CN108117490B - 一种对硝基苄醇的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对硝基苄醇的制备方法。该方法以对硝基苄氯（或溴）为原料，以水为溶剂，在咪唑型离子液体的催化下，经加热水解，冷却析晶得到白色的产物对硝基苄醇。该方法原料易得、原子经济性好、反应条件温和、绿色环保、简单高效，适于工业化生产。

Description

一种对硝基苄醇的制备方法
技术领域
本发明涉及化学合成技术领域，特别涉及一种对硝基苄醇的制备方法。
背景技术
对硝基苄醇是重要的有机合成中间体，广泛应用于医药工业，可以生产对氨基苄醇、对硝基苯甲醛、美罗培南侧链等产品。对氨基苄醇是合成抗肿瘤药物的中间体，也是制备光敏材料、醇氧化酶和标记蛋白质及DNA的分子探针，具有良好的应用前景。对硝基苯甲醛是有机合成和制取医药、染料、农药等精细化学品的重要中间体。
对硝基苄醇的合成方法，主要有如下几种：
1、对硝基氯苄与醋酸钠生成醋酸酯，然后在氢氧化钠的存在下水解得到对硝基苄醇，这一方法会产生大量的盐分高的废水，给环保处理带来困难。
Figure BDA0001516620720000011
2、对硝基苯甲酸酯还原，这一方法需要用到大量价格昂贵的还原剂，生产成本高，而且后处理过程中会产生大量含盐废水，收率也不高。
Figure BDA0001516620720000012
3、对硝基苄氯(溴)在相转移催化剂的催化下(季铵盐类相转移催化剂)，在氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾等存在的条件下水解，这一类方法，易生成醚化的副产物导致产率偏低，而且会产生大量含盐废水。
Figure BDA0001516620720000013
还有报道对硝基苄氯，在水与甲苯的混合溶剂中，利用硫酸铁及PEG1000-DAIL[BF4]催化制备对硝基苄醇，这一方法催化剂的合成比较繁琐成本较高。
Figure BDA0001516620720000021
从以上可以看出，目前合成工艺除了存在以上介绍的缺点，还存在用到甲苯、甲醇等有机溶剂，这些有机溶剂的回收处理也增加了成本，还会对环境造成污染，而且氯元素和溴元素也不能回收利用。
发明内容
本发明的目的是提供一条原料易得、反应条件温和、绿色环保、简单高效的合成对硝基苄醇的新方法，以解决现有生产方法中存在的环境污染大、副产物多、成本高等问题。离子液体被称为“液体分子筛”,是最受关注的三大绿色溶剂之一,具有蒸气压低、不挥发、液程宽、溶解性好等独特性能,在催化合成、分离萃取等领域得到了广泛的应用。咪唑类离子液体除具有这些优点外，还可以与Lewis酸配伍，对某些反应具有非常好的催化性能。本发明以对硝基苄氯(溴)为原料，于水中在烷基甲基咪唑氯(溴)盐与氯(溴)化锌的高效地共同作用下，在温和的水解条件下，几乎定量地得到对硝基苄醇。
本发明技术方案：
一种对硝基苄醇的制备方法，包括如下步骤：
1)以对硝基苄氯为原料，水做反应原料和溶剂，在催化剂作用下，经加热水解得到对硝基苄醇；
Figure BDA0001516620720000022
2)反应结束后，冷却，析晶，出料，即得对硝基苄醇；
所述对硝基苄氯还可以是对硝基苄溴。
优选地，步骤1)中对硝基苄氯(溴)与水的质量比为10-20。
优选地，步骤1)中所用的催化剂为咪唑型离子液体。
进一步优选地，步骤1)中所用的咪唑型离子液体为烷基甲基咪唑氯(溴)盐与氯(溴)化锌，通式如下：
Figure BDA0001516620720000031
其中，R＝C4～C20烷基，n＝1～5。
优选地，步骤1)中加热温度为80-100℃，反应时间为3-8h。
优选地，步骤1)中水相可以无限次循环套用，根据损失的量及水解的效率可以补加。
优选地，步骤1)中产生的氯化氢或者溴化氢用水吸收。
优选地，步骤2)中的冷却温度为5-30℃。
本发明有益效果：
1、采用温和高效的催化剂，没有醚化和其它副产物生成，收率和转化率都非常高，一次反应收率高达到92％以上，母液循环套用的收率高达95％以上，转化率达到99％以上，没有副产物，且产品品质好。
2、析出产品后的水相可以无限次循环套用，对水解反应及产品纯度及色泽等也没什么影响。
3、水解产生的氯化氢及溴化氢用水吸收，不含其它杂质，以上，可以作其它用途。
4、溶剂为水，没有用到有机溶剂，省去溶剂的回收等处理步骤。
5、绿色环保，因为反应是原子经济性的，产物可以不经过提纯，整个过程可以做到无“三废”排放。
6、利用烷基甲基咪唑氯(溴)盐与氯(溴)化锌配伍，既增强了反应原料对硝基苄氯(溴)在水中的溶解度，氯(溴)化锌促进对硝基苄氯(溴)的水解，相得益彰。
7、本反应的反应条件(80-100℃，反应时间为3-8h)温和，易于实现与控制。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围不局限于实施例表述的范围。
实施例1
向3000mL反应瓶中加入对硝基苄氯(171.6g,1mol)、水(1.8L)、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐(1.75g,0.01mol)及ZnCl2(1.36g,0.01mol)，开启搅拌，升温到100℃，反应7h，经检测，原料反应结束，降温到5℃，出料，离心，水洗，烘干得到白色产物145.5g,收率为95％，离心母液和第一次少量水洗液收集循环套用。
实施例2
向10000mL反应瓶中加入对硝基苄溴(216.0g,1mol)、水(4.3L)、1-二十烷基-3-甲基咪唑溴盐(8.88g,0.02mol)及ZnBr2(13.5g,0.06mol)，开启搅拌，升温到95℃，反应4.5h，经检测，原料反应结束，降温到30℃，出料，离心，水洗，烘干得到白色产物140.9g，收率为92％，离心母液和第一次少量水洗液收集循环套用。
实施例3
向10000mL反应瓶中加入对硝基苄溴(216.0g,1mol)、水(3.3L)、1-十二烷基-3-甲基咪唑溴盐(16.6g,0.05mol)及ZnBr2(22.5g,0.1mol)，开启搅拌，升温到90℃，反应3h，经检测，原料反应结束，降温到20℃，出料，离心，水洗，烘干得到白色产物147g，收率为96％，离心母液和第一次少量水洗液收集循环套用。
实施例4
向1000L反应釜中加入对硝基苄氯(51.5kg,300mol)、水(720L)、1-癸基-3-甲基咪唑氯盐(2.33kg,9mol)及ZnCl2(6.12g,45mol)，开启搅拌，升温到100℃，反应8h，经检测，原料反应结束，降温到10℃，出料，离心，水洗，烘干得到白色产物42.7kg，收率为93％，离心母液和第一次少量水洗液收集循环套用。
实施例5
水相循环套用试验，以实施例4中的离心母液和第一次少量水洗液收集循环套用，各反应原辅料的量及操作方法同实施例4，结果见表一。
表一水相循环套用试验
Figure BDA0001516620720000041
Figure BDA0001516620720000051
从表一中可以看出，循环套用多次后，对反应基本没有影响，因为套用母液中含有产品，收率有所提高，如催化剂损失量比较大，可以测定催化剂的含量，补足量即可。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种对硝基苄醇的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)以对硝基苄氯为原料，水做反应原料和溶剂，在催化剂作用下，经加热水解得到对硝基苄醇；
Figure FDA0002627802850000011
2)反应结束后，冷却，析晶，出料，即得对硝基苄醇；
所述对硝基苄氯还可以是对硝基苄溴；
步骤1)中所用的催化剂为咪唑型离子液体；
咪唑型离子液体为烷基甲基咪唑氯盐与氯化锌，通式如下：
Figure FDA0002627802850000012
其中，R＝C4～C20烷基，n＝1～5；
咪唑型离子液体还可以为烷基甲基咪唑溴盐与溴化锌。
2.根据权利要求1所述的对硝基苄醇的制备方法，其特征在于：步骤1)中对硝基苄氯或对硝基苄溴与水的质量比为1:(10-20)。
3.根据权利要求1所述的对硝基苄醇的制备方法，其特征在于：步骤1)中加热温度为80-100℃，反应时间为3-8h。
4.根据权利要求1所述的对硝基苄醇的制备方法，其特征在于：步骤1)中水相可以无限次循环套用，根据损失的量及水解的效率可以补加。
5.根据权利要求1所述的对硝基苄醇的制备方法，其特征在于：步骤1)中产生的氯化氢或者溴化氢用水吸收。
6.根据权利要求1所述的对硝基苄醇的制备方法，其特征在于：步骤2)中的冷却温度为5-30℃。
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Title
刘长辉等.超声波相转移催化合成4-氨基苯甲醇.《化学试剂》.2011,第33卷(第6期), *
超声波相转移催化合成4-氨基苯甲醇;刘长辉等;《化学试剂》;20110630;第33卷(第6期);564-566 *

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