CN109232273A - 一种2,2＇-双（三氟甲基）-4,4＇-二氨基联苯的制备方法 - Google Patents

一种2,2＇-双（三氟甲基）-4,4＇-二氨基联苯的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种2,2＇‑双(三氟甲基)‑4,4＇‑二氨基联苯的制备方法，以间硝基三氟甲苯为原料，在无机碱水溶液中，以相转移催化剂、助催化剂及Pd/C为催化体系，芳烃作为溶剂，合成3,3＇‑双(三氟甲基)二苯肼，3,3＇‑双(三氟甲基)二苯肼在无机酸水溶液条件下，重排反应得到2,2＇‑双(三氟甲基)‑4,4＇‑二氨基联苯，所述的相转移催化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的一种或多种混合，所述的助催化剂为2,3‑二氯‑1,4‑萘醌、2‑羟基蒽醌和2,6‑二羟基蒽醌的一种或多种混合。本发明具有反应条件温和、工艺简单、产品质量及收率高、降低生产成本、环境友好、适宜连续生产等优点。

Description

一种2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯的制备方法，属于精细化工技术领域。
背景技术
2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯，是一种性能优良的材料类化工中间体产品，是合成可溶性聚酰亚胺重要原料之一，聚酰亚胺是一种耐高温聚合物，具有优良的氧化稳定性、耐化学药品性、耐辐射性能，以及良好的韧性和柔软性的聚合物，被广泛用于航空/航天、电子/电气、玻璃、汽车、船舶、电气、精密机械和自动办公机械等领域。
2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯，是合成聚酰亚胺树脂的重要原料之一，还可用于耐高温聚酰亚胺碳纤维增强复合材料，还是合成多马来酰亚胺的重要原料。聚酰亚胺通常是由芳香族二元伯胺与芳香族二元酐通过缩聚反应而获得的，并且，不同分子结构的芳香族二元伯胺与各种分子结构的芳香族二元酐反应可获得分子结构及性能各异的各种聚酰亚胺树脂，通过后加工工艺，得到满足各种性能需求的聚酰亚胺新材料，因此制备2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯的方法具有十分重要的意义。
专利CN101525294A报道的合成方法，以间硝基三氟甲苯为原料，醇和芳烃混合溶剂，在无机碱水溶液条件下，回流状态下，Zn粉还原制备3,3＇-双(三氟甲基)二苯肼，经酸化、过滤后在无机酸条件下重排反应，分液回收溶剂，对水相中和，重结晶得到2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯。该路线优点在于：所用的溶剂可回收，溶剂使用量少。缺点在于：(1)采用Zn粉还原，会产生大量三废，不够环保；(2)反应温度高，给实际生产带来了困难；(3)使用混合溶剂，操作不便利；(4)生产成本高，不利于工业化大批生产。
专利CN101337895A报道的合成方法，利用以2-溴-5-硝基三氟甲苯为原料，在过渡金属(Pd，Cu，Ni)的催化下进行偶联反应，获得2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二硝基联苯，再经Cu的氧化物或金属Pd的催化加氢获得2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯。该方法优点在于：三废少排放，利于环保。缺点在于：(1)原料2-溴-5-硝基三氟甲苯价格高，生产成本高，不利于工业化大批生产；(2)产品的纯度低，质量差，很难达到电子级聚酰亚胺要求，给工业化生产带来难度。
专利CN102417459A报道的合成方法，利用以4-硝基-3-三氟甲基苯胺与邻苯二甲酸酐为原料，甲苯为溶剂，反应生成N-(4-硝基-3-三氟甲基)邻苯二甲酰亚胺，与亚硝酸钠，氢溴酸反应生成N-(4-氨基-3-三氟甲基)邻苯二甲酰亚胺，以DMF为溶剂，铜粉催化偶联得到中间体2,2＇-双三氟甲基-4，4＇-邻苯二甲酰亚胺基联苯，最后在水合肼条件下，得到2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯。该方法缺点在于：(1)反应步骤多，工艺繁琐；(2)反应原料—水合肼，毒性大；(3)反应过程中有氨气放出，需要增加废气回收或吸收装置；(4)三废厉害，不利于环境保护；(5)由于肼类物质存在，废水处理难度大。
因此，针对2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二硝基联苯的制备，研发一种安全、环保、低成本、低能耗、操作简便、适合工业化生产的制备方法具有非常重要的价值。
发明内容
本发明针对现有技术存在的工艺繁琐，三废严重，不利于环保，产品质量低，成本高，不利于工业化生产的问题，提供了一种工艺简单、三废少、反应条件温和、产品质量及收率高、成本低、环境友好的合成2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二硝基联苯制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯的制备方法，反应路线如下：
上述路线具体步骤如下：
(a)加氢反应：在氮气保护下，以化合物Ⅱ间硝基三氟甲苯为原料，在无机碱水溶液条件下，以相转移催化剂、助催化剂及Pd/C为催化体系，芳烃作为溶剂，在压力3～10atm，温度为40～70℃，保温反应5～8h，降温，过滤，分液，得到化合物Ⅲ3,3＇-双(三氟甲基)二苯肼有机相；
其中，所述的相转移催化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的一种或多种混合，所述的助催化剂为2,3-二氯-1,4-萘醌、2-羟基蒽醌和2,6-二羟基蒽醌的一种或多种混合；
(b)重排反应：在氮气保护下，以化合物Ⅲ3,3＇-双(三氟甲基)二苯肼有机相为原料，在无机酸水溶液条件下，温度为-10～0℃，保温反应1～2h，分出水相，中和，重结晶得到化合物Ⅰ2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯。
进一步的，在步骤(a)中所述的间硝基三氟甲苯与无机碱摩尔比为1：(0.5～1.5)。
进一步的，在步骤(a)中所述的无机碱水溶液为20％～40％的氢氧化钠水溶液或20％～40％的氢氧化钾水溶液。
进一步的，在步骤(a)中所述的间硝基三氟甲苯与Pd/C的质量比为1：(0.001～0.05)；所述相转移催化剂与Pd/C的质量比为1.0～3.0：1；所述助催化剂与Pd/C的质量比为0.5～1.0：1；所述的间硝基三氟甲苯与芳烃的质量比为1:1.5～5.0。
进一步的，所述的芳烃为苯、甲苯和二甲苯中的一种或多种混合。
进一步的，在步骤(b)中所述的3,3＇-双(三氟甲基)二苯肼与无机酸摩尔比为1:1～7。
进一步的，在步骤(b)中所述的无机酸水溶液为70％～90％的硫酸水溶液。
进一步的，在步骤(a)中所述的压力优选为3-5atm，所述的温度优选为55～65℃。
进一步的，在步骤(b)中所述的温度优选为-5～0℃。
本发明的有益效果是：
(1)在碱性条件下，以相转移催化剂、助催化剂及Pd/C为催化体系，减少副产物产生，提高了中间产物3,3＇-双(三氟甲基)二苯肼纯度，从而提高最终产品的收率。
(2)中间产物3,3＇-双(三氟甲基)二苯肼及最终产品分离纯化容易，工艺简单，中间体产物无需纯化，分液后直接进行下一步酸化重排反应，酸碱中和后析出产品，再精制得到最终产品，产品总收率在50-60％，纯度可达99.9％，适合批量生产。
(3)三废排放少，反应条件温和，催化剂及溶剂均可循环利用，合成工艺简单易操作，安全，能耗小，成本较低，克服了现有技术存在的高成本、高能耗、安全系数低难以工业化生产的缺陷，从而实现连续化生产目的。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1：
在氮气保护下，以300g间硝基三氟甲苯为原料，加3g Pd/C，3g十二烷基苯磺酸钠，1.5g 2,3-二氯-1,4-萘醌，150g 25％的氢氧化钠水溶液，900g甲苯，压力为3～5atm，温度为55～65℃，保温反应5～8h，降温至20～30℃，取出物料，分液后得到1150g 3,3＇-双(三氟甲基)二苯肼甲苯溶液，纯度为95.1％。
在氮气保护下，向装有搅拌器和滴液漏斗的反应瓶中加入960g 80％的硫酸，在-5～0℃下，缓慢滴加上一步3,3＇-双(三氟甲基)二苯肼甲苯溶液，2～3h滴加完，保温1h，加水350g，升温至70～75℃，分液，水相用碱液中和pH＝7，有类白色固体析出，加500g甲苯萃取，水洗，重结晶得到2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯白色固体130.6g，纯度为99.92％，总收率：52％(理论量251.3g)。mp：180.5～181.0℃。MS(m/Z)：321(M+)，319(M-)，321，319，293，291，211，209，197，195，170，168。1H NMR(CDC13)：δ，4.0(d,J＝3.9，Hz，4H)，6.52(d，J＝6.5，Hz，2H)，6.71(d，J＝6.7，Hz，2H)，7.16(d，J＝7.2，Hz，2H)。
实施例2：
在氮气保护下，以300g间硝基三氟甲苯为原料，加1.5g Pd/C，1.5g十二烷基苯磺酸钠，0.75g 2,3-二氯-1,4-萘醌，120g 25％的氢氧化钠水溶液，800g甲苯，压力为3～5atm，温度为55～65℃，保温反应5～8h，降温至20～30℃，取出物料，分液后得到1050g 3,3＇-双(三氟甲基)二苯肼甲苯溶液，纯度为94.5％。
在氮气保护下，向装有搅拌器和滴液漏斗的反应瓶中加入800g 80％硫酸，在-5～0℃下，缓慢滴加上一步3,3＇-双(三氟甲基)二苯肼甲苯溶液，2～3h滴加完，保温1h，加水350g，升温至70～75℃，分液，水相用碱液中和pH＝7，有类白色固体析出，加500g甲苯萃取，水洗，重结晶得到2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯白色固体125.7g，纯度为99.90％，总收率：50％(理论量251.3g)。mp：180.5～181.0℃。MS(m/Z)：321(M+)，319(M-)，321，319，293，291，211，209，197，195，170，168。1H NMR(CDC13)：δ，4.0(d,J＝3.9，Hz，4H)，6.52(d，J＝6.5，Hz，2H)，6.71(d，J＝6.7，Hz，2H)，7.16(d，J＝7.2，Hz，2H)。
实施例3：
在氮气保护下，以300g间硝基三氟甲苯为原料，加4.5g Pd/C，5.0g十二烷基苯磺酸钠，2.5g 2,3-二氯-1,4-萘醌，160g 25％的氢氧化钠水溶液，900g甲苯，压力为3～5atm，温度为55～65℃，保温反应5～8h，降温至20～30℃，取出物料，分液后得到1150g 3,3＇-双(三氟甲基)二苯肼甲苯溶液，纯度为96.1％。
在氮气保护下，向装有搅拌器和滴液漏斗的反应瓶中加入85％760g硫酸，在-5～0℃下，缓慢滴加上一步3,3＇-双(三氟甲基)二苯肼甲苯溶液，2～3h滴加完，保温2h，加水350g，升温至70～75℃，分液，水相用碱液中和pH＝7，有类白色固体析出，加600g甲苯萃取，水洗，重结晶得到2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯白色固体150.6g，纯度为99.95％，总收率：60％(理论量251.3g)，mp：180.5～181.0℃。MS(m/Z)：321(M+)，319(M-)，321，319，293，291，211，209，197，195，170，168。1H NMR(CDC13)：δ，4.0(d,J＝3.9，Hz，4H)，6.52(d，J＝6.5，Hz，2H)，6.71(d，J＝6.7，Hz，2H)，7.16(d，J＝7.2，Hz，2H)。
实施例4：
在氮气保护下，以300g间硝基三氟甲苯为原料，加2.5g Pd/C，5g十二烷基苯磺酸钠，2.5g 2,3-二氯-1,4-萘醌，130g 25％的氢氧化钠水溶液，900g甲苯，压力为3～5atm，温度为55～65℃，保温反应5～8h，降温至20～30℃，取出物料，分液后得到1150g 3,3＇-双(三氟甲基)二苯肼甲苯溶液，纯度为95.5％。
在氮气保护下，向装有搅拌器和滴液漏斗的反应瓶中加入750g 85％硫酸，在-5～0℃下，缓慢滴加上一步3,3＇-双(三氟甲基)二苯肼甲苯溶液，2～3h滴加完，保温2h，加水350g，升温至70～75℃，分液，水相用碱液中和pH＝7，有类白色固体析出，加500g甲苯萃取，水洗，重结晶得到2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯白色固体140.6g，纯度为99.91％，总收率：56％(理论量251.3g)，mp：180.5～181.0℃。MS(m/Z)：321(M+)，319(M-)，321，319，293，291，211，209，197，195，170，168。1H NMR(CDC13)：δ，4.0(d,J＝3.9，Hz，4H)，6.52(d，J＝6.5，Hz，2H)，6.71(d，J＝6.7，Hz，2H)，7.16(d，J＝7.2，Hz，2H)。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯的制备方法，其特征在于，反应路线如下：
上述路线具体步骤如下：
(a)加氢反应：在氮气保护下，以化合物Ⅱ间硝基三氟甲苯为原料，在无机碱水溶液条件下，以相转移催化剂、助催化剂及Pd/C为催化体系，芳烃作为溶剂，在压力3～10atm，温度为40～70℃，保温反应5～8h，降温，过滤，分液，得到化合物Ⅲ3,3＇-双(三氟甲基)二苯肼有机相；
其中，所述的相转移催化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的一种或多种混合，所述的助催化剂为2,3-二氯-1,4-萘醌、2-羟基蒽醌和2,6-二羟基蒽醌的一种或多种混合；
(b)重排反应：在氮气保护下，以化合物Ⅲ3,3＇-双(三氟甲基)二苯肼有机相为原料，在无机酸水溶液条件下，温度为-10～0℃，保温反应1～2h，分出水相，中和，重结晶得到化合物Ⅰ2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯。
2.根据权利要求1所述的一种2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯的制备方法，其特征在于，在步骤(a)中所述的间硝基三氟甲苯与无机碱摩尔比为1：(0.5～1.5)。
3.根据权利要求1所述的一种2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯的制备方法，其特征在于，在步骤(a)中所述的无机碱水溶液为20％～40％的氢氧化钠水溶液或20％～40％的氢氧化钾水溶液。
4.根据权利要求1所述的一种2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯的制备方法，其特征在于，在步骤(a)中所述的间硝基三氟甲苯与Pd/C的质量比为1：(0.001～0.05)；所述相转移催化剂与Pd/C的质量比为1.0～3.0：1；所述助催化剂与Pd/C的质量比为0.5～1.0：1；所述的间硝基三氟甲苯与芳烃的质量比为1:1.5～5.0。
5.根据权利要求1或4所述的一种2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯的制备方法，其特征在于，所述的芳烃为苯、甲苯和二甲苯中的一种或多种混合。
6.根据权利要求1所述的一种2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中所述的3,3＇-双(三氟甲基)二苯肼与无机酸摩尔比为1:1～7。
7.根据权利要求1所述的一种2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中所述的无机酸水溶液为70％～90％的硫酸水溶液。
8.根据权利要求1所述的一种2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯的制备方法，其特征在于，在步骤(a)中所述的压力为3-5atm，所述的温度为55～65℃。
9.根据权利要求1所述的一种2,2＇-双(三氟甲基)-4,4＇-二氨基联苯的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中所述的温度为-5～0℃。
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