CN109776337A - 2-甲氧基-4-硝基苯胺的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种2‑甲氧基‑4‑硝基苯胺的制备方法，包括以下步骤：邻甲氧基苯胺与乙酸进行乙酰化反应，乙酰化反应过程中产生的水被排出反应体系，所得的邻甲氧基乙酰苯胺的乙酸溶液中滴加发烟硝酸进行硝化反应；硝化反应结束后加入去离子水，过滤，将所得的2‑甲氧基‑4‑硝基乙酰苯胺加入至碱溶液中进行水解反应；水解反应结束后，所得的反应液冷却后过滤，得2‑甲氧基‑4‑硝基苯胺。采用本发明的方法合成2‑甲氧基‑4‑硝基苯胺，酰化反应成本低，硝化反应选择性高，不但减少了三废排放，降低了生产成本，同时产品纯度高、收率高，具有很好的工业应用价值。

Description

2-甲氧基-4-硝基苯胺的制备方法

技术领域

本发明涉及一种精细化工产品的制备方法，特别是一种2-甲氧基-4-硝基苯胺的制备方法。

背景技术

2-甲氧基-4-硝基苯胺，黄色或黄褐色粉末，主要用于棉纤维织物的染色和印花显色，也用于制造快色素、枣红、金黄、黑等有机颜料，应用广泛，市场需求量大。

2-甲氧基-4-硝基苯胺目前报道的制备方法主要是以2-甲氧基苯胺为原料，经酰基化、硝化、水解三步反应合成。

专利CN 102382109以乙酸酐为氨基保护试剂，经乙酰化、硝化、碱性水解反应制得2-甲氧基-4-硝基苯胺，收率为93％。乙酸酐作为乙酰化试剂时会生成一分子的乙酸，乙酰基的利用率低，过量的乙酸酐回收能耗大，残留的乙酸酐会降低硝化产物的纯度。总反应式如下式1：

文献化学工业与工程,1995,12(2):37-40以光气作为氨基保护试剂，加入氯苯作溶剂，经酰化、硝化、高温水解、精制得到2-甲氧基-4-硝基苯胺,收率为79.12％。该法中光气为剧毒，水解反应需要在高温、高压下进行，大大增加了工艺危险系数，较难进行工业化生产。总反应式如下式2：

专利CN105061232以甲酸为氨基保护试剂，经甲酰化、硝化、酸性水解、中和制得2-甲氧基-4-硝基苯胺，收率为94.2％。该工艺采用甲苯作为甲酰化反应的溶剂，酰化反应残留的少量甲苯进入混酸硝化体系中会发生副反应，降低产品的质量；水解完毕后需要加入大量纯碱进行中和，成本较高。总反应式如下式3：

2-甲氧基-4-硝基苯胺也可由其他原料进行合成。文献J.Org.Chem.2015,80,7876-7883.以1,9-壬二过氧酸为氧化剂，选择性的氧化2-甲氧基-1,4-二苯胺合成了2-甲氧基-4-硝基苯胺，收率为90％。

文献Synlett,2013,44(28):652-656.以叔丁醇为还原剂，噻唑鎓盐为催化剂，可在室温下快速将1-叠氮基-2-甲氧基-4-硝基苯还原成为2-甲氧基-4-硝基苯胺，收率为66％，反应式如下式4：

文献J.Org.Chem.1996,61,2,442-443以间氨基苯甲醚为原料，氯化亚铜为催化剂，叔丁醇钾/甲氧胺为还原剂，直接氨化生成2-甲氧基-4-硝基苯胺，收率22％，反应式如下式5：

然而上述方法均存在原料成本高、收率不稳定等问题，故仍仅限于实验室研究，尚未实现工业化生成2-甲氧基-4-硝基苯胺。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高效、经济、适宜工业化生产要求的2-甲氧基-4-硝基苯胺的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种2-甲氧基-4-硝基苯胺的制备方法，依次包括以下步骤：

1)、邻甲氧基苯胺与乙酸于110～130℃乙酰化反应6～10h，乙酰化反应过程中产生的水被排出反应体系，乙酸：邻甲氧基苯胺＝2.5～5：1的摩尔比；

2)、向步骤1)得到的反应液(邻甲氧基乙酰苯胺的乙酸溶液)中滴加发烟硝酸，滴加过程中控制体系温度为0～10℃，滴加结束后(滴加时间约为1～2小时)，于0～50℃硝化反应2～4h；发烟硝酸：步骤1)的邻甲氧基苯胺＝1.2～1.4：1的摩尔比；

硝化反应结束后，向所得的硝化反应液中加入去离子水(静置至少0.5h)，过滤，滤饼为2-甲氧基-4-硝基乙酰苯胺；

备注说明：滴加发烟硝酸的过程中可通过夹套冷却使反应体系温度控制在0～10℃；

3)、将步骤2)得到的2-甲氧基-4-硝基乙酰苯胺加入至质量浓度为10～25％碱溶液中，于80～100℃水解反应2～4h；碱：步骤1)的邻甲氧基苯胺＝1.1～1.3：1的摩尔比；

水解反应结束后，所得的反应液冷却后(0～5℃)过滤，所得滤饼为2-甲氧基-4-硝基苯胺。

作为本发明的2-甲氧基-4-硝基苯胺的制备方法的改进：

步骤3)过滤所得的滤液加上补充的碱，替代步骤3)中的质量浓度为10～25％碱溶液进行下一批次的水解反应，从而实现套用；

补充的碱为步骤3)所用碱的80～85％。

作为本发明的2-甲氧基-4-硝基苯胺的制备方法的进一步改进：

所述步骤2)中，去离子水：硝化反应液＝0.2～0.6：1的质量比。

作为本发明的2-甲氧基-4-硝基苯胺的制备方法的进一步改进：

所述步骤2)过滤所得滤液经处理后回收乙酸；滤液处理所用的处理剂为无机碱(氢氧化钠等)，发烟硝酸：无机碱＝5.5～7:1的摩尔比。

作为本发明的2-甲氧基-4-硝基苯胺的制备方法的进一步改进：

所述步骤3)中的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

作为本发明的2-甲氧基-4-硝基苯胺的制备方法的进一步改进：

所述步骤1)中，乙酸：邻甲氧基苯胺＝2.5～3：1的摩尔比；酰化反应温度为110～120℃；

所述步骤2)中，发烟硝酸：步骤1)的邻甲氧基苯胺＝1.2：1的摩尔比，硝化反应温度为0～20℃，去离子水：硝化反应液＝0.3～0.4：1的质量比；

所述步骤3)中，水解反应温度为100℃。

本发明的反应式如下式6：

采用本发明的方法，经GC-MS证实，所得确为2-甲氧基-4-硝基苯胺。

本发明相对于专利CN 102382109而言，具有如下优势：

1、采用第一步乙酰化反应的反应液中包含的乙酸作为下一步硝化反应的溶剂，提高硝化反应选择性，同时避免了有机溶剂(如二氯甲烷)的使用。

2、硝化反应液的深度处理，通过处理后可回收醋酸，同时对水解反应液进行了循环套用，三废明显减少，工艺更加绿色环保。

本发明合成2-甲氧基-4-硝基苯胺的技术优势为：

1)目前尚未有文献以乙酸作为溶剂进行硝化反应来合成2-甲氧基-4-硝基苯胺；

2)乙酸价格低廉，能降低乙酰化反应成本，副产物仅为水，对环境污染小，乙酸同时又作为硝化反应的溶剂，提高硝化反应的选择性。

3)工艺涉及物料少，三废少，工艺步骤简单，产物后处理方便。

4)采用本方法合成的2-甲氧基-4-硝基苯胺产品纯度高和产率高。根据本发明方法所得到的2-甲氧基-4-硝基苯胺，经循环后最终收率可达95.3％，纯度达99％。

综上所述，采用本发明的方法合成2-甲氧基-4-硝基苯胺，酰化反应成本低，硝化反应选择性高，不但减少了三废排放，降低了生产成本，同时产品纯度高、收率高，具有很好的工业应用价值。

具体实施方法

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1、一种2-甲氧基-4-硝基苯胺的制备方法，依次进行以下步骤：

1)、取2-甲氧基苯胺123.2g(1.0mol)、乙酸150g(2.5mol)加入至500ml四口烧瓶中升温至115℃开始反应，通过反应精馏排除体系中产生的水。反应6h后，GC检测2-甲氧基苯胺已反应完毕，制得2-甲氧基乙酰苯胺的乙酸溶液，重233.7g。

2)、将步骤1)所得反应液(2-甲氧基乙酰苯胺的乙酸溶液)降温至0～10℃，然后向其滴加发烟硝酸77.2g(1.2mol，滴加用时1h)，滴加过程中控制反应体系温度为0～10℃(可通过夹套冷却实现)，滴加完毕后保温(0～10℃)2h，GC检测2-甲氧基乙酰苯胺胺已反应完毕，向所得的硝化反应液(约310.9g)中加入去离子水100g，静置0.5h后，过滤，得2-甲氧基-4-硝基乙酰苯胺236.8g以及滤液172.1g。向滤液中加入作为处理剂的氢氧化钠8.4g(0.21mol)，搅拌0.5h后进行普通蒸馏，前馏分(99～102℃的馏分)为带有少量醋酸的水，重82.3g，后馏分(116～118℃的馏分)为醋酸，经蒸馏回收醋酸62.7g。

3)、将步骤2)所得2-甲氧基-4-硝基乙酰苯胺加入200g水中，加入氢氧化钠48.0g(1.2mol)，升温至100℃后保温水解反应2h，GC检测2-甲氧基-4-硝基乙酰苯胺已反应完毕，将反应液冷却至0～5℃，过滤，所得滤饼经洗涤(300ml去离子水)、烘干(80℃烘干至恒重)得产品2-甲氧基-4-硝基苯胺159.4g，收率94.8％，GC纯度99％，初熔点为139.4℃。滤液回收，在下一批水解反应中套用。

实施例2～实施例10

保持步骤2)、步骤3)不变，改变实施例1中步骤1)中部分反应条件，其余条件等同于实施例1，分别得到实施例2～实施例10。具体工艺参数与所得结果如下表1所示：

表1

实施例11～实施例20、

保持步骤1)、3)不变，改变实施例1中步骤2)中部分反应条件，其余条件等同于实施例1，分别得到实施例11～实施例20。具体工艺参数与所得结果如下表2所示：

表2

实施例21～实施例28、

保持步骤1)2)不变，改变实施例1中步骤3)中部分反应条件，其余条件等同于实施例1，分别得到实施例21～实施例28。具体工艺参数与所得结果如下表3所示：

表3

上述实施例2～实施例28所得产物的GC纯度均为99％。

实施例29、保持步骤1)2)不变，以实施例1步骤3)回收的滤液和补加的氢氧化钠40g替代“步骤3)中的200g水+氢氧化钠48.0g”，其余等同于实施例1。

产品2-甲氧基-4-硝基苯胺160.1g，收率95.2％，GC纯度99％，初熔点为139.2℃。

实施例30、保持步骤1)2)不变，以实施例29步骤3)回收的滤液和补加的氢氧化钠40g替代“步骤3)中的200g水+氢氧化钠48.0g”，其余等同于实施例1。

产品2-甲氧基-4-硝基苯胺160.3g，收率95.3％，GC纯度99％，初熔点为139.1℃。

对比例1、

1)、取2-甲氧基苯胺123.2g(1.0mol)、甲酸115g(2.5mol)加入至500ml四口烧瓶中升温至115℃开始反应。反应5h后，GC检测2-甲氧基苯胺已反应完毕，升温至170～180℃蒸除甲酸，得2-甲氧基甲酰苯胺固体154.1g。

2)、将步骤1)所得2-甲氧基甲酰苯胺降温至0～10℃，加入乙酸120g，然后向其滴加发烟硝酸77.2g(1.3mol，滴加用时1h)，滴加过程中控制反应体系温度为0～10℃(可通过夹套冷却实现)，滴加完毕后保温(0～10℃)2h，GC检测2-甲氧基甲酰苯胺胺已反应完毕，向所得的硝化反应液(约351.3g)中加入去离子水100g，静置0.5h后，过滤，得粗硝化物244.8g。

3)、将步骤2)所得粗硝化物加入200g水中，加入氢氧化钠48.0g(1.2mol)，升温至100℃后保温水解反应2h，GC检测2-甲氧基-4-硝基甲酰苯胺已反应完毕，将反应液冷却至0～5℃，过滤，所得滤饼经洗涤(300ml去离子水)、烘干(80℃烘干至恒重)得产品2-甲氧基-4-硝基苯胺135.9g，收率80.8％，GC纯度98％，初熔点为138.8℃。

对比例2、

1)、取2-甲氧基苯胺123.2g(1.0mol)、乙酸150g(2.5mol)加入至500ml四口烧瓶中升温至115℃开始反应，通过反应精馏排除体系中产生的水。反应6h后，GC检测2-甲氧基苯胺已反应完毕，升温至170～180℃蒸除乙酸，得2-甲氧基乙酰苯胺固体165.15g。

2)、将固体2-甲氧基乙酰苯胺溶于400ml二氯甲烷中，于10～15℃条件下滴加77.2g(1.3mol)发烟硝酸，滴加完毕后升温至40-50℃，保温3h。

3)、向步骤2)所得反应液加入200g水以及48g(1.2mol)氢氧化钠，升温至60℃蒸除二氯甲烷后，继续升温至100℃保温水解反应2h，GC检测2-甲氧基-4-硝基乙酰苯胺已反应完毕，将反应液冷却至0～5℃，过滤，所得滤饼经洗涤(300ml去离子水)、烘干(80℃烘干至恒重)得产品2-甲氧基-4-硝基苯胺138.05g，收率82.1％，GC纯度99％，初熔点为138.9℃。

对比例3、

1)、取2-甲氧基苯胺123.2g(1.0mol)、乙酸150g(2.5mol)加入至500ml四口烧瓶中升温至115℃开始反应，通过反应精馏排除体系中产生的水。反应6h后，GC检测2-甲氧基苯胺已反应完毕，升温至170～180℃蒸除乙酸，得2-甲氧基乙酰苯胺固体165.14g。

2)、将固体2-甲氧基乙酰苯胺溶于400ml 98％硫酸中，于30～45℃条件下滴加于77.2g(1.3mol)发烟硝酸，滴加完毕后于45℃下保温1h后，向反应体系中缓慢加入300ml水，过滤得2-甲氧基-4-硝基乙酰苯胺。

3)、将步骤2)所得2-甲氧基-4-硝基乙酰苯胺加入至200g水中，加入48(1.2mol)g氢氧化钠，升温至100℃保温水解反应2h，GC检测2-甲氧基-4-硝基乙酰苯胺已反应完毕，将反应液冷却至0～5℃，过滤，所得滤饼经洗涤(300ml的作为洗涤剂的去离子水)、烘干(80℃烘干至恒重)得产品2-甲氧基-4-硝基苯胺141.3％g，收率86.0％，GC纯度99％，初熔点为139.0℃。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.2-甲氧基-4-硝基苯胺的制备方法，其特征是依次包括以下步骤：

1)、邻甲氧基苯胺与乙酸于110～130℃乙酰化反应6～10h，乙酰化反应过程中产生的水被排出反应体系；乙酸：邻甲氧基苯胺＝2.5～5：1的摩尔比；

2)、向步骤1)得到的反应液中滴加发烟硝酸，滴加过程中控制体系温度为0～10℃，滴加结束后，于0～50℃硝化反应2～4h；发烟硝酸：步骤1)的邻甲氧基苯胺＝1.2～1.4：1的摩尔比；

硝化反应结束后，向所得的硝化反应液中加入去离子水，过滤，滤饼为2-甲氧基-4-硝基乙酰苯胺；

3)、将步骤2)得到的2-甲氧基-4-硝基乙酰苯胺加入至质量浓度为10～25％碱溶液中，于80～100℃水解反应2～4h；碱：步骤1)的邻甲氧基苯胺＝1.1～1.3：1的摩尔比；

水解反应结束后，所得的反应液冷却后过滤，所得滤饼为2-甲氧基-4-硝基苯胺。

2.根据权利要求1所述的2-甲氧基-4-硝基苯胺的制备方法，其特征是：

步骤3)过滤所得的滤液加上补充的碱，替代步骤3)中的质量浓度为10～25％碱溶液进行下一批次的水解反应，从而实现套用；

补充的碱为步骤3)所用碱的80～85％。

3.根据权利要求1或2所述的2-甲氧基-4-硝基苯胺的制备方法，其特征是：

所述步骤2)中，去离子水：硝化反应液＝0.2～0.6：1的质量比。

4.根据权利要求3所述的2-甲氧基-4-硝基苯胺的制备方法，其特征是：

所述步骤2)过滤所得滤液经处理后回收乙酸。

5.根据权利要求4所述的2-甲氧基-4-硝基苯胺的制备方法，其特征是：

所述步骤2)中滤液处理所用的处理剂为无机碱，发烟硝酸：无机碱＝5.5～7:1的摩尔比。

6.根据权利要求1或2所述的2-甲氧基-4-硝基苯胺的制备方法，其特征是：

所述步骤3)中的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

7.根据权利要求1～6任一所述的2-甲氧基-4-硝基苯胺的制备方法，其特征是：

所述步骤1)中，乙酸：邻甲氧基苯胺＝2.5～3：1的摩尔比；酰化反应温度为110～120℃；

所述步骤2)中，发烟硝酸：步骤1)的邻甲氧基苯胺＝1.2：1的摩尔比，硝化反应温度为0～20℃，去离子水：硝化反应液＝0.3～0.4：1的质量比；

所述步骤3)中，水解反应温度为100℃。