CN108440301A - 一种制备邻硝基苄溴的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种制备邻硝基苄溴的制备方法，属于化学合成的技术领域，以邻硝基甲苯和氢溴酸、双氧水为原料，在催化剂的引发下，连续通过微通道反应器进行取代反应生成邻硝基苄溴。本发明利用微通道反应器制备邻硝基苄溴，操作简单、工序简单、大幅缩短了反应时间。

Description

一种制备邻硝基苄溴的制备方法

技术领域

本发明属于化学合成的技术领域，涉及一种制备邻硝基苄溴的制备方法。本发明利用微通道反应器制备邻硝基苄溴，操作简单、工序简单、大幅缩短了反应时间。

背景技术

吡唑醚菌酯是一种甲氧基丙烯酸酯类新型杀菌剂，为新型广谱杀菌剂，作用机理为线粒体呼吸抑制剂，使线粒体不能产生和提供细胞正常代谢所需的能量，最终导致细胞死亡。除具有优良的杀菌性能，吡唑醚菌酯能促进农作物对氮素的吸收,刺激植物更快生长。随着近年来吡唑醚菌酯需求量的增加，对其中间体的收率的研究越来越多。

邻硝基苄溴是合成吡唑醚菌酯的重要中间体，关于该中间体的报道也有许多方法，例如有文献报道采用NaBrO₃和NaBr混合物作为溴源，以二氯甲烷作为溶剂，通过滴加盐酸控制反应速度，与邻硝基甲苯在室温下反应12h，收率66％左右，参见文献Adimurthy,S.et al.Green Chem.,2008,10,232–237。该方法采用的溴代试剂昂贵，反应时间太长，收率低下，反应产生的废水含有氯化钠和溴化钠的混盐，导致废水难于处理，不适宜工业化生产。

目前国内生产工艺常采用氢溴酸和双氧水作为溴源进行邻硝基苄溴的生产。例如：国内专利CN 105693611A将催化剂AIBN、氢溴酸加入氯苯后，双滴加邻硝基甲苯和双氧水，保持在90-95℃反应，一般反应4-6小时，经后处理得到邻硝基苄溴。这种方法需用大量有机溶剂，产品含量低，收率低，反应周期长，生产成本高，环境污染大。

专利CN 103641722A以水为溶剂，加入邻硝基甲苯、溴化氢及催化剂偶氮二异丁腈和相转移剂聚乙烯醇PEG600，升温50-82℃温度后缓慢滴加双氧水，保温反应6小时左右直至红色退尽，再通过重结晶得到邻硝基苄溴，收率80％左右。该方法虽然未采用有机溶剂，避免了环境污染，但反应周期并未因相转移催化剂的加入而明显缩短反应时间，产品收率偏低。

发明内容

本发明针对邻硝基苄溴合成过程中反应周期长、产品收率和纯度低的问题，设计了一种邻硝基苄溴的制备方法，即提供一种可以使邻硝基甲苯、氢溴酸和双氧水在微通道反应器中完全反应，减少操作工序，大幅缩短反应时间，并能进一步提高目标产物邻硝基苄溴的纯度和收率的制备方法，该方法无明显“放大效应”，适合工业大生产使用。

本发明为实现其目的采用的技术方案是：

一种制备邻硝基苄溴的制备方法，以邻硝基甲苯和氢溴酸、双氧水为原料，在催化剂的引发下，连续通过微通道反应器进行取代反应生成邻硝基苄溴。

一种制备邻硝基苄溴的制备方法，包括以下步骤：

A、将邻硝基甲苯与催化剂混合后，通入到微通道反应器的第一模块内，得到混合液，所述催化剂的质量为邻硝基甲苯的0.03-0.08；

B、将双氧水溶液通入微通道反应器的第一模块内与步骤A的混合液进行混合，得到混合料液，所述邻硝基甲苯和双氧水的摩尔比为1：(0.7-1.2)；

C、将步骤B的混合料液通入到微通道反应器的第二模块内，同步将氢溴酸通入到微通道反应器的第二模块内，进行混合并反应，得到反应液，所述邻硝基甲苯和氢溴酸的摩尔比为1：(0.6-1.1)；

D、将步骤C得到的反应液继续通过微通道反应器的若干个串联的反应模块；

E、将经步骤D后的料液导出并用冷水稀释，进行淬灭反应；

F、将步骤E的反应液降温至0-10℃并保温2-3h过滤得到邻硝基苄溴

控制步骤A所述的混有催化剂的邻硝基甲苯的质量流量为7-15g/min；和/或步骤B所述的双氧水的质量流量为15-24g/min；和/或步骤C所述的氢溴酸的质量流量为20-50g/min。

控制步骤B所述的双氧水为稀释至质量百分含量为5-30％的水溶液；和/或步骤C所述的氢溴酸为稀释至质量百分含量为5-48％的水溶液。

控制步骤A中第一模块的反应温度为60-70℃；和/或步骤C中第二模块的反应温度为90-150℃；和/或步骤D中反应模块的温度为90-150℃，反应模块的数量为6-8；和/或步骤E中淬灭反应的反应温度为10-50℃。

本发明的有益效果是：

1.本发明以邻硝基甲苯、氢溴酸、双氧水为原料，在催化剂的引发下，使用微通道反应器进行反应，通过控制各原料间的配比和流量等技术条件，提高反应温度，使在微通道反应器中的原料更为充分反应，整个工艺过程可在几十秒至几分钟内完成，大幅缩短了反应时间。

2.采用微通道反应器解决了料液返混问题，避免了反应过程双氧水加入时对产生的溴素量累积，造成副产物二取代的增长问题，反应液可以直接导出淬灭后，经降温-保温、过滤后得到产品。

3.本发明的方法所采用的设备简单，操作简便，反应速度快，不存在放大效应，极大提高了操作的安全性能，节约了生产工序，提高了生产能力。邻硝基苄溴产品纯度均在99％以上，其转化率在90-95％之间。

4.本发明的方法通过采用微通道反应器进行制备兼具得到高收率、高纯度的邻硝基溴苄和无二溴代物副产物生成的效果。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图2是本发明制备的邻硝基苄溴液相含量图。

图3是对比例1制备的邻硝基苄溴液相含量图。

图4是对比例2制备的邻硝基苄溴液相含量图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

以下实施例采用Corning微通道反应器(G1型号)进行，模块型号包括G1R*F、G1R*H、G1SHH和G1SHF四种。

G1R*F：模块带有一个进口、一个出口；主要用于预热、预冷。

G1R*H：模块带有一个进口、一个出口；主要用于反应。

G1SHH：模块带有两个进口、一个出口；主要用于预热、预冷、混合；可用于反应。

G1SHF：模块带有两个进口、一个出口；常用于淬灭，可用于反应。

其中，G1SHH和G1SHF虽然有两个进口，一个出口，可以用堵头更改成一进一出。

其中，第一模块和第二模块可以是G1R*F或G1SHH；反应模块可以是G1R*H、G1SHH或G1SHF；淬灭模块可以是G1SHF。

收率＝接料时间内实际生成邻硝基苄溴的质量÷接料时间内理论生成邻硝基苄溴的质量。

纯度，即邻硝基苄溴的纯度，通过高效液相色谱面积归一法确定。

实施例1

1)将质量百分含量为99.15％的邻硝基甲苯与偶氮二异丁腈混合溶清后，以7g/min的质量流量经计量泵通入第一模块，偶氮二异丁腈是邻硝基甲苯质量的0.03；

2)将质量百分含量为5％的双氧水水溶液，以24g/min的质量流量经计量泵通入第一模块内与邻硝基甲苯和偶氮二异丁腈混合液进行混合，邻硝基甲苯和双氧水的摩尔比为1.00：0.7，第一模块控制反应温度为60℃；

3)将步骤1)和步骤2)处理过的混合料液泵入第二模块，同步将质量百分含量为5％的氢溴酸以50g/min的质量流量经计量泵通入第二模块，进行混合并反应，第二模块控制反应温度为150℃，邻硝基甲苯和氢溴酸的摩尔比为1.00：0.6；

4)将步骤3)得到的混合料液继续通过6个串联的反应模块，反应模块的温度为150℃；

5)将经步骤4)后的料液导出并用冷水稀释，控制反应体系温度为10℃，淬灭反应，接料时间20min；

6)将步骤5)的反应液在10℃保温2h后过滤、烘干得到邻硝基苄溴208.9g，收率为95.2％，纯度为99.1％。

实施例2

1)将质量百分含量为99.56％的邻硝基甲苯与过氧化苯甲酰混合溶清后，以15g/min的质量流量经计量泵通入第一模块，过氧化苯甲酰是邻硝基甲苯质量的0.08；

2)将质量百分含量为30％的双氧水水溶液，以15g/min的质量流量经计量泵通入第一模块内与邻硝基甲苯和过氧化苯甲酰混合液进行混合，邻硝基甲苯和双氧水的摩尔比为1.00：1.2，第一模块控制反应温度为70℃；

3)将步骤1)和步骤2)处理过的混合料液泵入第二模块，同步将质量百分含量为48％的氢溴酸以20g/min的质量流量经计量泵通入第二模块，进行混合并反应，第二模块控制反应温度为110℃，邻硝基甲苯和氢溴酸的摩尔比为1.00：1.1；

4)将步骤3)得到的混合料液继续通过8个串联的反应模块，反应模块的温度为110℃；

5)将经步骤4)后的料液导出并用冷水稀释，控制反应体系温度为50℃，淬灭反应，接料时间15min；

6)将步骤5)的反应液在0℃保温2.5h后过滤、烘干得到邻硝基苄溴319.0g，收率为90.3％，纯度为99.2％。

实施例3

1)将质量百分含量为99.87％的邻硝基甲苯与异丙苯过氧化氢混合溶清后，以11g/min的质量流量经计量泵通入第一模块，异丙苯过氧化氢是邻硝基甲苯质量的0.05；

2)将质量百分含量为20％的双氧水水溶液，以14g/min的质量流量经计量泵通入第一模块内与邻硝基甲苯和异丙苯过氧化氢混合液进行混合，邻硝基甲苯和双氧水的摩尔比为1.00：1.0，第一模块控制反应温度为65℃；

3)将步骤1)和步骤2)处理过的混合料液泵入第二模块，同步将质量百分含量为20％的氢溴酸以26g/min的质量流量经计量泵通入第二模块，进行混合并反应，第二模块控制反应温度为90℃，邻硝基甲苯和氢溴酸的摩尔比为1.00：0.8；

4)将步骤3)得到的混合料液继续通过7个串联的反应模块，反应模块的温度为90℃；

5)将经步骤4)后的料液导出并用冷水稀释，控制反应体系温度为30℃，淬灭反应，接料时间10min；

6)将步骤5)的反应液在5℃保温3h后过滤、烘干得到邻硝基苄溴161.3g，收率为93.3％，纯度为99.2％。

对比例1

以专利CN 105693611A的方案制备得到邻硝基苄溴，反应6h左右所得的粗品液相谱图及数据如图3和表2所示。

对比例2

以专利CN 103641722A的方案制备得到邻硝基苄溴在反应6小时左右后所得粗品进行检测，结果如下图4和表3所示。

检测本发明制备的邻硝基苄溴和对比例1、对比例2制备的邻硝基苄溴，检测结果参见图2～4及表1～3。

表1本发明制备的邻硝基苄溴参数表

表2对比例1制备的邻硝基苄溴参数表

表3对比例2制备的邻硝基苄溴参数表

由附图2和表1可以看出按本方法得到的邻硝基苄基溴含量达到99.14％，出峰时间是3.510min。由附图3和表2可知，对比例1中3.540min是邻硝基苄溴，含量约45.24％；3.815min是原料邻硝基甲苯，含量约42.80％，4.972min是二溴取代物杂质，含量约10.73％，粗品检测结果显示采用该专利方法，反应仍有大量的原料剩余，且二溴取代物杂质偏高。不仅反应不彻底，还产生大量副产物。对比例2的方法加入相转移剂聚乙烯醇PEG600，反应效果要好于对比例1结果，3.540min为邻硝基苄溴，含量为69.31％；3.813min是邻硝基甲苯，含量为24.47％，4.970min是二溴取代杂质，含量为5.67％，但仍存在较多原料剩余，二溴取代物偏高情况。

Claims (6)

1.一种制备邻硝基苄溴的制备方法，其特征在于，以邻硝基甲苯和氢溴酸、双氧水为原料，在催化剂的引发下，连续通过微通道反应器进行取代反应生成邻硝基苄溴。

2.根据权利要求1所述的一种制备邻硝基苄溴的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将邻硝基甲苯与催化剂混合后，通入到微通道反应器的第一模块内，得到混合液，所述催化剂的质量为邻硝基甲苯的0.03-0.08；

B、将双氧水溶液通入微通道反应器的第一模块内与步骤A的混合液进行混合，得到混合料液，所述邻硝基甲苯和双氧水的摩尔比为1：(0.7-1.2)；

C、将步骤B的混合料液通入到微通道反应器的第二模块内，同步将氢溴酸通入到微通道反应器的第二模块内，进行混合并反应，得到反应液，所述邻硝基甲苯和氢溴酸的摩尔比为1：(0.6-1.1)；

D、将步骤C得到的反应液继续通过微通道反应器的若干个串联的反应模块；

E、将经步骤D后的料液导出并用冷水稀释，进行淬灭反应；

F、将步骤E的反应液降温至0-10℃并保温2-3h过滤得到邻硝基苄溴。

3.根据权利要求2所述的一种制备邻硝基苄溴的制备方法，其特征在于，控制步骤A所述的混有催化剂的邻硝基甲苯的质量流量为7-15g/min；和/或步骤B所述的双氧水的质量流量为15-24g/min；和/或步骤C所述的氢溴酸的质量流量为20-50g/min。

4.根据权利要求2所述的一种制备邻硝基苄溴的制备方法，其特征在于，控制步骤B所述的双氧水为稀释至质量百分含量为5-30％的水溶液；和/或步骤C所述的氢溴酸为稀释至质量百分含量为5-48％的水溶液。

5.根据权利要求2所述的一种制备邻硝基苄溴的制备方法，其特征在于，控制步骤A中第一模块的反应温度为60-70℃；和/或步骤C中第二模块的反应温度为90-150℃；和/或步骤D中反应模块的温度为90-150℃，反应模块的数量为6-8；和/或步骤E中淬灭反应的反应温度为10-50℃。

6.根据权利要求1所述的一种制备邻硝基苄溴的制备方法，其特征在于，所述的催化剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢中的一种。