CN106748913A - 一种溴氨酸的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种溴氨酸的制备工艺,其技术方案要点是蒽醌经过硝化反应、还原反应、磺化反应和溴化反应最后经过精制就制得溴氨酸,其中在反应条件、加入物料的工艺步骤上设计合理,使得生成的溴氨酸不仅纯度高,而且产率也较高。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域,特别涉及一种溴氨酸的制备工艺。
背景技术
溴氨酸,化学名为1-氨基-4-溴-2-磺酸蒽醌,其是重要的染料中间体,主要用于制造酸性蒽醌型染料如弱酸性艳蓝GAW、弱酸性艳蓝R、活性艳蓝M-BR、艳蓝KN-R、艳蓝K3R以及艳蓝KGR等。
溴氨酸在合成过程中1-氨基蒽醌作为重要的中间体经过磺化反应和溴化反应最终生成溴氨酸。
公开号为104086430A的中国专利公开了1-氨基蒽醌的合成方法,使蒽醌和硝酸在溶剂中发生不充分的硝化反应获得1-硝基蒽醌,在经还原反应获得1-氨基蒽醌混合物,由于生成1-硝基蒽醌的反应是属于放热反应,放热反应很容易造成反应温度过高造成副反应的发生,造成大量的副产物,副产物的生成使得产物的纯度受到影响,同时使得降低产率。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种溴氨酸的制备工艺,再该制备工艺下生产的溴氨酸不仅具有较高的纯度,同时产率也比较高。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:一种溴氨酸的制备工艺,包括如下的制备过程,
步骤1:硝化反应,向反应釜中加入二氯乙烷,蒽醌,硝酸,然后缓慢均匀滴加混酸,反应生成1-硝基蒽醌;
步骤2:步骤1中产物用水稀释,结晶抽滤得干品;
步骤3:还原反应,常温下,向反应釜内加入定量水,然后将步骤2中的干品投入反应釜,搅拌均匀呈泥浆状,再加入定量的硫化碱水溶液,搅拌,升温进行还原反应制得粗品1-氨基蒽醌;
步骤4:磺化反应,在磺化釜中加入邻二氯苯,再加入步骤3中的粗品1-氨基蒽醌,加热,在负压200mmHg,温度80~85℃下,缓慢加入氯磺酸反应,加料结束,搅拌,升温继续反应;
步骤5:步骤4中反应结束后向磺化釜中加入质量分数为98%的硫酸,分层,分离出下层物料为1-氨基蒽醌-2-磺酸的稀硫酸溶液;
步骤6:溴化反应,步骤5中的产物中加入定量的水,调节酸碱度,然后加入溴素进行溴化反应制得溴氨酸;
步骤7:向步骤6中制得的溴氨酸中加入氢氧化钠溶液中和至中性,升温溶解,加入活性碳吸附除去不溶性杂质。
通过上述技术方案,步骤1中的混酸采用均匀滴加的方式,一方面能够使得反应热有足够的时间排出,另一方面也能够避免一次性加入出现的反应温度骤增,副反应增强,产生大量的副产物影响产率;步骤2中进行结晶抽滤能够除去一部分的杂质,使产品的反应的纯度提高;步骤3中将干品1-硝基蒽醌与水混合,搅拌形成泥浆状较之干品参与还原反应能够加快反应速度,而同时选用硫化碱作为还原剂,硫化碱的还原性比较温和;步骤4中是选用步骤3中生成的粗品1-氨基蒽醌继续反应,其中省去了精制的过程,一方面减少了工序,提高了生产效率,另一方面产品的产率也不会受到影响;步骤5中加入硫酸,分层后可以得到的下层为1-氨基蒽醌-2-磺酸的硫酸溶液,如此就实现了生成物的分离,操作简单;步骤6中加入定量的水调节酸碱度的同时,也能够使得反应物的体积增加,则会使得反应物分散开,增加反应的接触面积,能够使得反应进行的更快;步骤7中的活性炭提纯溴氨酸的过程中,一方面活性炭能够吸附杂质,另一方面能够吸收不容性杂质,而且活性炭的加入不会影响产品的纯度,整个制备工艺设计合理,工艺操作也比较简单。
本发明进一步设置为:步骤1中蒽醌、硝酸和混酸的摩尔比是1:(1.5~2.5):(0.5~1.5)。
通过上述技术方案,在硝酸与蒽醌的反应中,硫酸是作为催化剂来催化反应的进行,而硝酸作为氧化剂氧化蒽醌生成1-硝基蒽醌,而反应中选择过量的硝酸是由于经过实验验证投料比设置在该范围内反应进行的程度增加,投料比控制合理,能够实现反应物件间相互的促进作用,提高反应速率。
本发明进一步设置为:步骤3中1-硝基蒽醌与硫化碱的加入量的摩尔比为2:(3.2~3.5)。
通过上述技术方案,上述投料比是选择较优的投料比,利用该投料比能够使得反应物间反应充分。
本发明进一步设置为:步骤3中的温度升高至80~100℃。
通过上述技术方案,反应温度控制在该范围内即能够有效减少副反应的发生,另一方面能够加快反应速率。
本发明进一步设置为:步骤4中1-氨基蒽醌与氯磺酸加入量的摩尔比为1:(1.2~1.4)。
通过上述技术方案,在反应中加入过量的氯磺酸能够促进合成反应的进行,提高产率,而且未反应的氯磺酸的去除的工艺也比较简单,所以具备经济性。
本发明进一步设置为:步骤4中的温度升高至145~150℃。
通过上述技术方案,温度设置较常规条件下的反应温度高,在该条件下生产不仅能够提高反应效率,而且生成的产物的纯度也会比较高,整个反应进行程度也比较彻底。
本发明进一步设置为:步骤6中的pH调节至5.5~6.5。
通过上述技术方案,将pH调节至偏酸性是用于保持反应体系保持在一个稳定的环境中,而将pH调节在5.5~6.5的范围内能够使得生成的产物的色泽保持在合格的范围内,过酸或者过碱都会使得反应体系和反应的进行程度受到负面影响。
本发明进一步设置为:步骤6中1-氨基蒽醌-2-磺酸与溴素加入量的摩尔比为1:(1~1.2)。
通过上述技术方案,选择溴素的加入量为过量,能够使得溴化反应的进行程度向正反应方向进行,而溴素的量为不足时,同样能够促进反应向正反应方向进行,反应的收率就会比较高。
本发明进一步设置为:步骤6中的溴素加入温度为15~20℃。
通过上述技术方案,反应的温度控制在15~20℃,区别于过高或过低的反应温度,在该温度条件下能够减少降温或者升温的工序,加快生产效率。
本发明进一步设置为:步骤7中的温度升高至90~95℃。
通过上述技术方案,温度设置在该范围内,粗品溴氨酸能够充分的溶解而未溶解的杂质会吸附在活性炭上出去,操作方式简单,工作效率比较高。
综上所述,本发明对比于现有技术的有益效果为:
1、在加入物料时,缓慢分次加入能够实现反应的充分的有效进行,减少副反应的发生;
2、投料比与反应温度的参数设计合理,能够实现反应充分有效的进行反应,甚至可以促进反应的进行;
3、省去了1-氨基蒽醌粗品提纯的工艺,不仅不会影响产率,而且还能节约大量的成本。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例和对比例中的混酸中硫酸和硝酸的体积比为3:2,其中合成反应的步骤3中的硫化碱选用硫酸钠。
一种溴氨酸的制备工艺
实施例1
步骤1:硝化反应,向反应釜中加入二氯乙烷5000kg、1260kg蒽醌、硝酸375kg,然后缓慢均匀滴加混酸的量为197kg,反应生成1-硝基蒽醌;
步骤2:步骤1中产物用水稀释,结晶抽滤得干品;
步骤3:还原反应,常温下,向反应釜中加入1000kg的水,然后将步骤2中的干品1-硝基蒽醌加入反应釜,搅拌混合均匀呈泥浆状,再加入1830kg硫酸钠水溶液,升温至80℃进行还原反应制得1-氨基蒽醌;
步骤4:磺化反应,在磺化釜中加入9000kg邻二氯苯,加热,再加入步骤3中的粗品1-氨基蒽醌,在负压200mmHg,温度80℃下,缓慢加入470kg氯磺酸反应,加料结束,搅拌,升温至145℃继续反应;
步骤5:步骤4中反应结束后向磺化釜中加入质量分数为98%的硫酸,分层,分离出下层的物料1-氨基蒽醌-2-磺酸的硫酸溶液;
步骤6:溴化反应,步骤5中的产物中加入定量的水,调节pH至5.5,然后加入450kg溴素进行溴化反应制得溴氨酸;
步骤7:向步骤6中制得的溴氨酸中加入氢氧化钠溶液中和至中性,升温至90℃溶解,加入活性碳吸附除去不溶性杂质。
实施例2
步骤1:硝化反应,向反应釜中加入二氯乙烷5000kg、1260kg蒽醌,硝酸425kg,然后缓慢均匀滴加硫酸的量为276kg,反应生成1-硝基蒽醌;
步骤2:步骤1中产物用水稀释,结晶抽滤得干品;
步骤3:还原反应,常温下,向反应釜中加入1000kg的水,然后将步骤2中的干品1-硝基蒽醌加入反应釜,搅拌混合均匀呈泥浆状,再加入1887kg硫酸钠水溶液,升温至90℃进行还原反应制得1-氨基蒽醌;
步骤4:磺化反应,在磺化釜中加入9000kg邻二氯苯,再加入步骤3中的粗品1-氨基蒽醌,加热,在负压200mmHg,温度80℃下,缓慢加入610kg氯磺酸反应,加料结束,搅拌,升温至147℃继续反应;
步骤5:步骤4中反应结束后向磺化釜中加入质量分数为98%的硫酸,分层,分离出下层的物料1-氨基蒽醌-2-磺酸的硫酸溶液;
步骤6:溴化反应,步骤5中的产物中加入定量的水,调节pH至6,然后加入579kg溴素进行溴化反应制得溴氨酸;
步骤7:向步骤6中制得的溴氨酸中加入氢氧化钠溶液中和至中性,升温至92℃溶解,加入活性碳吸附除去不溶性杂质。
实施例3
步骤1:硝化反应,向反应釜中加入二氯乙烷5000kg、1260kg蒽醌、硝酸500kg,然后缓慢均匀滴加硫酸的量为395kg,反应生成1-硝基蒽醌;
步骤2:步骤1中产物用水稀释,结晶抽滤得干品;
步骤3:还原反应,常温下,向反应釜中加入1000kg的水,然后将步骤2中的干品1-硝基蒽醌加入反应釜,搅拌混合均匀呈泥浆状,再加入1944kg硫酸钠水溶液,升温至100℃进行还原反应制得1-氨基蒽醌;
步骤4:磺化反应,在磺化釜中加入9000kg邻二氯苯,再加入步骤3中的粗品1-氨基蒽醌,加热,在负压200mmHg,温度80℃下,缓慢加入657kg氯磺酸反应,加料结束,搅拌,升温至150℃继续反应;
步骤5:步骤4中反应结束后向磺化釜中加入质量分数为98%的硫酸,分层,分离出下层的物料1-氨基蒽醌-2-磺酸的硫酸溶液;
步骤6:溴化反应,步骤5中的产物中加入定量的水,调节pH至6.5,然后加入644kg溴素进行溴化反应制得溴氨酸;
步骤7:向步骤6中制得的溴氨酸中加入氢氧化钠溶液中和至中性,升温至95℃溶解,加入活性碳吸附除去不溶性杂质。
实施例4
步骤1:硝化反应,向反应釜中加入二氯乙烷5000kg、1260kg蒽醌、硝酸550kg,然后缓慢均匀滴加硫酸的量为474kg,反应生成1-硝基蒽醌;
步骤2:步骤1中产物用水稀释,结晶抽滤得干品;
步骤3:还原反应,常温下,向反应釜中加入1000kg的水,将步骤2中的干品1-硝基蒽醌加入反应釜,搅拌混合均匀呈泥浆状,再加入1943kg硫酸钠水溶液,升温至90℃进行还原反应制得1-氨基蒽醌;
步骤4:磺化反应,在磺化釜中加入9000kg邻二氯苯,加热,再加入步骤3中的粗品1-氨基蒽醌,加热,在负压200mmHg,温度80℃下,缓慢加入610kg氯磺酸反应,加料结束,搅拌,升温至148℃继续反应;
步骤5:步骤4中反应结束后向磺化釜中加入质量分数为98%的硫酸,分层,分离出下层的物料1-氨基蒽醌-2-磺酸的硫酸溶液;
步骤6:溴化反应,步骤5中的产物中加入定量的水,调节pH至6,然后加入515kg溴素进行溴化反应制得溴氨酸;
步骤7:向步骤6中制得的溴氨酸中加入氢氧化钠溶液中和至中性,升温至93℃溶解,加入活性碳吸附除去不溶性杂质。
实施例5
步骤1:硝化反应,向反应釜中加入二氯乙烷5000kg、1260kg蒽醌、硝酸625kg,然后缓慢均匀滴加硫酸的量为592kg,反应生成1-硝基蒽醌;
步骤2:步骤1中产物用水稀释,结晶抽滤得干品;
步骤3:还原反应,常温下,向反应釜中加入1000kg的水,然后将步骤2中的干品1-硝基蒽醌加入反应釜,搅拌混合均匀呈泥浆状,再加入2000kg硫酸钠加水溶液,升温至80℃进行还原反应制得1-氨基蒽醌;
步骤4:磺化反应,在磺化釜中加入9000kg邻二氯苯,再加入步骤3中的粗品1-氨基蒽醌,加热,在负压200mmHg,温度80℃下,缓慢加入470kg氯磺酸反应,加料结束,搅拌,升温至146℃继续反应;
步骤5:步骤4中反应结束后向磺化釜中加入质量分数为98%的硫酸,分层,分离出下层的物料1-氨基蒽醌-2-磺酸的硫酸溶液;
步骤6:溴化反应,步骤5中的产物中加入定量的水,调节pH至5.5,然后加入470kg溴素进行溴化反应制得溴氨酸;
步骤7:向步骤6中制得的溴氨酸中加入氢氧化钠溶液中和至中性,升温至91℃溶解,加入活性碳吸附除去不溶性杂质。
结果检测
1、产率测定
2、外观:肉眼观察色氨酸的外观为红色或橘红色结晶颗粒或粉末。
表1实施例1-5的实验检测结果
项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
外观 | 橘红色 | 橘红色 | 橘红色 | 橘红色 | 橘红色 |
产率/% | 83 | 83.2 | 82.8 | 83 | 83.1 |
通过比较上述表格中的结果,随着物料的投料比的增加,可以看到反应的产率呈现增高的趋势。
选择实施例2作为优选实施例。
对比例1
对比例1与实施例2的区别在于对比例1中的混酸的加入方式采用一次性完全加入的方式,其他条件均与实施例2保持一致;
对比例2
对比例2与实施例2的区别在于对比例2中的磺化反应的1-氨基蒽醌采用纯净的1-氨基蒽醌,其他条件均与实施例2保持一致;
对比例3
对比例3与实施例2的区别在于步骤7中的精制过程是通过将粗品的溴氨酸加入90℃的热水,搅拌,保温两小时,趁热过滤,其他条件均与实施例2保持一致。
按照实施例1-5的方法进行检测
表2对比例1-3的实验检测结果
项目 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 实施例2 |
外观 | 橘红色 | 橘红色 | 橘红色 | 橘红色 |
产率/% | 80 | 83.3 | 81 | 83.2 |
通过上述表格,对比对比例1与实施例2的结果,在改变加料的方式其他条件均保持不变的情况下,反应产率明显的下降,所以申请人认为当反应在进行时将反应物分步加入反应釜能够有效提高产率,其中分步加入能够实现反应的充分性,增加反应物间的接触面积,加快反应速率,而同时反应的热量排出的较快,减少副产物的产生,能够提高产率;对比对比例2与实施例2,将1-氨基蒽醌提纯后与1-氨基粗品直接参与反应,其他条件均保持不变的情况下,对比实验结果,在产率上并未产生较大的差别,所以申请人可以认为直接使用粗品对产品的产率并未造成影响,而且减少了粗品提纯过程中的工序,操作简单,还能节约成本;对比对比例3与实施例2,在溴氨酸的精制过程中选择的精制方式不同,造成产率存在较大的差距,所以申请人能够合理的得出在本申请文件中采用的精制方式更加合理,能够提高反应的产率。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式,而非用于限制本发明的保护范围,本发明的保护范围由所附的权利要求确定。
Claims (10)
1.一种溴氨酸的制备工艺,其特征是:包括如下的制备过程,
步骤1:硝化反应,向反应釜中加入二氯乙烷,蒽醌,硝酸,然后缓慢均匀滴加混酸,反应生成1-硝基蒽醌;
步骤2:步骤1中产物用水稀释,结晶抽滤得干品;
步骤3:还原反应,常温下,向反应釜内加入定量水,然后将步骤2中的干品投入反应釜,搅拌均匀呈泥浆状,再加入定量的硫化碱水溶液,搅拌,升温进行还原反应制得粗品1-氨基蒽醌;
步骤4:磺化反应,在磺化釜中加入邻二氯苯,再加入步骤3中的粗品1-氨基蒽醌,加热,在负压200mmHg,温度80~85℃下,缓慢加入氯磺酸反应,加料结束,搅拌,升温继续反应;
步骤5: 步骤4中反应结束后向磺化釜中加入质量分数为98%的硫酸,分层,分离出下层物料为1-氨基蒽醌-2-磺酸的稀硫酸溶液;
步骤6:溴化反应,步骤5中的产物中加入定量的水,调节酸碱度,然后加入溴素进行溴化反应制得溴氨酸;
步骤7:向步骤6中制得的溴氨酸中加入氢氧化钠溶液中和至中性,升温溶解,加入活性碳吸附除去不溶性杂质。
2.根据权利要求1所述的一种溴氨酸的制备工艺,其特征是:步骤1中蒽醌、硝酸和混酸的摩尔比是1:(1.5~2.5):(0.5~1.5)。
3.根据权利要求1所述的一种溴氨酸的制备工艺,其特征是:步骤3中1-硝基蒽醌与硫化碱的加入量的摩尔比为2:(3.2~3.5)。
4.根据权利要求1所述的一种溴氨酸的制备工艺,其特征是:步骤3中的温度升高至80~100℃。
5.根据权利要求1所述的一种溴氨酸的制备工艺,其特征是:步骤4中1-氨基蒽醌与氯磺酸加入量的摩尔比为1:(1.2~1.4)。
6.根据权利要求1所述的一种溴氨酸的制备工艺,其特征是:步骤4中的温度升高至145~150℃。
7.根据权利要求1所述的一种溴氨酸的制备工艺,其特征是:步骤6中的pH调节至5.5~6.5。
8.根据权利要求1所述的一种溴氨酸的制备工艺,其特征是:步骤6中1-氨基蒽醌-2-磺酸与溴素加入量的摩尔比为1:(0.8~1.2)。
9.根据权利要求1所述的一种溴氨酸的制备工艺,其特征是:步骤6中的溴素加入温度为15~20℃。
10.根据权利要求1所述的一种溴氨酸的制备工艺,其特征是:步骤7中的温度升高至90~95℃。
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