CN108410204B - 一种苯并二呋喃酮类染料的合成方法 - Google Patents

一种苯并二呋喃酮类染料的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种苯并二呋喃酮类染料的合成方法,首先以草酰氯单烷基酯、芳香烃为原料进行傅克反应制备中间体1或1′,再将中间体1、中间体1′加氢还原制备中间体2和中间体2′,中间体2与对氯苯酚的缩合产物中间体3再与中间体2′缩合反应生成中间体4,中间体4经氧化后得苯并二呋喃酮。本发明提供的合成工艺低成本、低危险性、低污染,工艺路线简单无需单独提纯过程;生产原料价廉易得,成本远低于现有工艺,且产品总收率较高可以达到69%,含量大于98.5%,具有极高的经济效益,适合规模化生产,具有良好的工业应用前景。

Description

一种苯并二呋喃酮类染料的合成方法
技术领域
本发明涉及一种苯并二呋喃酮类染料的合成方法,属于化工领域。
背景技术
分散红356、分散红SBWF是苯并二呋喃酮类分散染料的主要品种,由于该 类染料具有高的色泽艳度和发光强度,同时具有优良的染色性能,因此,该类染 料被广泛应用于聚酯超细纤维上。
现有技术中苯并二呋喃酮类分散染料的生产工艺如下:
该工艺中类扁桃酸结构中间体(2,2′)通常使用剧毒氰化钠合成,起始原 料为价格较高的芳香甲醛或芳香乙酮,且收率在60~70%之间,收率偏低;而中 间体3使用价格相对较高的对苯二酚为原料;在最后氧化过程中使用化学当量的 硫氰酸铵或硫氰酸钠,由于上述原料价格较高、收率较低,导致苯并二呋喃酮类 分散染料生产成本较高;且工艺中不可避免使用剧毒氰化钠,导致生产过程比较 危险,三废难以处理;而当量级的硫氰酸盐进行氧化,造成废水含盐量高,难以 处理。基于上述原因,摸索一种节能环保的苯并二呋喃酮类分散染料生产方法一 直是本领域亟待解决的技术难题。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种低成本、低危险性、低污染且高收率 的合成苯并二呋喃酮的方法。
本发明的技术要点是:以草酰氯单烷基酯和芳香烃作为原料,通过原料配 比的合理调整、催化剂及溶剂的选择,获得最佳的工艺,避免了反应过程中剧毒 三废的产生,在保证产品收率的同时有效降低生产成本,具有极高的经济效益。
本发明采用如下技术方案:
首先以草酰氯单烷基酯、芳香烃为原料进行傅克反应制备中间体1或1′,再 将中间体1、中间体1′加氢还原制备中间体2和中间体2′,中间体2与对氯苯酚 的缩合产物中间体3再与中间体2′缩合反应生成中间体4,中间体4经氧化后得 苯并二呋喃酮。
更具体的,本发明包括以下步骤:
(1)将催化剂A、溶剂Ⅰ及草酰氯单烷基酯于反应设备中在-15~50℃下反 应,然后向反应体系加入芳香烃,保温3~5h后,猝灭反应,分出有机层,蒸馏 回收溶剂得中间体1或1′;其中催化剂A为路易斯酸,其与草酰氯单烷基酯摩 尔比为(1.0~3.0):1;所述的芳香烃与草酰氯单烷基酯摩尔比为1:(0.8~1.2); 溶剂Ⅰ为二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷其中一种,其用量为草酰氯单烷基酯质量的 8~10倍;
(2)将中间体1或1′、溶剂Ⅱ及催化剂B加入反应设备中在20~80℃下反 应,控制反应温度通入氢气加压0.3~0.5Mpa保持压力至样品合格,过滤回收催 化剂,减压回收溶剂得中间体2或2′;催化剂B与中间体1或1′的质量比为(0.02~ 0.03):1;溶剂Ⅱ为甲醇、乙醇、丙醇中的一种,用量为中间体1或1′质量的4~ 6倍;
(3)将中间体2、硫酸及对氯苯酚于反应设备中反应,升温至110℃,并保 温12~17h后,过滤、水洗、干燥得中间体3;硫酸与中间体2的质量比为(4~ 6):1;对氯苯酚与中间体2摩尔比为(1~1.05):1;
(4)向反应设备加入中间体3、硫酸及溶剂Ⅲ,升温至90℃,滴加中间体 2′,保温1~3h,然后降温至45℃,加入硝酸氧化4~6h后,用甲醇解析、过滤、 洗涤得苯并二呋喃酮,硫酸与中间体3的质量比为(0.38~0.5):1;溶剂Ⅲ为甲 苯,二甲苯,氯苯中的一种,用量为中间体3质量的6~9倍;硝酸与中间体3 的摩尔比为(0.95~1.07):1。
优选的,催化剂A与草酰氯单烷基酯摩尔比为(1.0~2.0):1。
进一步的,所述催化剂A为三氯化铝、三氯化铁、四氯化钛、二氯化锌中 的一种。
所述的催化剂B为雷尼镍、Pd/C催化剂中的一种。
优选的,所述的草酰氯单烷基酯为草酰氯单甲酯或草酰氯单乙酯。
优选的,所述芳香烃结构如下:
其中G为H、-OCH2CH2OCOCH3、-OCH2COOC2H4OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、 -OCH(CH3)2中的一种。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明提供的苯并二呋喃酮合成工艺低成本、低危险性、低污染,工艺路线 简单无需单独提纯过程;氧化过程产生的废水含盐量仅为原工艺50%,整个工艺 过程无剧毒氰化钠废水产生;原料苯及苯酚价格仅为传统工艺中苯甲醛及对羟基 苯甲醛的10%,对氯苯酚价格仅为对苯二酚价格的50%,在保证产率的前提下 能有效控制成本。综上所述,本发明合成工艺中无剧毒三废产生,且无高含盐难 处理废水产生,生产原料价廉易得,成本远低于现有工艺,且产品总收率较高可 以达到69%,含量大于98.5%,具有极高的经济效益,适合规模化生产,具有良 好的工业应用前景。
附图说明
图1为本发明苯并二呋喃酮合成工艺示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例详述本发明,但不限制本发明的保护范围。如无特殊说 明,本发明所采用的实验方法均为常规方法,所用实验器材、材料、试剂等均可 从商业途径获得。
下述实施例中反应如下:
实施例1:
(1)在0~5℃下,向三氯化铝(92.5g,693mmol)的二氯甲烷(800g)溶 液中加入草酰氯单甲酯(73.4g,599mmol),该温度下,搅拌30分钟;向反应液 中滴加苯(39g,500mmol),滴加完毕,反应液在室温下搅拌4小时,将反应液 倒入冰水混合物中,分出有机层,水层加入二氯甲烷萃取,合并有机层,真空回 收溶剂,釜内为淡黄色粘稠液体(中间体1)(82g,收率94%);
(2)在0~5℃下,向三氯化铝(92.5g,693mmol)的二氯甲烷(800g)溶 液中加入草酰氯单甲酯(73.4g,599mmol),该温度下,搅拌30分钟;向反应液 中滴加苯丁醚(75g,500mmol)的二氯甲烷(120g)溶液,滴加完毕,反应液 在室温下搅拌3小时,将反应液倒入冰水混合物中,分出有机层,水层加入二氯 甲烷萃取,合并有机层,真空回收溶剂,釜内为淡黄色粘稠液体(中间体1′) (111g,收率92%);
(3)将中间体1(82g,470mmol)加入加氢高压反应釜中,加入甲醇(400g), Pd/C催化剂(2.05g),室温下氮气氢气分别置换三次,通入氢气加压至0.4MPa, 室温下搅拌3小时,过程中适当补充氢气保持压力,取样进行液相色谱分析,合 格后出料过滤回收催化剂,滤饼由甲醇洗涤,合并滤液与洗液进行蒸馏回收甲醇, 釜内为淡黄色粘稠液体(中间体2)(83g,收率98%);
(4)将中间体1′(111g,460mmol)加入加氢高压反应釜中,加入甲醇(600g), 雷尼镍(2.5g),室温下氮气氢气分别置换三次,通入氢气加压至0.4MPa,室温 下搅拌3小时,过程中适当补充氢气保持压力,取样进行液相色谱分析,合格后 出料过滤回收催化剂,滤饼由甲醇洗涤,合并滤液与洗液进行蒸馏回收甲醇,釜 内为淡黄色粘稠液体(中间体2′)(112g,收率98%);
(5)将中间体2(83g,460mmol)、对氯苯酚(59.3g,460mmol)加入到 78%硫酸(500g),升温至110℃搅拌3小时,加入产物晶种5g,继续保温至13 小时,过滤、水洗至中性,真空干燥得淡黄色固体,(中间体3)(102g,收率95%);
(6)将中间体3(102g,437mmol)加入反应釜,加入甲苯(400g)、78% 硫酸(40g),升温至90℃,在该温度下,滴加中间体2′(112g,450mmol)的 甲苯(400g)溶液,滴加5小时,滴加完毕,保温2小时,得中间体4,降温至 45℃向中间体4中加入硝酸(41g,438mmol,浓度68%),保温5小时,滴加 1500g甲醇,过滤,滤饼分别用甲醇、水洗涤,干燥得149g分散红356(含量 98.8%,收率81%)。
实施例2:
(1)在0~5℃下,向二氯化锌(95.2g,700mmol)的氯仿(800g)溶液中 加入草酰氯单乙酯(81.5g,599mmol),该温度下,搅拌30分钟;向反应液中滴 加苯(39g,500mmol),滴加完毕,反应液在室温下搅拌4小时,将反应液倒入 冰水混合物中,分出有机层,水层加入氯仿萃取,合并有机层,真空回收溶剂, 釜内为淡黄色粘稠液体(中间体1)(89g,收率95%);
(2)在0~5℃下,向二氯化锌(95.2g,700mmol)的氯仿(600g)溶液中 加入草酰氯单乙酯(81.5g,599mmol),该温度下,搅拌30分钟;向反应液中滴 加2-(苯氧甲基)四氢呋喃(106.6g,599mmol)的氯仿(120g)溶液,滴加完 毕,反应液在室温下搅拌3小时,将反应液倒入冰水混合物中,分出有机层,水 层加入二氯甲烷萃取,合并有机层,真空回收溶剂,釜内为淡黄色粘稠液体(中 间体1′)(154g,收率92%);
(3)将中间体1(89g,475mmol)加入加氢高压反应釜中,加入乙醇(400g), 雷尼镍(2.2g),室温下氮气氢气分别置换三次,通入氢气加压至0.4MPa,室温 下搅拌3小时,过程中适当补充氢气保持压力,取样进行液相色谱分析,合格后 出料过滤回收催化剂,滤饼由乙醇洗涤,合并滤液与洗液进行蒸馏回收甲醇,釜 内为淡黄色粘稠液体(中间体2)(90g,收率98%);
(4)将中间体1′(154g,551mmol)加入加氢高压反应釜中,加入丙醇(600g), Pd/C催化剂(3.2g),室温下氮气氢气分别置换三次,通入氢气加压至0.4MPa, 室温下搅拌3小时,过程中适当补充氢气保持压力,取样进行液相色谱分析,合 格后出料过滤回收催化剂,滤饼由丙醇洗涤,合并滤液与洗液进行蒸馏回收甲醇, 釜内为淡黄色粘稠液体(中间体2′)(155g,收率99%);
(5)将中间体2(90g,465mmol)、对氯苯酚(60.9g,473mmol)加入到 78%硫酸(500g),升温至110℃搅拌3小时,加入产物晶种5g,继续保温至13 小时,过滤、水洗至中性,真空干燥得淡黄色固体,(中间体3)(103g,收率96%);
(6)将中间体3(103g,446mmol)加入反应釜,加入二甲苯(400g)、78% 硫酸(40g),升温至90℃,在该温度下,滴加中间体2′(128g,450mmol)的 二甲苯(400g)溶液,滴加5小时,滴加完毕,保温2小时,得中间体4,降温 至45℃向中间体4中加入硝酸(42g,450mmol,浓度68%),保温5小时,滴 加1500g甲醇,过滤,滤饼分别用甲醇、水洗涤,干燥得165g分散红SBWF(含 量98.6%,收率82%)。
实施例3:
(1)在0~5℃下,向三氯化铝(95.2g,700mmol)的二氯乙烷(800g)溶 液中加入草酰氯单甲酯(73.4g,599mmol),该温度下,搅拌30分钟;向反应液 中滴加苯(39g,500mmol),滴加完毕,反应液在室温下搅拌4小时,将反应液 倒入冰水混合物中,分出有机层,水层加入二氯甲烷萃取,合并有机层,真空回 收溶剂,釜内为淡黄色粘稠液体(中间体1)(83g,收率95%);
(2)在0~5℃下,向三氯化铁(113.7g,700mmol)的二氯乙烷(600g) 溶液中加入草酰氯单甲酯(73.4g,599mmol),该温度下,搅拌30分钟;向反应 液中滴加苯丙醚(81.5g,599mmol)的二氯甲烷(120g)溶液,滴加完毕,反应 液在室温下搅拌3小时,将反应液倒入冰水混合物中,分出有机层,水层加入二 氯甲烷萃取,合并有机层,真空回收溶剂,釜内为淡黄色粘稠液体(中间体1′) (111g,收率92%);
(3)将中间体1(82g,470mmol)加入加氢高压反应釜中,加入乙醇(400g), 雷尼镍(2.2g),室温下氮气氢气分别置换三次,通入氢气加压至0.4MPa,室温 下搅拌3小时,过程中适当补充氢气保持压力,取样进行液相色谱分析,合格后 出料过滤回收催化剂,滤饼由乙醇洗涤,合并滤液与洗液进行蒸馏回收甲醇,釜 内为淡黄色粘稠液体(中间体2)(83g,收率98%);
(4)将中间体1′(111g,460mmol)加入加氢高压反应釜中,加入丙醇(600g), Pd/C催化剂(2.5g),室温下氮气氢气分别置换三次,通入氢气加压至0.4MPa, 室温下搅拌3小时,过程中适当补充氢气保持压力,取样进行液相色谱分析,合 格后出料过滤回收催化剂,滤饼由丙醇洗涤,合并滤液与洗液进行蒸馏回收甲醇, 釜内为淡黄色粘稠液体(中间体2′)(113g,收率99%);
(5)将中间体2(112g,450mmol)、对氯苯酚(58g,450mmol)加入到78% 硫酸(500g),升温至110℃搅拌3小时,加入产物晶种5g,继续保温至13小时, 过滤、水洗至中性,真空干燥得淡黄色固体,(中间体3)(102g,收率95%);
(6)将中间体3(102g,427mmol)加入反应釜,加入氯苯(400g)、78% 硫酸(40g),升温至90℃,在该温度下,滴加中间体2′(112g,450mmol)的 氯苯(400g)溶液,滴加5小时,滴加完毕,保温2小时,得中间体4,降温至 45℃向中间体4中加入硝酸(43g,460mmol,浓度68%),保温5小时,滴加 1500g甲醇,过滤,滤饼分别用甲醇、水洗涤,干燥得140g分散红356(含量 98.7%,收率81%)。
以上所述,仅为本发明创造较佳的具体实施方式,但本发明创造的保护范 围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围 内,根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在 本发明创造的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种苯并二呋喃酮类染料的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:首先以草酰氯单烷基酯、芳香烃为原料进行傅克反应制备中间体1或1′,再将中间体1、中间体1′加氢还原制备中间体2和中间体2′,中间体2与对氯苯酚的缩合产物中间体3再与中间体2′缩合反应生成中间体4,中间体4经氧化后得苯并二呋喃酮;其中芳香烃与草酰氯单烷基酯摩尔比为1:(0.8~1.2);对氯苯酚与中间体2摩尔比为(1~1.05):1;
所述中间体1结构为所述中间体1′结构为
所述中间体2结构为所述中间体2′结构为
所述中间体3结构为所述中间体4结构为
所述的草酰氯单烷基酯为草酰氯单甲酯或草酰氯单乙酯;
所述芳香烃结构如下:
其中G为H、-OCH2CH2OCOCH3、-OCH2COOC2H4OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OCH(CH3)2中的一种。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,具体步骤为:
(1)将催化剂A、溶剂Ⅰ及草酰氯单烷基酯于反应设备中在-15~50℃下反应,然后向反应体系加入芳香烃,保温3~5h后,猝灭反应,分出有机层,蒸馏回收溶剂得中间体1或1′;其中催化剂A为路易斯酸,其与草酰氯单烷基酯摩尔比为(1.0~3.0):1;所述的溶剂Ⅰ为二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷其中一种,其用量为草酰氯单烷基酯质量的8~10倍;
(2)将中间体1或1′、溶剂Ⅱ及催化剂B加入反应设备中在20~80℃下反应,控制反应温度通入氢气加压0.3~0.5Mpa保持压力至样品合格,过滤回收催化剂,减压回收溶剂得中间体2或2′;催化剂B与中间体1或1′的质量比为(0.02~0.03):1;溶剂Ⅱ为甲醇、乙醇、丙醇中的一种,用量为中间体1或1′质量的4~6倍;
(3)将中间体2、硫酸及对氯苯酚于反应设备中反应,升温至110℃,并保温12~17h后,过滤、水洗、干燥得中间体3;硫酸与中间体2的质量比为(4~6):1;
(4)向反应设备加入中间体3、硫酸及溶剂Ⅲ,升温至90℃,滴加中间体2′,保温1~3h,然后降温至45℃,加入硝酸氧化4~6h后,用甲醇解析、过滤、洗涤得苯并二呋喃酮,硫酸与中间体3的质量比为(0.38~0.5):1;溶剂Ⅲ为甲苯,二甲苯,氯苯中的一种,用量为中间体3质量的6~9倍;硝酸与中间体3的摩尔比为(0.95~1.07):1。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述催化剂A为三氯化铝、三氯化铁、四氯化钛、二氯化锌中的一种。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述催化剂A与草酰氯单烷基酯摩尔比为(1.0~2.0):1。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述的催化剂B为雷尼镍、Pd/C催化剂中的一种。
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