CN107778181B - 一种邻硝基溴苄的新合成工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种邻硝基溴苄的新合成工艺，在40％氢溴酸、30％双氧水和引发剂偶氮二异丁腈存在条件下，以邻硝基甲苯为原料，通过自由基溴代反应合成邻硝基溴苄，其中，在该工艺中使用30％双氧水作为氧化剂，通过氧化氢溴酸来提供溴素，并通过严格地调控试验条件使邻硝基甲苯自由基溴代反应具有选择性，合成工序可控，没有二溴代物的生成，同时因产率远高于现有技术水平，且生产成本低、利于环保，是目前适用于工业大规模生产的理想方法。
Description
技术领域
本发明属于化学合成领域，涉及到邻硝基甲苯自由基溴化过程，具体涉及一种邻硝基溴苄的新合成工艺。
背景技术
吡唑醚菌酯，是继醚菌酯之后巴斯夫公司于1993年开发的一种新型含有吡唑结构的高效低毒的甲氧基丙烯酸酯类广谱杀菌剂。目前吡唑醚菌酯有两条合成路线——先溴化法和后溴化法。与后溴化法不同，先溴化法通过对邻硝基甲苯中甲基进行溴化得到苄溴，是吡唑醚菌酯合成过程中的关键步骤(世界农药，2013，35，3，32-33)。并因其原料易得，生产工艺操作简单，产物易于分离等特点，而在工业生产中得到广泛应用。但是因反应中产生的活泼溴原子会致使中间体不稳定，例如有二溴化物的生成，会影响产物邻硝基溴苄的收率和纯度，并最终影响吡唑醚菌酯的产率和纯度。因此，通过反复试验和不断改进生产工艺，提高先溴化法中邻硝基苄溴的产率和选择性，有效的阻止二溴产物等副产物的生成，最后得到高产率、高纯度的吡唑醚菌酯，才是生产邻硝基苄溴最理想的合成工艺。
目前邻硝基甲苯溴代反应的主要几种途径：以BrO3 -/NaHSO3作为溴化剂，偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，加热条件下制备邻硝基苄基溴的工艺路线(精细化工中间体，2006，36，2，24-25)。该工艺虽具有生产成本低、操作简便的优点，但反应收率较低，不利于于工业化生产。除了常用的溴化剂，溴化铜、溴化钠外，选用选择性好的N-溴代丁二酰亚胺(NBS)作为溴化剂，在光照或添加引发剂的条件下得到溴苄。但是目前这类试验仍处于理论尝试的小试试验中，效果虽好，但因成本太高，也不适用于大规模的工业合成工艺(化学工业与工程，2016，33，1，45-50)。
据国内外已有文献报道，就目前以HBr/H2O2为溴化剂，偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂(农药，2013，52，6，408-410；CN103641722)的合成工艺来看，均难以同时兼备得到高收率的邻硝基溴苄和无二溴代物生成这两个条件。
发明内容
本发明目的在于，提供一种反应产率高、操作简便、成本低、选择性好的邻硝基苄溴的新合成工艺。
为实现此目的，采用以下技术方案：
一种邻硝基溴苄的新合成工艺，所述新合成工艺包括以下步骤：邻硝基甲苯(I)在有机溶剂、HBr/H2O2作为溴化试剂、偶氮二异丁腈(AIBN)作为引发剂，通过自由基溴化反应得到邻硝基溴苄(II)，反应式如下：
具体所述方法包括以下步骤：
(1)投料：向溴化釜中，依次加入计量好的有机溶剂、邻硝基甲苯、偶氮二异丁腈，搅拌均匀后，将溶液抽入高位槽中待用；
(2)溴化反应：向溴化釜中投入计量好的有机溶剂、邻硝基甲苯和偶氮二异丁腈后，搅拌均匀后，加入40％氢溴酸，并升温搅拌至适宜温度；
将高位槽中混合溶液和30％双氧水按照一定比例的滴加速度，同时缓慢滴加到溴化釜中；
滴加结束继续保温反应2小时；
(3)分相：反应结束后降温至室温，静置分层，分去上层水层，下层有机相用600L水洗一次；
(4)蒸馏：升温到合适温度，下层有机相经减压蒸馏蒸出溶剂，用冷的有机溶剂淋洗，得白色邻硝基苄溴固体产品。
优选的，所述有机溶剂选自二氯甲烷、二氯乙烷、氯苯、甲苯、三氯甲烷中的一种或两种以任意比例的混合物。
优选的，所述溴化试剂为40％氢溴酸和30％双氧水。
在一些实施例中，所述邻硝基甲苯与40％氢溴酸的摩尔比为1∶1.0-2.0，优选的为1∶1.0-1.2。
在一些实施例中，所述邻硝基甲苯与30％双氧水的摩尔比为1∶1.0-2.0，优选的为1∶1.0-1.2。
所述邻硝基甲苯与偶氮二异丁腈的摩尔比为1∶0.03-0.1，优选的1∶0.044-0.05。
所述邻硝基甲苯与有机溶剂的摩尔比为1∶1.0-2.0，优选的为1∶1.0-1.5。
本发明有益技术效果：
极大地提高了邻硝基溴苄的产率和纯度，降低了生产工艺成本问题，由于本发明在反应体系中加入了适量的30％双氧水和引发剂偶氮二异丁腈，通过严格地调控试验条件，提高了邻硝基甲苯溴化反应的选择性，有效地阻止了二溴代物等副产物的生成。此外对环境无污染，工艺操作简单，适合大规模的工业生产。
本发明产物的收率最终可达90％，其收率水平远高于现有生产工艺79.4％的收率，且没有二溴代物等副产物，产物纯度较高，均在98.5％以上。
具体实施方式
下面结合具体实验例，对本发明进行详细说明，以便更清楚地了解本发明的优点和特点。
实施例1
在5000L溴化釜中，依次加入300kg二氯乙烷、226kg邻硝基甲苯、24kg偶氮二异丁腈，搅拌20分钟后，将溶液抽入高位槽中待用；再向溴化釜中投入300kg二氯乙烷和226kg邻硝基甲苯，搅拌均匀后，加入740.86kg的40％氢溴酸，并升温搅拌至72～75℃。将高位槽中混合溶液和373.55kg的30％双氧水按照1∶4的滴加速度，同时缓慢滴加到溴化釜中。滴加结束继续保温反应2小时。反应结束后降温至室温，反应液经过HPLC分析，原料转化率大于98.7％，无二溴代物等副产物生成。反应中原料、40％氢溴酸与30％双氧水的摩尔比为1∶1.0∶1.0。溶液静置分层，分去上层水层；下层有机相用600L水洗一次后，经减压蒸馏蒸出溶剂，用冷的二氯乙烷淋洗，得白色邻硝基苄溴固体产品，纯度为97.9％。
实施例2
在5000L溴化釜中，依次加入300kg二氯乙烷、226kg邻硝基甲苯、27kg偶氮二异丁腈，搅拌20分钟后，将溶液抽入高位槽中待用；再向溴化釜中投入300kg二氯乙烷和226kg邻硝基甲苯，搅拌均匀后，加入889.03kg的40％氢溴酸，并升温搅拌至72～75℃。将高位槽中混合溶液和448.26kg的30％双氧水按照1∶4的滴加速度，同时缓慢滴加到溴化釜中。滴加结束继续保温反应2小时。反应结束后降温至室温，反应液经过HPLC分析，原料转化率大于99.0％，无二溴代物等副产物生成。反应中原料、40％氢溴酸与30％双氧水的摩尔比为1∶1.2∶1.2。溶液静置分层，分去上层水层；下层有机相用600L水洗一次后，经减压蒸馏蒸出溶剂，用冷的二氯乙烷淋洗，得白色邻硝基苄溴固体产品，纯度为98.5％。
实施例3
在5000L溴化釜中，依次加入260kg氯苯、226kg邻硝基甲苯、24kg偶氮二异丁腈，搅拌20分钟后，将溶液抽入高位槽中待用；再向溴化釜中投入260kg氯苯和226kg邻硝基甲苯，搅拌均匀后，加入1481.72kg的40％抽入氢溴酸，并升温搅拌至72～75℃。将高位槽中混合溶液和744.09kg的30％双氧水按照1∶4的滴加速度，同时缓慢滴加到溴化釜中。滴加结束继续保温反应2小时。反应结束后降温至室温，反应液经过HPLC分析，原料转化率大于90.4％，有二溴代物等副产物生成。反应中原料、40％氢溴酸与30％双氧水的摩尔比为1∶2.0∶2.0。溶液静置分层，分去上层水层；下层料层用600L水洗一次后，经减压蒸馏蒸出溶剂，用冷的氯苯淋洗，得白色邻硝基苄溴固体产品，纯度为73.4％。
实施例4
在5000L溴化釜中，依次加入260kg氯苯、226kg邻硝基甲苯、27kg偶氮二异丁腈，搅拌20分钟后，将溶液抽入高位槽中待用；再向溴化釜中投入260kg氯苯和226kg邻硝基甲苯，搅拌均匀后，加入630kg的47％氢溴酸，并升温搅拌至72～75℃。将高位槽中混合溶液和373.55kg的30％双氧水按照1∶4的滴加速度，同时缓慢滴加到溴化釜中。滴加结束继续保温反应2小时。反应结束后降温至室温，反应液经过HPLC分析，原料转化率大于93.40％，有二溴代物等副产物生成。反应中原料、47％氢溴酸与30％双氧水的摩尔比为1∶1.0∶1.0。溶液静置分层，分去上层水层；下层有机相用600L水洗一次后，经减压蒸馏蒸出溶剂，用冷的氯苯淋洗，得白色邻硝基苄溴固体产品，纯度为79.9％。
实施例5
在5000L溴化釜中，依次加入260kg二氯甲烷、226kg邻硝基甲苯、27kg偶氮二异丁腈，搅拌20分钟后，将溶液抽入高位槽中待用；再向溴化釜中投入260kg氯苯和226kg邻硝基甲苯，搅拌均匀后，加入1261.04kg的47％氢溴酸，并升温搅拌至42～45℃。将高位槽中混合溶液和744.09kg的30％双氧水按照1∶4的滴加速度，同时缓慢滴加到溴化釜中。滴加结束继续保温反应2小时。反应结束后降温至室温，反应液经过HPLC分析，原料转化率大于86.9％，有二溴代物等副产物生成。反应中原料、47％氢溴酸与30％双氧水的摩尔比为1∶2.0∶2.0。溶液静置分层，分去上层水层；下层有机相用600L水洗一次后，经减压蒸馏蒸出溶剂，用冷的氯苯淋洗，得白色邻硝基苄溴固体产品，纯度为71.6％。
实施例6
在5000L溴化釜中，依次加入245kg二氯乙烷、226kg邻硝基甲苯、24kg偶氮二异丁腈，搅拌20分钟后，将溶液抽入高位槽中待用；再向溴化釜中投入245kg二氯乙烷和226kg邻硝基甲苯，搅拌均匀后，加入668.25kg的40％氢溴酸，并升温搅拌至72～75℃。将高位槽中混合溶液和373.55kg的30％双氧水按照1∶4的滴加速度，同时缓慢滴加到溴化釜中。滴加结束继续保温反应2小时。反应结束后降温至室温，反应液经过HPLC分析，原料转化率大于98.7％，无二溴代物等副产物生成。反应中原料、40％氢溴酸与30％双氧水的摩尔比为1∶1.0∶1.0。溶液静置分层，分去上层水层；下层有机相用600L水洗一次后，经减压蒸馏蒸出溶剂，用冷的二氯乙烷淋洗，得白色邻硝基苄溴固体产品，纯度为97.9％。
实施例7
在5000L溴化釜中，依次加入163.35kg二氯乙烷、226kg邻硝基甲苯、27.06kg偶氮二异丁腈，搅拌20分钟后，将溶液抽入高位槽中待用；再向溴化釜中投入163.35kg二氯乙烷和226kg邻硝基甲苯，搅拌均匀后，加入801.9kg的40％氢溴酸，并升温搅拌至72～75℃。将高位槽中混合溶液和448.8kg的30％双氧水按照1∶4的滴加速度，同时缓慢滴加到溴化釜中。滴加结束继续保温反应2小时。反应结束后降温至室温，反应液经过HPLC分析，原料转化率大于99.0％，无二溴代物等副产物生成。反应中原料、40％氢溴酸与30％双氧水的摩尔比为1∶1.2∶1.2。溶液静置分层，分去上层水层；下层有机相用600L水洗一次后，经减压蒸馏蒸出溶剂，用冷的二氯乙烷淋洗，得白色邻硝基苄溴固体产品，纯度为98.5％。
实施例8
在5000L溴化釜中，依次加入371.45kg氯苯、226kg邻硝基甲苯、16.236kg偶氮二异丁腈，搅拌20分钟后，将溶液抽入高位槽中待用；再向溴化釜中投入371.45kg氯苯和226kg邻硝基甲苯，搅拌均匀后，加入1336.5kg的40％抽入氢溴酸，并升温搅拌至72～75℃。将高位槽中混合溶液和748kg的30％双氧水按照1∶4的滴加速度，同时缓慢滴加到溴化釜中。滴加结束继续保温反应2小时。反应结束后降温至室温，反应液经过HPLC分析，原料转化率大于90.4％，有二溴代物等副产物生成。反应中原料、40％氢溴酸与30％双氧水的摩尔比为1∶2.0∶2.0。溶液静置分层，分去上层水层；下层料层用600L水洗一次后，经减压蒸馏蒸出溶剂，用冷的氯苯淋洗，得白色邻硝基苄溴固体产品，纯度为73.4％。
实施例9
在5000L溴化釜中，依次加入276kg三氯甲烷、226kg邻硝基甲苯、54.12kg偶氮二异丁腈，搅拌20分钟后，将溶液抽入高位槽中待用；再向溴化釜中投入260kg氯苯和226kg邻硝基甲苯，搅拌均匀后，加入625.6kg的47％氢溴酸，并升温搅拌至72～75℃。将高位槽中混合溶液和373.55kg的30％双氧水按照1∶4的滴加速度，同时缓慢滴加到溴化釜中。滴加结束继续保温反应2小时。反应结束后降温至室温，反应液经过HPLC分析，原料转化率大于93.40％，有二溴代物等副产物生成。反应中原料、47％氢溴酸与30％双氧水的摩尔比为1∶1.0∶1.0。溶液静置分层，分去上层水层；下层有机相用600L水洗一次后，经减压蒸馏蒸出溶剂，用冷的氯苯淋洗，得白色邻硝基苄溴固体产品，纯度为79.9％。
实施例10
在5000L溴化釜中，依次加入184kg甲苯、226kg邻硝基甲苯、27kg偶氮二异丁腈，搅拌20分钟后，将溶液抽入高位槽中待用；再向溴化釜中投入260kg氯苯和226kg邻硝基甲苯，搅拌均匀后，加入1137.45kg的47％氢溴酸，并升温搅拌至72～75℃。将高位槽中混合溶液和748kg的30％双氧水按照1∶4的滴加速度，同时缓慢滴加到溴化釜中。滴加结束继续保温反应2小时。反应结束后降温至室温，反应液经过HPLC分析，原料转化率大于86.9％，有二溴代物等副产物生成。反应中原料、47％氢溴酸与30％双氧水的摩尔比为1∶2.0∶2.0。溶液静置分层，分去上层水层；下层有机相用600L水洗一次后，经减压蒸馏蒸出溶剂，用冷的氯苯淋洗，得白色邻硝基苄溴固体产品，纯度为71.6％。
不同于目前难以同时兼备得到高收率的邻硝基溴苄和无二溴代物生成这两个条件的合成工艺，本发明针对传统的溴素贮备氢溴酸上溴工艺，不断改进，提高了有机溶剂中自由基溴代反应的选择性，不仅得到纯度高、产率达90％的苄溴，而且没有二溴代物等副产物产生；并因成本低、对环境无危害，是目前为止，实现邻硝基溴苄工业化大规模生产最理想的合成工艺。
Claims (10)
1.一种邻硝基溴苄的新合成工艺，邻硝基甲苯(I)在有机溶剂、HBr/H2O2作为溴化试剂、偶氮二异丁腈(AIBN)作为引发剂，通过自由基溴化反应得到邻硝基溴苄(II)，反应式如下：
所述新合成工艺具体包括以下步骤：
(1)投料：向溴化釜中，依次加入计量好的有机溶剂、邻硝基甲苯、偶氮二异丁腈，搅拌均匀后，将溶液抽入高位槽中待用；
(2)溴化反应：向溴化釜中投入计量好的有机溶剂、邻硝基甲苯和偶氮二异丁腈后，搅拌均匀后，加入40％氢溴酸，并升温搅拌至适宜温度；
将高位槽中混合溶液和30％双氧水按照一定比例的滴加速度，同时缓慢滴加到溴化釜中；
滴加结束继续保温反应2小时；
(3)分相：反应结束后降温至室温，静置分层，分去上层水层，下层有机相用600L水洗一次；
(4)蒸馏：升温到合适温度，下层有机相经减压蒸馏蒸出溶剂，用冷的有机溶剂淋洗，得白色邻硝基苄溴固体产品。
2.根据权利要求1所述的新合成工艺，其特征在于，所述有机溶剂选自二氯甲烷、氯苯、三氯甲烷、四氯化碳中的一种或两种以任意比例的混合物。
3.根据权利要求1所述的新合成工艺，其特征在于，所述邻硝基甲苯与40％氢溴酸的摩尔比为1∶1.0-2.0。
4.根据权利要求3所述的新合成工艺，其特征在于，所述邻硝基甲苯与40％氢溴酸的摩尔比为1∶1.2。
5.根据权利要求1所述的新合成工艺，其特征在于，所述邻硝基甲苯与30％双氧水的摩尔比为1∶1.0-2.0。
6.根据权利要求5所述的新合成工艺，其特征在于，所述邻硝基甲苯与30％双氧水的摩尔比为1∶1.2。
7.根据权利要求1所述的新合成工艺，其特征在于，所述邻硝基甲苯与偶氮二异丁腈的摩尔比为1∶0.03-0.1。
8.根据权利要求7所述的新合成工艺，其特征在于，所述邻硝基甲苯与偶氮二异丁腈的摩尔比为1∶0.044-0.05。
9.根据权利要求1所述的新合成工艺，其特征在于，所述邻硝基甲苯与有机溶剂的摩尔比为1∶1.0-2.0。
10.根据权利要求9所述的新合成工艺，其特征在于，所述邻硝基甲苯与有机溶剂的摩尔比为1∶1.5。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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