CN102731321A - 一种2-甲基-4-（1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-丙基）苯胺的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种2-甲基-4-（1，1，1，2，3，3，3-七氟-2-丙基）苯胺的制备方法，由2-甲基苯胺在引发剂的作用下与七氟-2-溴丙烷反应得到。本方法原料价格低廉，反应条件温和，工艺简单可行，是一种理想的工业化生产方法。

Description

一种2-甲基-4-(1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-丙基)苯胺的制备方法

技术领域

本发明涉及一种全氟烷基苯胺衍生物的制备方法，尤其是涉及一种2-甲基-4-（1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-丙基）苯胺的制备方法。

背景技术

全氟烷基苯胺衍生物是一类具有广泛应用前景的含氟精细化工品，可以广泛用作医药、农药、表面活性剂、涂料、橡胶等的原料或中间体，因此，开发一种安全、成本低廉的工业化生产方法具有十分重要的经济价值。

已知的具有工业生产价值的全氟烷基苯胺衍生物方法主要是由日本农药株式会社开发的，并申请了相应的专利,其专利号为：CN1257861A和JP2003335735A。另外，德国赛拓有限责任公司也申请带压的反应的工艺技术，其专利号为CN100522903C。

按照专利CN1257861A中描述的方法，全氟烷基苯胺衍生物由各种不同底物的苯胺和全氟烷基碘化物在引发剂的存在下进行全氟烷基化反应得到全氟烷基苯胺衍生物。该方法反应转化率高，选择性好，从技术角度来分析是一种比较理想的制备方法。但是，在工业生产过程中，由于全氟烷基碘化物价格昂贵，使得制备得到的全氟烷基苯胺衍生物价格更加昂贵，从而影响了它的工业化推广应用。

按照专利JP2003335735A中描述的方法，全氟烷基苯胺衍生物由各种不同底物的苯胺和全氟烷基溴化物或全氟烷基氯化物在引发剂的存在下进行全氟烷基化反应得到全氟烷基苯胺衍生物。该方法避开使用昂贵的全氟烷基碘化物，采用相对比较便宜的全氟烷基溴化物或全氟烷基氯化物进行反应，但是专利中反应产物的收率低，采用溴化物反应时实例中收率只有32%，氯化物的收率更低，只有25%。收率低下使得制备得到的全氟烷基苯胺衍生物的价格重新变得昂贵，使产品生产效率低下，成本上升，三废量大大增加，不利于工业化的大量生产。

按照专利CN100522903C中描述的方法，反应在压力下进行，可以明显地提高2-甲基-4-（1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-丙基）苯胺的收率，其权利要求压力范围在0.5-100巴。在较高的压力下进行反应明显地提高设备的要求，并且在安全上带来不安全的因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生产2-甲基-4-（1，1，1，2，3，3，3-七氟-2-丙基）苯胺的方法，具有高转化率、高选择性和安全低廉的特点，适合工业化应用。

1、本发明的反应原理：

2、反应过程中的压力

         反应过程中的后系统是放空的，塔式反应器R内的压力在常压下或是塔的系统阻力产生的压力，一般在常压～0.5巴，优选在常压下进行。

3、反应温度

         反应温度一般控制在-10～100℃，优选的反应温度为0～50℃。

4、反应时间

    反应时间根据不同的底物和反应的温度等条件而发生变化，通常温度高，反应时间短；反应温度低，反应时间长，但通常在数分钟至几十小时，优选为30分钟至48小时。

5、反应的引发剂

        反应的引发剂可以是还原剂类化合物，也可以采用光辐射引发剂，还原剂类化合物引发剂优选为选自连二亚硫酸钠、连二亚硫酸锌、连二亚硫酸钾及和锌粉和亚硫酸混合水溶液中的一种、两种或三种以上组合。还原剂的量没有特别限制，引发剂与2-甲基苯胺的摩尔配比优选为0.01～2.0:1，进一步优选为0.05～1.5:1。用光引发时，光源的种类和发光体的外观没有特别限制，但通常可以产生紫外光的光源比较有利于反应，例如高压汞灯，线形紫外灯等。

6、反应的相转移催化剂

     相转移催化剂对不同底物的反应作用大小不等，可以选择加，也可以不加，通常加入一定量的相转移催化剂是对反应有利的，能够提高反应的速率和的反应的选择性。反应相转移催化剂选自季铵盐类、聚醚类 、环状冠醚类、季铵盐和季膦盐类化合物中的一种、两种或三种以上组合。作为优选的方式，相转移催化剂选自PEG-400、18冠6、环糊精、苄基三乙基氯化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵和四丁基硫酸氢铵中的一种、两种或三种以上组合。作为进一步优选的方式，相转移催化剂为四丁基硫酸氢铵和/或四丁基溴化铵。相转移催化剂与2-甲基苯胺的摩尔配比优选为0.05～0.5:1。

7、反应的碱

          碱的种类可以是无机碱，也可以是有机碱，优选自碱金属碳酸盐、碱金属氢氧化物、碱性磷酸盐和有机碱中的一种、两种或三种以上组合。所述碱金属碳酸盐优选自碳酸氢钠、碳酸钠或碳酸钾，所述碱金属氢氧化物优选为氢氧化钾或氢氧化钠，所述碱性磷酸盐优选自磷酸钾、磷酸钠、磷酸氢二钠或磷酸氢二钾，所述有机碱优为三乙胺或4-甲氨基吡啶。碱与2-甲基苯胺的摩尔配比优选为0.05～1.5:1。

   8、溶剂

         溶剂的选择要求对反应是惰性的，其它的没有特别限制，只要对反应没有明显的抑制作用。为了便于反应物萃取操作，在反应体系中加入非极性溶剂对工业生产过程是有利的。本发明使用的溶剂为由非极性溶剂和水组成的双相体系，非极性溶剂优选自氯代烷烃类、醚类、醇类、酮类、酰胺类和腈类中的一种、两种或三种以上组合。溶剂的用量优选为每摩尔2-甲基苯胺150～3000毫升溶剂。

9、反应器材质

反应器R的材质可以是瑭玻璃、不锈钢或哈氏合金、蒙耐尔等特种不锈钢。

10、填料塔

填料塔T的填料可以聚四氟乙烯、聚丙烯、不锈钢、瑭玻璃等，填料塔的高度和填料的种类相关，如使用不锈钢规整填料，塔高在2米即可达到理想的分离效果。E冷凝器面积大小要与R反应器的大小相配套，每立方米的的反应器相配套的冷凝器换热面积在在2平方米以上。

本发明所述制备2-甲基-4-（1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-丙基）苯胺的工艺步骤如下： 

（1）往反应器（R）中加入2-甲基苯胺、溶剂、相转移催化剂、碱和引发剂；

（2）反应器（R）上连接有填料塔（T），填料塔（T）上连接有冷凝器（E），开启冷凝器（E），直至冷凝器（E）内温降至20～30℃；

（3）往反应器（R）中加入1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-溴丙烷，控制反应器（R）中反应压力为常压～0.5巴，反应温度为-10～100℃，保温一定的时间，物料进行后处理。

附图说明

图1中：

R为反应器，T为填料塔，E为冷凝器；

管线1为1，1，1，2，3，3，3-七氟-2-溴丙烷；

管线2为的反应过程中挥发的气相物料，主要为1，1，1，2，3，3，3-七氟-2-溴丙烷和少量的非极性溶剂以及不凝性气体；

管线3为回流的物料1，1，1，2，3，3，3-七氟-2-溴丙烷和少量的非极性溶剂；

管线4为1，1，1，2，3，3，3-七氟-2-溴丙烷；

管线5为1，1，1，2，3，3，3-七氟-2-溴丙烷和不凝性气体；

管线6为冷冻盐水出口；

管线7为冷冻盐水进口；

管线8为不凝性气体；

管线9为2-甲基-4-（1，1，1，2，3，3，3-七氟-2-丙基）苯胺的溶剂。

 

与现有技术相比，本发明提供的方法具有如下优点：

（1）    不使用昂贵的全氟烷基碘化物作为全氟烷基化试剂，具有成本优势；

（2）    在普通反应器内较低压力下即可进行反应，提高了反应的安全性；

采用塔式反应工艺，减少了1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-溴丙烷的挥发损失，提高了原料的转化率和产物的选择性。

 

具体实施方式

下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。

 

实施例1

向1升密闭反应器中加入20ml水和20ml叔丁基甲基醚的液体混合物，再加入1克(9.3mmol)2-甲基苯胺、2.3克（12.5 mmol)连二亚硫酸钠、1.1克（13 mmol)碳酸氢钠和0.4克（1.2 mmol) 四丁基硫酸氢铵，开动搅拌，开启冷凝器的冷冻盐水，使冷凝器的内温控制在-20℃，控制反应器内温在20-30℃，连续缓慢地用微型进料泵加入3.1克（12.5 mmol) 1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-溴丙烷，冷凝器尾气放空到尾气处理系统中，将所得混合物在室温下搅拌2小时。分出有机层，水层用20ml乙酸乙酯萃取，萃取液与有机层合并，并依次用2N的盐酸水溶液，5%的碳酸钠和饱合氯化钠溶液洗涤，有机层用无水硫酸镁干燥，过滤后减压蒸出有机溶剂，产物在酸处理之前对有机层进行气相色谱分析，结果如下：邻甲基苯胺0.06%；2-甲基-4-七氟异丙基苯胺为97.5%；2-甲基-6-七氟异丙基苯胺0.5%；其它为副产物，产率96.5%。

 

实施例2

打开1000升瑭玻璃反应的人孔盖，向反应釜内加入200升的水和200升的甲基叔丁基醚的混合物，再加入27.5公斤2-甲基苯胺、40公斤的连二亚硫酸钠、24公斤的碳酸氢钠、4公斤四丁基硫酸氢铵，加完后开启电机搅拌，混合均匀后，，开启冷凝器的冷冻盐水，使冷凝器的内温控制在-20℃，冷凝器尾气放空到尾气处理系统中，控制反应器内温在20-30℃之间的，开始用计量泵连续地打入67公斤的1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-溴丙烷，反应过程中反应器内系统压力在0.5巴以下，后系统压力为常压，泵入1，1，1，2，3，3，3-七氟-2-溴丙烷的时间为0.5-4小时，进料完后，保温4小时。反应物分层，水层用200公斤乙酯乙酯萃取，萃取液合并有机层，并依次用2N盐酸水溶液，5%的碳酸钠和饱合氯化钠溶液洗涤，有机层用无水硫酸镁干燥，过滤后回收溶剂，得到产物69.1公斤 。气相分析：原料邻甲基苯胺为0.10%；2-甲基-4-七氟异丙基苯胺为98.6%；2-甲基-6-七氟异丙基苯胺0.55%；其它为副产物。

Claims (12)

1.一种制备2-甲基-4-（1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-丙基）苯胺的方法，其特征在于包括以下步骤：

往反应器（R）中加入2-甲基苯胺、溶剂、相转移催化剂、碱和引发剂；

反应器（R）上连接有填料塔（T），填料塔（T）上连接有冷凝器（E），开启冷凝器（E），直至冷凝器（E）内温降至20～30℃；

往反应器（R）中加入1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-溴丙烷，控制反应器（R）中反应压力为常压～0.5巴，反应温度为-10～100℃；

所述2-甲基苯胺与1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-溴丙烷的摩尔配比为1:0.95～1.1。

2.按照权利要求1所述的制备2-甲基-4-（1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-丙基）苯胺的方法，其特征在于所述反应压力为常压，反应温度为0～50℃。

3.按照权利要求1所述的制备2-甲基-4-（1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-丙基）苯胺的方法，其特征在于所述引发剂选自连二亚硫酸钠、连二亚硫酸锌、连二亚硫酸钾和锌粉与亚硫酸混合水溶液中的一种、两种或三种以上组合，引发剂与2-甲基苯胺的摩尔配比为0.01～2.0:1。

4.按照权利要求3所述的制备2-甲基-4-（1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-丙基）苯胺的方法，其特征在于所述引发剂与2-甲基苯胺的摩尔配比为0.05～1.5:1。

5.按照权利要求1所述的制备2-甲基-4-（1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-丙基）苯胺的方法，其特征在于所述相转移催化剂选自季铵盐类、聚醚类、环状冠醚类、季铵盐和季膦盐类化合物中的一种、两种或三种以上组合，相转移催化剂与2-甲基苯胺的摩尔配比为0.05～0.5:1。

6.按照权利要求5所述的制备2-甲基-4-（1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-丙基）苯胺的方法，其特征在于所述相转移催化剂选自PEG-400、18冠6、环糊精、苄基三乙基氯化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵和四丁基硫酸氢铵中的一种、两种或三种以上组合。

7.按照权利要求6所述的制备2-甲基-4-（1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-丙基）苯胺的方法，其特征在于所述相转移催化剂为四丁基硫酸氢铵和/或四丁基溴化铵。

8.按照权利要求1所述的制备2-甲基-4-（1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-丙基）苯胺的方法，其特征在于所述碱选自碱金属碳酸盐、碱金属氢氧化物、碱性磷酸盐和有机碱中的一种、两种或三种以上组合，碱与2-甲基苯胺的摩尔配比为0.05～1.5:1，所述碱金属碳酸盐选自碳酸氢钠、碳酸钠或碳酸钾，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钾或氢氧化钠，所述碱性磷酸盐选自磷酸钾、磷酸钠、磷酸氢二钠或磷酸氢二钾，所述有机碱为三乙胺或4-甲氨基吡啶。

9.按照权利要求1所述的制备2-甲基-4-（1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-丙基）苯胺的方法，其特征在于所述溶剂为由非极性溶剂和水组成的双相体系，所述非极性溶剂选自氯代烷烃类、醚类、醇类、酮类、酰胺类和腈类中的一种、两种或三种以上组合，溶剂的用量为每摩尔2-甲基苯胺150～3000毫升溶剂。

10.按照权利要求1所述的制备2-甲基-4-（1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-丙基）苯胺的方法，其特征在于所述溶剂为由甲基叔丁基醚和水组成的双相体系。

11.按照权利要求1所述的制备2-甲基-4-（1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-丙基）苯胺的方法，其特征在于所述填料塔（T）中填料选自聚四氟乙烯、聚丙烯、不锈钢或瑭玻璃。

12.按照权利要求1所述的制备2-甲基-4-（1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-丙基）苯胺的方法，其特征在于所述反应器（R）的材质选自瑭玻璃、不锈钢、哈氏合金或蒙耐尔。

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