一种2-氯-4-氨基苯酚的合成方法
技术领域
本发明涉及一种杀虫剂中间体的合成方法,尤其涉及一种2-氯-4-氨基苯酚的合成新方法,属于昆虫生长调节剂双苯氟脲的合成领域。
背景技术
2-氯-4-氨基苯酚是合成苯甲酰脲类杀虫剂双苯氟脲的主要中间体。双苯氟脲是新型的昆虫生长调节剂,其作用机理是抑制害虫几丁质的合成,使害虫在蜕皮时不能形成新的表皮,虫体呈畸形而死亡,同时还能调节昆虫的生长发育、抑制蜕皮变态、抑制害虫的吃食速度,具有较强的击倒力和很高的杀卵活性,尤其对拟除虫菊酯类和有机磷类农药产生抗性的害虫均有较好的防效。该杀虫剂具有广谱高效、低毒性、低残留、突出的选择性等优良性能,对人畜安全,对有害昆虫的天敌影响较小,使用方便、安全、对环境无公害,是绿色食品作物理想的杀害虫剂,是很有发展前途的农药,被称为21世纪农药。
文献报道《应用化工》第36卷第12期报道以3,4-二氯硝基苯为原料,经过高压水解和还原反应合成了2--氯-4-氨基苯酚,反应方程式如下:
该方法高压水解温度高,生成的中间体2-氯-4-硝基苯酚收率低,纯度差,还原采用铁粉还原产生大量铁泥,产品纯度低,三废多,非清洁生产工艺等问题。
文献SUBOCH G A,SKOBELEV V V,B INDAROV ICH O V.Process for preparationof2-chloro-4-nitrophenol by oxidative chlorination of 4-nitrophenol withhydrochloric acid in sulfuric acid in presence of hydrogen peroxide RU,2269511[P].2006-02-10报道以对硝基苯酚为原料,以盐酸为溶剂,在一定温度下滴加双氧水合成2-氯-4-硝基苯酚。反应方程式如下:
该方法合成的中间体2-氯-4-硝基苯酚收率低,生成大量的副产物2,6-二氯-4-硝基苯酚产品纯度低,三废多,非清洁生产工艺等问题。
文献ERMAKOV A A,ERMAKOV S A,Poloma rchuk N I.Process for preparation of2-chloro-4-nitrophenol by chlorination of 4-nitrophenol with sodium hypochloritein hydrochloric acid:RU,2268877[P]2006-01-27报道以对硝基苯酚为原料,以盐酸为溶剂,在一定温度下滴加次氯酸钠合成2-氯-4-硝基苯酚。反应方程式如下:
同样该方法,生成大量的副产物2,6-二氯-4-硝基苯酚产品纯度低,三废多,非清洁生产工艺等问题。
文献KOCH V,BERZEL H.Preparationof chloronitrophenols via chlorinationofnitrophenols in formic acid:DE,3810381[P].1989-11-23报道以对硝基苯酚为原料,以甲酸为溶剂,在一定温度下通入氯气合成2-氯-4-硝基苯酚。反应方程式如下:
同样该方法生成的中间体2-氯-4-硝基苯酚收率低,生成大量的副产物2,6-二氯-4-硝基苯酚产品纯度低,三废多,非清洁生产工艺等问题。
文献华南师范大学学报(自然科学版)JOURNAL OF SOUTH CH INA NORMAL UN IVERSITY(NATURAL SC IENCE EDIT ION)2009年第2期第66-69页报道以廉价易得的2-甲氧基-5-硝基苯胺为原料,经重氮化和Sandmeyer反应得到2-氯-4-硝基苯甲醚,2-氯-4-硝基苯甲醚,再与氢氧化钠在二甲基亚砜(DMSO)中进行亲核取代反应,经盐酸水解得到2-氯-4-硝基苯酚.反应方程式如下:
同样该合成步骤多,重氮化反应安全性差,副产物多,收率不高,三废量大,不适合规模化生产.
河南工业大学学报(第29卷第1期第64-67页“杀虫剂双苯氟脲的合成研究”文献用还原铁粉和少量盐酸还原2-氯-4-硝基苯酚合成2-氯-4-氨基苯酚。收率92.10%,反应方程式如下:
该合成方法产生大量的铁泥,仍然存在副产物多污染大等缺陷,是非清洁生产的工艺。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有合成2-氯-4-氨基苯酚收率不高、反应困难、副产物多污染大等缺陷,从而提供一种高收率、安全操作简便的合成2-氯-4-氨基苯酚的方法;该方法合成路线短、收率高、产品含量高,成本低、满足规模化安全生产的要求。
本发明的目的可以通过以下措施达到:
一种2-氯-4-氨基苯酚的合成方法,其特征在于对硝基苯酚在惰性有机溶剂中与氯气进行氯化反应,得到2-氯4-硝基苯酚;然后将2-氯-4-硝基苯酚在催化剂活性炭和六水合三氯化铁存在下先加入氢氧化钠,然后再缓慢加入水合肼进行还原反应,合成2-氯-4-氨基苯酚。
其反应方程式如下:
在氯化反应中,所述惰性有机溶剂选自二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷中的一种或几种,优选采用二氯乙烷。
氯化反应的温度为50~70℃,优选55~65℃。
氯化反应的后处理可采用下述方法:反应后先升温脱溶回收溶剂,再将得到的粗品2-氯4-硝基苯酚用结晶溶剂重结晶,得到中间体2-氯4-硝基苯酚。其中脱溶温度一般在110~130℃,所述重结晶溶剂可以为甲苯、二甲苯、三甲苯、环已烷或甲基环已烷,优选采用甲苯。
一种氯化反应的具体操作步骤如下:搅拌下向反应瓶中加入惰性有机溶剂和对硝基苯酚,搅拌并加热通入氯气,反应完成后首先常压脱溶至釜温120-122℃回收惰性有机溶剂直接套用。然后减压蒸馏脱尽惰性有机溶剂得到粗品邻氯对硝基苯酚;降温至50℃以下,加入甲苯,升温全溶后缓慢降温至0-5℃后在搅拌一小时后,过滤烘干得到中间体2-氯-4-硝基苯酚。
在还原反应中,所述催化剂中活性炭和六水合三氯化铁的质量比为3~5:1,催化剂的用量为2-氯-4-硝基苯酚质量的1%-25%,优选3-6%。
还原反应中的氢氧化钠以水溶液的形式加入反应体系,其质量浓度为25~35%,氢氧化钠水溶液可采用滴加的方式加入反应体系。
氢氧化钠加入后将体系升温至90~120℃,使原料与催化剂充分接触后,再加入水合肼并于90~120℃下进行还原反应。
还原反应中对硝基苯酚与水合肼的摩尔比为1.0:1.0~2.0,优选1.0:1.5~2.0。水合肼的浓度为10~80%,优选35~45%。
还原反应的后处理可以为:将反应液冷却到40-45℃过滤,过滤后的滤液用浓盐酸调至中性后析出固体,得到2-氯-4-胺基苯酚;过滤后的滤饼用水洗涤后回收催化剂循环套用。也可以为:将反应液冷却到40-45℃过滤,滤液加入乙酸乙酯,离心过滤,滤饼用水洗涤回收催化剂套用,含有溶剂乙酸乙酯滤液分层浓缩过滤烘干得到2-氯-4-氨基苯酚。
本方法中活性炭和六水氯化铁催化剂可以回收套用10次以上,实施例3中进一步验证了回收催化剂的活性。
一种还原反应的具体操作步骤如下:加入水、邻氯对硝基苯酚、活性炭和六水氯化铁,滴加氢氧化钠溶液,加热升温后滴加水合肼,滴完后在该温度下保温反应,然后反应瓶降温到40-50℃进行后处理。
本发明设计了一种用于合成2-氯-4-氨基苯酚的合成新方法,该合成方法在合成2-氯-4-硝基苯酚中采用了在惰性有机溶剂,控制一定的反应温度直接氯化反应体系,该体系既避免了大量盐酸或甲酸,产生三废多的问题,同时采用甲苯重结晶得到高含量的原料,满足了产品质量合成要求。
在合成2-氯-4-氨基苯酚中,采用在催化剂存在下用水合肼还原,又解决了使用铁粉还原产生大量铁泥,三废问题,同时催化剂可以循环通用节约了合成成本,催化剂可回收套用10次以上,所合成的产品具有收率高,纯度高等优点,又实现了低污染,回收溶剂及催化剂可直接套用的生产。极具市场竞争力,可满足国内外高端市场的需求。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明,本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的,并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是,在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换,但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例l、2-氯-4-硝基苯酚的合成
在装有温度计、搅拌器、回流冷凝器和尾气吸收装置的的500毫升四口瓶中加加入60克99%对硝基苯酚(0.427摩尔)和240克溶剂二氯乙烷,搅拌并加热到55-65℃,,开通真空尾气吸收系统,保证微负-0.01-0.02MPa条件下,然后通入氯气,采用GC跟踪反应进程,待原料反应完毕。先常压脱溶回收溶剂二氯乙烷直接套用,后减压在10mmHg蒸馏残余溶剂二氯乙烷回收套蒸,得到粗品邻氯对硝基苯酚,降温至50℃以下加200克甲苯,升温至全溶后缓慢降温至自然析出后,再冰浴降温至(0-5)℃搅拌一小时后加滤,烘干得到71.5克2-氯-4-硝基苯酚,收率95.1%,GC定性含量99%
实施例2、2-氯-4-胺基苯酚的合成
在装有温度计、搅拌器、回流冷凝器和尾气吸收装置的的1000毫升四口瓶中加加入107克邻氯对硝基苯酚(0.62摩尔).和210克水,4.9克活性炭.和1.2克六水氯化铁,滴加12.4克30%氢氧化钠(0.093摩尔)溶液.使自然升温,约30分钟滴完,滴完后加热升温至95-100℃并在此温下保温0.5小时,使原料与催化剂充分接触。在95-100℃下滴加128克40%水合肼(1.023摩尔),滴完保温3个小时,反应完成后反应液冷却到40-45℃过滤,滤渣各用100毫升水洗涤二次,合并滤液后滴加30%浓盐酸至中性,析出的淡黄色固体过滤烘干,得到2-氯-4-胺基苯酚85.0克,定性含量98.2%,定性收率93.8%。
实施例3、催化剂回收用于2-氯-4-胺基苯酚的合成
在装有温度计、搅拌器、回流冷凝器和尾气吸收装置的的1000毫升四口瓶中加加入107克邻氯对硝基苯酚(0.62摩尔)、210克水、回收催化剂5.3克(活性炭和六水氯化铁)后,搅拌下滴加10.7克30%氢氧化钠(0.080摩尔)溶液.,约30分钟滴完后加热升温至95-100℃并在此温下保温0.5小时,使原料与催化剂充分接触。在95-100℃下滴加128克40%水合肼(1.023摩尔),,滴完保温3个小时,反应完成后反应液冷却到40-45℃过滤,滤渣各用100毫升水洗涤二次,合并滤液后滴加30%浓盐酸至中性,析出的淡黄色固体过滤烘干,得到2-氯-4-胺基苯酚84克,定性含量97.6%,定性收率92.11%。