CN1047377C - 2－氟－4－溴甲苯、2－氟－4－溴苄基溴及其2－氟－4－溴苄基溴制备方法 - Google Patents

2－氟－4－溴甲苯、2－氟－4－溴苄基溴及其2－氟－4－溴苄基溴制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种2-氟-4-溴甲苯和2-氟-4-溴苄基溴及其2-氟-4-溴苄基溴的制备方法。提供了一种以对甲苯胺为起始原料，经成盐、硝化、重氮化、溴代合成2-硝基-4-溴甲苯；经还原、重氮化氟化，合成2-氟-4-溴甲苯，与溴素光溴化合成2-氟-4-溴苄基溴，具有操作简便，成本低，收率高，利于工业化生产的特点。

Description

2-氟-4-溴甲苯、2-氟-4-溴苄基溴及其2-氟-4-溴苄基溴制备方法
本发明属化合物的产品及制备，特别涉及一种2-氟-4-溴甲苯、2-氟-4-溴苄基溴及2-氟-4-溴苄基溴的制备方法。
经检索，目前国内外在专利、非专利文献上未见报道2-氟-4-溴甲苯、2-氟-4-溴苄基溴及2-氟-4-溴苄基溴的制备方法，根据经典工艺和理论，合成2-氟-4-溴苄基溴可通过如下路线：(1)以邻氟甲苯为原料，经混酸硝化、还原、重氮化、溴代反应，合成2-氟-4-溴甲苯，再将其产物进行光溴化反应，合成2-氟-4-溴苄基溴。(2)以对溴甲苯为原料，经混酸硝化、还原、重氮化氟化反应生成2-氟-4-溴甲苯，再将其产物进行光溴化反应，合成2-氟-4溴苄基溴。但(1)、(2)路线中的原料邻氟甲苯和对溴甲苯，不但价格昂贵，且不易得；另外，(1)、(2)路线中的邻氟甲苯和对溴甲苯苯环上的两个取代基定位效应都不一致，硝化时就会有两种产物生成，难于分离，影响下步反应，存在成本高、收率低的缺点。
本发明的目的在于克服以上技术不足，提供一种原料易得、工艺科学、操作简便，成本低，收率高的工业化制备化合物2-氟-4-溴甲苯、2-氟-4-溴苄基溴的技术。
本发明涉及烷基苯的卤化反应，即苯环上的囟化和侧链卤化，在溴代反应中的溴原子取代苯环上的硫酸重氮基，进入苯环生成结构(Ⅱ)产物2-氟-4-溴甲苯；在光溴化反应中的溴原子取代苯环侧链上的氢自由基，生成结构(Ⅰ)产物2-氟-4-溴苄基溴。以对甲苯胺为起始原料，经成盐、混酸硝化、重氮化、溴代反应，合成2-硝基-4-溴甲苯，再将产物还原，重氮化氟化合成2-氟-4-溴甲苯，再与溴素进行光溴化反应，合成2-氟-4-溴苄基溴。
本发明的技术创造在于，在对甲苯胺与浓硫酸的成盐反应中，原来苯环上的氨基成为氨基正离子，保护了氨基，防止氨基在硝化反应中被硝酸氧化。氨基正离子是间位定位基，与苯环上的甲基定位效应一致。硝化反应以易硝化物对甲苯胺为原料加入理论混酸量的90-100％，使其充分反应不必检测其反应终点。在重氮化反应中，在20℃以下，向硝化料中滴加定量的亚硝酸钠溶液，不测反应终点。在还原反应中加入硫化钠溶液，具有反应平稳，后处理简单，设备易于密封的优点。液相热解制取2-氟-4-溴甲苯。在光溴化反应中，在波长＞3000的紫外灯光照下，控制2-氟-4-溴甲苯与溴素的投料比，提高2-氟-4-溴苄基溴的收率和纯度。
2-氟-4-溴苄基溴的制备方法依次包括以下步骤：
结构式(Ⅰ)或(Ⅱ)的化合物(Ⅰ)为2-氟-4-溴苄基溴，(Ⅱ)为2-氟-4-溴甲苯：
对甲苯胺与浓硫酸成盐反应，生成(Ⅶ)对甲苯胺硫酸盐溶液，滴加混酸硝化生成(Ⅵ)3-硝基-4-甲基苯胺硫酸盐，在酸性中与亚硝酸钠进行重氮化反应，生成(Ⅴ)3-硝基-4-甲基苯硫酸重氮盐，在酸性中溴代反应，生成(Ⅳ)2-硝基-4-溴甲苯，同硫化钠反应，生成(Ⅲ)2-氨基-4-溴甲苯，在无水氟化氢中和亚硝酸钠进行重氮化氟化反应，生成(Ⅱ)2-氟-4-溴甲苯，进行光溴化反应，生成(Ⅰ)2-氟-4-溴苄基溴。成盐反应将对甲苯胺在0-35℃溶入硫酸中成盐，时间1-2小时。硝化反应在-5-+5℃滴加理论混酸量的90-100％，时间1-2小时。酸油比1.16-1.29∶1，混酸组成：硫酸52-55％，硝酸42-45％。重氮化反应在20℃以下滴加10-15％的亚硝酸钠溶液，时间1-2小时。溴代反应向配制好的溴化亚铜溶液中滴加重氮液，温度70-100℃，时间0.5-1小时，制备生成物2-硝基-4-溴甲苯。还原反应在还原釜中加入PH=7的水，2-硝基-4-溴甲苯，滴加配制好的20-25％的硫化钠溶液，回流15-20小时后，经蒸馏得2-氨基-4-溴甲苯。重氮化氟化反应在氟化釜中加入无水氟化氢、2-氨基-4-溴甲苯，温度8-12℃，时间1-2小时，降温至-5℃以下，适速加入亚硝酸钠进行重氮化，反应1-2小时，温度-3-+3℃，升温热解至35-45℃，氟化后降温至15℃，分离中和，收集60-80℃/0.1MPa馏分，得到生成物2-氟-4-溴甲苯。光溴化反应在波长＞3000紫外线光照下，加入2-氟-4-溴甲苯，升温至160-180℃，回流下滴加溴素，2-氟-4-溴甲苯与溴素重量投料比4-6∶1，时间2小时，收集110-120℃/0.1MPa馏分，得到2-氟-4-溴苄基溴。
以下结合实施例具体说明。
实施例1
成盐反应在酸溶釜中计量投入浓硫酸160L，滴加对甲苯胺50kg，温度0℃，时间1小时，生成(Ⅶ)。硝化反应在硝化釜中滴加混酸36.5L，其重量百分比浓度：硫酸52％，硝酸45％，温度-5℃，时间1小时，生成(Ⅵ)。重氮化反应使用0.1MPa的压力将硝化物(Ⅵ)压入重氮化釜中，滴加亚硝酸钠溶液230kg，浓度10％，温度10℃，时间1小时，生成(Ⅴ)。溴代反应将重氮液(Ⅴ)压入高位槽，在回流状态下向配制好的溴化亚铜溶液中滴加重氮液(Ⅴ)，温度70℃，时间0.5小时，降温60℃静止，经结晶，离心得溴代化合物(Ⅳ)40kg，气相色谱分析含量95.75％，收率39.6％。向还原釜中投入PH=7的水25kg，溴代化合物(Ⅳ)80Kg，然后升温，滴加配制好的20％硫化钠溶液280L，回流还原反应15小时后，经水汽蒸馏得(Ⅲ)产物35kg，色谱分析含量79.84％，收率50.8％。在氟化釜中加入无水氟化氢70kg，还原产物(Ⅲ)40kg，温度8℃，时间1小时，然后降温至-5℃以下，适速加入亚硝酸钠16.5kg，升温热解至35℃，时间1小时，氟化后降温至15℃，分离中和，收集60℃/0.1MPa馏分，得到无色液体(Ⅱ)18.5kg，色谱分析含量99.34％，沸点171-173℃，收率77.1％，在光溴化釜中，用波长＞3000，光通量8925流明的紫外灯光照下，加入2-氟-4-溴甲苯40kg，升温至160℃，回流状态滴加溴素8kg，时间2小时，减压蒸馏收集110℃/0.1MPa馏分，得结构(Ⅰ)白色结晶10kg，色谱分析含量99.23％，熔点32℃，收率64.1％，总收率5.32％。
实施例2
成盐反应在酸溶釜中计量投入浓硫酸160L，滴加对甲苯胺50kg，温度35℃，时间2小时，生成(Ⅶ)。硝化反应在硝化釜中滴加混酸36.5L，其重量百分比浓度：硫酸55％，硝酸42％，温度+5℃，时间2小时，生成(Ⅵ)。重氮化反应使用0.1MPa的压力将硝化物(Ⅵ)压入重氮化釜中，滴加亚硝酸钠溶液230kg，浓度15％，温度18℃，时间2小时，生成(Ⅴ)。溴代反应将重氮液(Ⅴ)压入高位槽，在回流状态下向配制好的溴化亚铜溶液中滴加重氮液(Ⅴ)，温度100℃，时间1小时，降温60℃静止，经结晶，离心得溴代化合物(Ⅳ)51kg，气相色谱分析含量95.85％，收率50.5％。向还原釜中投入PH=7的水25kg，溴代化合物(Ⅳ)80Kg，然后升温，滴加配制好的25％硫化钠溶液280L，回流还原反应20小时后，经水汽蒸馏得(Ⅲ)产物44kg，色谱分析含量84.22％，收率63.8％。在氟化釜中加入无水氟化氢70kg，还原产物(Ⅲ)40kg，温度12℃，时间1小时，然后降温至-5℃以下，适速加入亚硝酸钠16.5kg，升温热解至45℃，时间1小时，氟化后降温至15℃，分离中和，收集80℃/0.1MPa馏分，得到无色液体(Ⅱ)21.5kg，色谱分析含量99.12％，沸点171-173℃，收率74.3％，在光溴化釜中，用波长＞3000，光通量8925流明的紫外灯光照下，加入2-氟-4-溴甲苯40kg，升温至180℃回流状态滴加溴素8kg，时间2小时，减压蒸馏收集120℃/0.1MPa馏分，得结构(Ⅰ)白色结晶12kg，色谱分析含量99.42％，熔点32℃，收率76.9％，总收率8.27％。
本发明具有以下优点：
1、所得2-氟-4-溴甲苯和2-氟-4-溴苄基溴产品，纯度均大于99％。
2、硝化反应中两个取代基定位效应一致，副产物少，避免了同分异构体难于分离的问题。
3、硝化反应滴加混酸量可为理论混酸量的90-100％。不需检测其反应终点，操作简便。
4、重氮化氟化过程中产生的大量废氢氟酸，经SO3法回收再利用，不但降低原料成本，同时也减少废酸排放量，还消除环境污染。
5、本发明工艺路线，不但在溴代以前的三步反应产物中，均不需分离直接进入下步反应，而且除重氮化氟化产物需精制外，其它步产物都不需精制，利于工业化生产。

Claims (8)

1．结构式(Ⅰ)或(Ⅱ)的化合物，(Ⅰ)为2-氟-4-溴苄基溴，(Ⅱ)为2-氟-4-溴甲苯：
2,2-氟-4-溴苄基溴的制备方法依次包括以下步骤：
对甲苯胺与浓硫酸成盐反应，生成(Ⅶ)对甲苯胺硫酸盐溶液，滴加混酸硝化生成(Ⅵ)3-硝基-4-甲基苯胺硫酸盐，在酸性中与亚硝酸钠进行重氮化反应，生成(Ⅴ)3-硝基-4-甲基苯硫酸重氮盐，在酸性中溴代反应，生成(Ⅳ)2-硝基-4-溴甲苯，同硫化钠反应，生成(Ⅲ)2-氨基-4-溴甲苯，在无水氟化氢中和亚硝酸钠进行重氮化氟化反应，生成(Ⅱ)2-氟-4-溴甲苯，进行光溴化反应，生成(Ⅰ)2-氟-4-溴苄基溴。
3．根据权利要求2所述的2-氟-4-溴苄基溴的制备方法，成盐反应将对甲苯胺在0-35℃溶入硫酸中成盐，时间1-2小时。
4．根据权利要求2所述的2-氟-4-溴苄基溴的制备方法，硝化反应在-5-+5℃滴加理论混酸量的90-100％，时间1-2小时，酸油比1.16-1.29∶1，混酸组成：硫酸52-55％，硝酸42-45％。
5．根据权利要求2所述的2-氟-4-溴苄基溴的制备方法，重氮化反应在20℃以下滴加10-15％的亚硝酸钠溶液，时间1-2小时。
6．根据权利要求2所述的2-氟-4-溴苄基溴的制备方法，溴代反应向配制好的溴化亚铜溶液中滴加重氮液，温度70-100℃，时间0.5-1小时，制备生成物2-硝基-4-溴甲苯。
7．根据权利要求2所述的2-氟-4-溴苄基溴的制备方法，还原反应在还原釜中加入PH=7的水和2-硝基-4-溴甲苯，滴加配制好的20-25％的硫化钠溶液，回流15-20小时后，经蒸馏得2-氨基-4-溴甲苯。
8．根据权利要求2所述的2-氟-4-溴苄基溴的制备方法，重氮化氟化反应在氟化釜中加入无水氟化氢、2-氨基-4-溴甲苯，温度8-12℃，时间1-2小时，降温至-5℃以下，适速加入亚硝酸钠进行重氮化，反应1-2小时，温度-3-+3℃，升温热解至35-45℃，氟化后降温至15℃，分离中和，收集60-80℃/0.1MPa馏分，得到生成物2-氟-4-溴甲苯。
9．根据权利要求2所述的2-氟-4-溴苄基溴的制备方法，光溴化反应在波长＞3000紫外灯光照下，加入2-氟-4-溴甲苯，升温至160-180℃，回流下滴加溴素，2-氟-4溴甲苯与溴素重量投料比4-6∶1，时间2小时，收集110-120℃/0.1MPa馏分，得到2-氟-4-溴苄基溴。
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