CN109232274B - 一种2,4-二硝基苯胺的溴化新工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种2,4‑二硝基苯胺的溴化新工艺，以双氧水和溴化钠等溴盐为溴化剂，通过在反应中加入1‑甲基‑3‑(4‑磺酸基)丁基咪唑六氟磷酸盐盐离子液体催化剂，并进行梯度升温可以有效地促进反应进行能提高反应选择性、催化反应的速率，有效地促进反应进行，提升6‑溴‑2,4‑二硝基苯胺的收率。本发明提供的方法成本低、操作简单，安全环保，易于工业化应用。

Description

一种2,4-二硝基苯胺的溴化新工艺
技术领域
本发明属于药物中间体领域，具体涉及一种2,4-二硝基苯胺的溴化新工艺。
背景技术
6-溴-2,4-二硝基苯胺分子式C6H4BrN304，分子量26203，熔点153～154℃。易升华。易溶于热水和热丙酮，溶于热乙酸。可用于生产靛系染料及某些酸性染料的中间体。可使染料本身色泽鲜明，并可增进染料的着色性和牢固性。6-溴-2,4-二硝基苯胺是一种具有开发潜力的精细化工中间体。
6-溴-2,4-二硝基苯胺的工业生产方法主要包括以下两种路线：
1)由2-溴-4,6-二硝基氯苯氨解制得
2)由2,4-二硝基苯胺与溴素反应
目前普遍采用的工艺是2,4-二硝基苯胺在酸性介质中，用溴素溴化，再用氯气或氯酸钠灯氧化置换反应太Ixia中溴素并进一步溴化，然后经过过滤、水洗、干燥方法得到固体2,4-二硝基-6-溴苯胺。此方法使用溴素作为溴化剂，溴素的腐蚀性和毒性较高，反应时与设备直接接触，对设备的材质要求较高，反应操作也较为繁琐。
虽然有最近报导了2,4-二硝基苯胺的溴化钠-双氧水法以及NBS-DMF法等溴化工艺，但依然无法满足工业需要，进而急需开发一种2,4-二硝基苯胺的溴化新工艺。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种2,4-二硝基苯胺的溴化新工艺。
本发明的目的是通过下列措施实现的：一种2,4-二硝基苯胺的溴化新工艺，该方法是向双氧水与极性溶剂组成的混合溶剂中加入1-甲基-3-(4-磺酸基)丁基咪唑六氟磷酸盐离子液体催化剂，然后同时滴加溴化钠溶液和2,4-二硝基苯胺，在离子液体催化剂的作用下，溴化钠倍双氧水氧化后和2,4-二硝基苯胺发生溴化反应，制得6-溴-2,4-二硝基苯胺溶液，反应液静置分层，分离1-甲基-3-(4-磺酸基)丁基咪唑六氟磷酸盐离子液体层和产物层，产物层用水洗涤至中性，抽干，得6-溴-2,4-二硝基苯胺粗品，加粗品重量0.5～100倍、体积百分比浓度不低于50％的乙醇浸泡0.1小时以上，抽干，低温减压干燥，得6-溴-2,4-二硝基苯胺粗结晶。
所述溴化钠溶液为浓度为40～62％，优选地，所述的水溶液浓度为48～62％。所述的溴化钠溶液加入量为2,4-二硝基苯胺重量的1～20倍，优选为3～15倍，最优选为5～10倍。
所述离子液体催化剂的用量占溴化钠和2,4-二硝基苯胺原料总量的10～20wt％。
所述离子液体催化剂1-甲基-3-(4-磺酸基)丁基咪唑六氟磷酸盐由如下方法制备：以1,4-丁烷磺酸内脂和N-甲基咪唑为原料，在乙酸乙酯存在下，于60～80℃进行反应至产生白色沉淀，滤出沉淀物并用乙酸乙酯洗涤、烘干，得到1-(3-磺酸基)丙基-3-丙基咪唑盐；将所述1-(3-磺酸基)丙基-3-丙基咪唑盐加水溶解，加入六氟磷酸于80-90℃进行反应，随后除去水份得到淡黄色黏稠状液体产物，即为1-甲基-3-(4-磺酸基)丁基咪唑六氟磷酸盐离子液体催化剂。
离子液体(IonicLiquids简称ILs)又称为室温离子液体，是室温下呈离子状态的盐类物质，具有不挥发、不氧化、强极性、对无机和有机化合物有很好的溶解性等特性，被广泛用于代替易挥发化学溶剂的环保型溶剂。1-甲基-3-丙基基咪唑六氟磷酸盐即是现有技术中已知的一种离子液体催化剂，被用于化学反应中，用于克服常规的固体酸等催化剂存在的腐蚀性强、设备投资高、副反应多、污染环境、难以循环利用、产品与反应体系难以分离等缺陷。
其中极性溶剂是甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、四氢呋喃、乙醚、二氧六环等。
其中NaBr可以替换为KBr、LiBr、溴化铵等溴盐。
其中双氧水与极性溶剂组成的混合溶剂中的极性溶剂的用量按质量百分比计为混合溶剂用量的61～99％，双氧水用量按质量百分比计为混合溶剂用量的1～39％。
其中溴化钠和2,4-二硝基苯胺的滴加时间一般为1～10小时，最好在3～8小时。
其中溴化反应分三个阶段控制，第一阶段温度为1～50℃，反应2～14小时，第二阶段温度为50～70℃，反应4～8小时，第三阶段温度为70～90℃，反应2～6小时。
本发明有益效果：
1)通过采用离子液体催化剂可使用溴化钠等溴盐作为溴化剂，避免使用强腐蚀性的溴化氢或溴素作为溴化剂，降低了对设备材质的要求，且产物易于分离，操作简便，有利于工业化生产。
2)发明人发现随着反应的进行，原料中溴浓度降低，6-溴-2,4-二硝基苯胺的生成越来越难，因为溴化反应时溴不足，从而降低6-溴-2,4-二硝基苯胺的收率，并且会增加结晶中的杂质。这时，进行梯度升温可以有效地促进反应进行，提升6-溴-2,4-二硝基苯胺的收率。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
【实施例1】
称取36.8g1,4-丁烷磺酸内脂，并量取300ml乙酸乙酯加入反应器内，装上恒压滴液漏斗、磁力搅拌器和回流冷凝管，在水浴锅中加热升温至60℃时缓慢加入24.6gN-甲基咪唑，待滴加完成后，使体系保温在80℃反应2h，至产生白色沉淀；对体系进行减压抽滤，并用乙酸乙酯洗涤滤饼，放入烘箱内100℃烘干，所得产品为1-甲基-3-(4-磺酸基)丁基咪唑盐；将所述1-甲基-3-(4-磺酸基)丁基咪唑盐加水溶解，加入六氟磷酸于80℃进行反应，随后除去水份得到淡黄色黏稠状液体产物，即为1-甲基-3-(4-磺酸基)丁基咪唑六氟磷酸盐离子液体催化剂。
【实施例2】
在装有搅拌器，温度计及恒压滴液漏斗的四口瓶中，加入150g四氢呋喃、150g质量浓度为30％的双氧水、13g1-甲基-3-(4-磺酸基)丁基咪唑六氟磷酸盐，启动搅拌装置，在50℃条件下同时滴加180g浓度为60％的溴化钠溶液及30.5g2,4-二硝基苯胺，控制滴加速度，使两者在5小时内同时滴完，保温反应约4小时后升温到60℃，保温5小时，再升温到90℃，保温3小时，制得6-溴-2,4-二硝基苯胺溶液，反应液静置分层，分离1-甲基-3-(4-磺酸基)丁基咪唑六氟磷酸盐离子液体层和产物层，产物层用水洗涤至中性，抽干，得6-溴-2,4-二硝基苯胺粗品，加粗品重量3倍、体积百分比浓度为62％的乙醇浸泡0.1小时以上，抽干，低温减压干燥，得6-溴-2,4-二硝基苯胺结晶，HPLC纯度为93％，6-溴-2,4-二硝基苯胺收率为82％。
【实施例3】
在装有搅拌器，温度计及恒压滴液漏斗的四口瓶中，加入1kg乙酸乙酯，1kg质量浓度为30％的双氧水、0.2kg1-甲基-3-(4-磺酸基)丁基咪唑六氟磷酸盐，启动搅拌装置，在50℃条件下同时滴加1.8kg浓度为50％的溴化钠溶液及0.3kg2,4-二硝基苯胺，控制滴加速度，使两者在5小时内同时滴完，保温反应约4小时后升温到60℃，保温5小时，再升温到90℃，保温3小时，制得6-溴-2,4-二硝基苯胺溶液，反应液静置分层，分离1-甲基-3-(4-磺酸基)丁基咪唑六氟磷酸盐离子液体层和产物层，产物层用水洗涤至中性，抽干，得6-溴-2,4-二硝基苯胺粗品，加粗品重量3倍、体积百分比浓度为62％的乙醇浸泡0.1小时以上，抽干，低温减压干燥，得6-溴-2,4-二硝基苯胺结晶，HPLC纯度为92％，6-溴-2,4-二硝基苯胺收率为78％。
【对比例1】
在装有搅拌器，温度计及恒压滴液漏斗的四口瓶中，加入150g四氢呋喃、150g质量浓度为30％的双氧水，启动搅拌装置，在50℃条件下同时滴加180g浓度为60％的溴化钠溶液及30.5g2,4-二硝基苯胺，控制滴加速度，使两者在5小时内同时滴完，保温反应约4小时后升温到60℃，保温5小时，再升温到90℃，保温3小时，制得6-溴-2,4-二硝基苯胺溶液，反应液静置分层，分离产物层，产物层用水洗涤至中性，抽干，得6-溴-2,4-二硝基苯胺粗品，加粗品重量3倍、体积百分比浓度为62％的乙醇浸泡0.1小时以上，抽干，低温减压干燥，得6-溴-2,4-二硝基苯胺结晶，6-溴-2,4-二硝基苯胺收率为11％。
【对比例2】
在装有搅拌器，温度计及恒压滴液漏斗的四口瓶中，加入150g四氢呋喃、150g质量浓度为30％的双氧水、13g1-甲基-3-(4-磺酸基)丁基咪唑六氟磷酸盐，启动搅拌装置，在50℃条件下同时滴加180g浓度为60％的溴化钠溶液及30.5g2,4-二硝基苯胺，控制滴加速度，使两者在5小时内同时滴完，升温到90℃，保温12小时，制得6-溴-2,4-二硝基苯胺溶液，反应液静置分层，分离1-甲基-3-(4-磺酸基)丁基咪唑六氟磷酸盐离子液体层和产物层，产物层用水洗涤至中性，抽干，得6-溴-2,4-二硝基苯胺粗品，加粗品重量3倍、体积百分比浓度为62％的乙醇浸泡0.1小时以上，抽干，低温减压干燥，得6-溴-2,4-二硝基苯胺结晶，HPLC纯度为66％，6-溴-2,4-二硝基苯胺收率为67.8％。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (12)

1.一种2,4-二硝基苯胺的溴化新工艺，其特征在于：向双氧水与极性溶剂组成的混合溶剂中加入1-甲基-3-(4-磺酸基)丁基咪唑六氟磷酸盐离子液体催化剂，然后同时滴加溴化钠溶液和2,4-二硝基苯胺，在离子液体催化剂和双氧水的作用下，溴化钠和2,4-二硝基苯胺发生溴化反应，制得6-溴-2,4-二硝基苯胺溶液，反应液静置分层，分离1-甲基-3-(4-磺酸基)丁基咪唑六氟磷酸盐离子液体层和产物层，产物层用水洗涤至中性，抽干，得6-溴-2,4-二硝基苯胺粗品，加粗品重量0.5～100倍、体积百分比浓度不低于50％的乙醇浸泡0.1小时，抽干，低温减压干燥，得6-溴-2,4-二硝基苯胺粗结晶。
2.权利要求1所述的2,4-二硝基苯胺的溴化新工艺，其特征在于：所述溴化钠溶液为浓度为40～62％。
3.根据权利要求1所述的2,4-二硝基苯胺的溴化新工艺，其特征在于，所述的溴化钠溶液加入量为2,4-二硝基苯胺重量的3～10倍。
4.根据权利要求1所述的2,4-二硝基苯胺的溴化新工艺，其特征在于，所述离子液体催化剂的用量占溴化钠和2,4-二硝基苯胺原料总量的10～20wt％。
5.根据权利要求1所述的2,4-二硝基苯胺的溴化新工艺，其特征在于，所述离子液体催化剂1-甲基-3-(4-磺酸基)丁基咪唑六氟磷酸盐由如下方法制备：以1,4-丁烷磺酸内脂和N-甲基咪唑为原料，在乙酸乙酯存在下，于60-80℃进行反应至产生白色沉淀，滤出沉淀物并用乙酸乙酯洗涤、烘干，得到1-(4-磺酸基)丁基-3-丙基咪唑盐；将所述1-(3-磺酸基)丙基-3-丙基咪唑盐加水溶解，加入六氟磷酸于80-90℃进行反应，随后除去水份得到淡黄色黏稠状液体产物，即为1-甲基-3-(4-磺酸基)丁基咪唑六氟磷酸盐离子液体催化剂。
6.根据权利要求1所述的2,4-二硝基苯胺的溴化新工艺，其特征在于：所述极性溶剂是甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、四氢呋喃、乙醚或二氧六环。
7.根据权利要求1所述的2,4-二硝基苯胺的溴化新工艺，其特征在于：所述双氧水与极性溶剂组成的混合溶剂中的极性溶剂的用量按质量百分比计为混合溶剂用量的61～99％，双氧水用量按质量百分比计为混合溶剂用量的1～39％。
8.根据权利要求1所述的2,4-二硝基苯胺的溴化新工艺，其特征在于：所述溴化钠可以替换为KBr、LiBr或溴化铵。
9.根据权利要求1所述的2,4-二硝基苯胺的溴化新工艺，其特征在于：所述溴化钠和2,4-二硝基苯胺的滴加时间为1～10小时。
10.根据权利要求1所述的2,4-二硝基苯胺的溴化新工艺，所述溴化反应分三个阶段控制，第一阶段温度为1～50℃，反应2～14小时，第二阶段温度为50～70℃，反应4～8小时，第三阶段温度为70～90℃，反应2～6小时。
11.权利要求1所述的2,4-二硝基苯胺的溴化新工艺，其特征在于：所述溴化钠溶液为浓度为48～62％。
12.根据权利要求1所述的2,4-二硝基苯胺的溴化新工艺，其特征在于：所述溴化钠和2,4-二硝基苯胺的滴加时间为3～8小时。
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