4-溴-5-氨基三氟甲苯经亚硝酸叔丁酯脱氨基反应制得4-溴-2-硝基三氟甲苯。相比于现有技术中常用的重氮化脱氨基的方法，本发明的优点在于未采用低温设备，降低了能耗；无酸性废水产生，减少环境污染；同时产品收率相当。
上述方法中的步骤①硝化反应，是向浓硫酸和浓硝酸的混合溶液中加入间氯三氟甲苯，0～100℃条件下发生硝化反应，制得5-氯-2-硝基三氟甲苯；
上述方法中的步骤②氨化反应，是在170～230℃条件下，将步骤①制得的5-氯-2-硝基三氟甲苯与氨水和液氨混合，在催化剂的作用下，氨解生成5-氨基-2-硝基三氟甲苯；
所述催化剂优选铜粉、氧化亚铜、碳酸铜、氯化亚铜中的一种；
上述方法中的步骤③溴化反应：是将步骤②制得的5-氨基-2-硝基三氟甲苯溶于溶剂中，-15～100℃条件下，向其中加入溴素，溴化生成2-溴-4-硝基-5-(三氟甲基)苯胺；
所述溶剂优选醋酸、二氯甲烷、三氯甲烷中的一种；
上述方法中的步骤④脱氨基反应：是在0～100℃条件下，将步骤③制得的2-溴-4-硝基-5-(三氟甲基)苯胺与亚硝酸酯类在极性非质子溶剂中发生脱氨基反应，生成4-溴-2-硝基三氟甲苯；
所述极性非质子溶剂为DMF、DMSO、N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、六甲基磷酰胺、乙腈中的一种；所述亚硝酸酯类包括亚硝酸甲酯、亚硝酸乙酯、亚硝酸丙酯、亚硝酸丁酯、亚硝酸戊酯、亚硝酸叔丁酯、亚硝酸异丁酯、亚硝酸异戊酯、亚硝酸异丙酯。
本发明中，步骤①的反应条件优选间氯三氟甲苯、硝酸、硫酸摩尔比为1∶(1.1～1.2)∶(2.0～5.0)，硝酸的质量浓度为65～98％，硫酸的质量浓度为95～98％，优选反应温度0～50℃反应1～5小时。
本发明中，步骤②的反应条件优选5-氯-2-硝基三氟甲苯、氨水、液氨的摩尔比为1∶(5.0～15.0)∶(0～5.0)，5-氯-2-硝基三氟甲苯与催化剂的重量比为1∶(0.01～0.1)，氨水的质量浓度为15％～28％，150～250℃反应2～20小时，反应压力为2～4Mpa。
本发明中，步骤③的反应条件优选5-氨基-2-硝基三氟甲苯、溴素的摩尔比为1∶(1.0～1.3)，5-氨基-2-硝基三氟甲苯与溶剂的重量比为1∶(0.5～5.0)，-15～100℃反应1～10小时。
本发明中，步骤④的反应条件优选2-溴-4-硝基-5-(三氟甲基)苯胺与亚硝酸酯类的摩尔比为1∶(1.0～2.0)，2-溴-4-硝基-5-(三氟甲基)苯胺与极性非质子溶剂的重量比为1∶(1.0～5.0)，0～100℃反应1～10小时。
本发明中，所述各反应步骤结束后还包括产物提纯的步骤，如分液、洗涤、过滤、干燥、分馏等，均为本领域常规操作，为技术人员所熟知，在此不做赘述。
相比于现有技术，本发明提出了一条由间氯三氟甲苯为原料合成4-溴-2-硝基三氟甲苯的完整工艺路线，克服了现有技术中原料不易获得，价格昂贵，不适合工业化生产等缺陷。本发明提供的方法原料易得，国内均可采购，工艺简单，操作方便，产品纯度高(≥99％)，成本低，并且安全、高效、节能、降耗，从而更适用于工业大规模生产。
附图说明
图1为本发明工艺路线图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
本发明实施例所用主要仪器及型号如下：
气-质联用仪Agilent 7890A/5975C
核磁共振仪Brucker AM-400型
实施例1
①5-氯-2-硝基三氟甲苯
在500ml四口瓶中，依次加入111.46g(1.15mol)浓硝酸和402.5g(4.025mo)98％硫酸，搅拌均匀，于室温滴加180.55g(1mol)间氯三氟甲苯，滴加完毕，升温至50℃反应2小时，然后将硝化液转移至分液漏斗，静置分层，除去硫酸。有机相依次用5％碳酸钠水溶液和水洗涤至中性，干燥，得到191g5-氯-2-硝基三氟甲苯，收率84.7％。
产物鉴定：1H-NMR(CDCl3，400MHZ)：δ7.92(1H，d，J＝8.8HZ)，δ7.82(1H，d，J＝2.0HZ)；δ7.75(1H，dd，J＝2.4HZ，J＝2.0HZ)，m/z＝224.98(100％)。
②5-氨基-2-硝基三氟甲苯
在1000ml高压反应釜中加入180.8g步骤①得到的5-氯-2-硝基三氟甲苯、566.6g 24％的氨水、34g液氨和9克催化剂，于175℃反应8小时，至压力达到3.6Mpa，降至室温，减压除尽过量的氨气，过滤得180.8g5-氨基-2-硝基三氟甲苯湿品，于50℃下真空干燥得155.2g干品(Fp.：127～128℃)，收率为94％。
产物鉴定：1H-NMR(CDCl3，400MHZ)：δ7.99(1H，d，J＝8.8HZ)，δ7.00(1H，d，J＝2.4HZ)，δ6.80(1H，dd，J＝2.4HZ，J＝2.4HZ)，δ4.52(2H，s)，m/z＝206.03(100％)。
③2-溴-4-硝基-5-(三氟甲基)苯胺
在2000ml四口瓶中，依次加入206g冰醋酸和206g(1mol)步骤②得到的5-氨基-2-硝基三氟甲苯，于30℃下，滴加溶有176g溴素的冰醋酸410g，滴加完后，于此温度下保温反应2小时后，过滤，干燥得254g，收率89％。
产物鉴定：1H-NMR(CDCl3，400MHZ)：δ8.29(1H，s)，δ7.29(1H，s)，4.82(2H，s)，m/z＝283.94(100％)。
④4-溴-2-硝基三氟甲苯
在2000ml四口瓶中，依次加入481gDMF和130g(1.16mol)亚硝酸叔丁酯，于40℃下，滴加溶有254g步骤③制得的2-溴-4-硝基-5-(三氟甲基)苯胺的DMF溶液207g，滴加完毕，于此温度下保温反应2小时后，减压蒸馏后，再减压精馏，收集75～76℃/5mmHg的馏分，得120g 4-溴-2-硝基三氟甲苯，收率50％。
产物鉴定：1H-NMR(CDCl3，400MHZ)：δ8.30(1H，s)，δ7.90(1H，d，J＝8.4HZ)，δ7.72(1H，d，J＝8.4HZ)，m/z＝268.93(100％)。
实施例2
①5-氯-2-硝基三氟甲苯
在500ml四口瓶中，依次加入111.46g(1.15mol)浓硝酸和402.5g(4.025mo)98％硫酸，搅拌均匀，于室温滴加180.55g(1mol)间氯三氟甲苯，滴加完毕，升温至10℃反应5小时，然后将硝化液转移至分液漏斗，静置分层，除去硫酸。有机相依次用5％碳酸钠水溶液和水洗涤至中性，干燥，得到175.9g5-氯-2-硝基三氟甲苯，收率78％。
其余步骤同实施例1。
实施例3
②5-氨基-2-硝基三氟甲苯
在1000ml高压反应釜中加入180.8g步骤①得到的5-氯-2-硝基三氟甲苯、566.6g 24％的氨水、34g液氨和9克催化剂，于230℃反应2小时，至压力达到3.6Mpa，降至室温，减压除尽过量的氨气，过滤得170.5g 5-氨基-2-硝基三氟甲苯湿品，于50℃下真空干燥得148.3干品(Fp.：127～128℃)，收率为90％。
其余步骤同实施例1。
实施例4
③2-溴-4-硝基-5-(三氟甲基)苯胺
在2000ml四口瓶中，依次加入206g冰醋酸和206g(1mol)步骤②得到的5-氨基-2-硝基三氟甲苯，于100℃下，滴加溶有176g溴素的冰醋酸410g，滴加完后，于此温度下保温反应0.5小时后，过滤，干燥得201.9g，收率70％。
其余步骤同实施例1。
实施例5
④4-溴-2-硝基三氟甲苯
在1000ml四口瓶中，依次加入254g N-甲基吡咯烷酮和78.5g(0.67mol)亚硝酸异戊酯，95℃，滴加溶有127g步骤③制得的2-溴-4-硝基-5-(三氟甲基)苯胺的N-甲基吡咯烷酮溶液127g，滴加完毕，于此温度下保温反应0.5小时后，减压蒸馏后，再减压精馏，收集75～76℃/5mmHg的馏分，得41.2g 4-溴-2-硝基三氟甲苯，收率34.7％。
其余步骤同实施例1。
实施例6
④4-溴-2-硝基三氟甲苯
在1000ml四口瓶中，依次加入254g N-甲基吡咯烷酮和78.5g(0.67mol)亚硝酸异戊酯，5℃，滴加溶有127g步骤③制得的2-溴-4-硝基-5-(三氟甲基)苯胺的N-甲基吡咯烷酮溶液127g，滴加完毕，于此温度下保温反应10小时后，减压蒸馏后，再减压精馏，收集75～76℃/5mmHg的馏分，得54.7g 4-溴-2-硝基三氟甲苯，收率45.5％。
其余步骤同实施例1。

Claims (7)

1.4-溴-2-硝基三氟甲苯的制备方法，包括如下步骤：
①硝化：原料间氯三氟甲苯经硝化反应制得5-氯-2-硝基三氟甲苯；
②氨化：步骤①制备的5-氯-2-硝基三氟甲苯经氨化反应制得2-硝基-5-氨基三氟甲苯；
③溴化：步骤②制备的2-硝基-5-氨基三氟甲苯经溴化反应制得2-硝基-4-溴-5-氨基三氟甲苯；
④脱氨基：步骤③制备的2-硝基-4-溴-5-氨基三氟甲苯经亚硝酸叔丁酯脱氨基反应制得4-溴-2-硝基三氟甲苯。
2.根据权利要求1所述的方法，包括如下步骤：
①硝化反应：向浓硫酸和浓硝酸的混合溶液中加入间氯三氟甲苯，0～100℃条件下发生硝化反应，制得5-氯-2-硝基三氟甲苯；
②氨化反应：170～230℃条件下，步骤①制得的5-氯-2-硝基三氟甲苯与氨水和液氨混合，在催化剂的作用下，氨解生成5-氨基-2-硝基三氟甲苯；
所述催化剂为铜粉、氧化亚铜、碳酸铜、氯化亚铜中的一种；
③溴化反应：将步骤②制得的5-氨基-2-硝基三氟甲苯溶于溶剂中，-15～100℃条件下，向其中加入溴素，溴化生成2-溴-4-硝基-5-(三氟甲基)苯胺；
所述溶剂为醋酸、二氯甲烷、三氯甲烷中的一种；
④脱氨基反应：0～100℃条件下，步骤③制得的2-溴-4-硝基-5-(三氟甲基)苯胺与亚硝酸酯类在极性非质子溶剂中发生脱氨基反应，生成4-溴-2-硝基三氟甲苯；
所述极性非质子溶剂为DMF、DMSO、N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、六甲基磷酰胺、乙腈中的一种；所述亚硝酸酯类包括亚硝酸甲酯、亚硝酸乙酯、亚硝酸丙酯、亚硝酸丁酯、亚硝酸戊酯、亚硝酸叔丁酯、亚硝酸异丁酯、亚硝酸异戊酯、亚硝酸异丙酯。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤①反应条件：间氯三氟甲苯、硝酸、硫酸摩尔比为1∶1.1～1.2∶2.0～5.0；其中，浓硝酸的质量浓度为65～98％，浓硫酸的质量浓度为95～98％，0～50℃反应1～5小时。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤②的反应条件：5-氯-2-硝基三氟甲苯、氨水、液氨的摩尔比为1∶5.0～15.0∶0～5.0，5-氯-2-硝基三氟甲苯与催化剂的重量比为1∶0.01～0.1，氨水的质量浓度为15％～28％，170～230℃反应2～20小时，反应压力为2～4Mpa。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤③的反应条件：5-氨基-2-硝基三氟甲苯、溴素的摩尔比为1∶1.0～1.3，5-氨基-2-硝基三氟甲苯与溶剂的重量比为1∶0.5～5，-15～100℃反应1～10小时。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤④的反应条件：2-溴-4-硝基-5-(三氟甲基)苯胺与亚硝酸酯类的摩尔比为1∶1.0～2.0，2-溴-4-硝基-5-(三氟甲基)苯胺与极性非质子溶剂的重量比为1∶1.0～5.0，0～100℃，反应1～10小时。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述①～④各反应步骤结束后还包括产物提纯的步骤。
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