CN111018718A - 一种卤素取代的烷基苯胺的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种卤素取代的烷基苯胺的制备方法，具体公开了在微通道反应器中，以烷基苯胺为原料，与氢溴酸和双氧水反应、得到卤素取代的烷基苯胺的方法。本发明的技术方案通过采用模块化的微通道反应装置，提高了传质、传热效率，具有操作简单安全，产率高，三废少的特点，适合工业化生产。

Description

一种卤素取代的烷基苯胺的制备方法
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种卤素取代的烷基苯胺的制备方法。
背景技术
卤素取代的烷基苯胺是一类重要的有机化合物中间体，而其中最具有代表性的则是4-溴-2,6-二异丙基苯胺。4-溴-2,6-二异丙基苯胺是制备丁醚脲的重要中间体。丁醚脲是一种新型硫脲类高效杀虫、杀螨剂，具有触杀、胃毒、内吸和熏蒸作用，且具有一定的杀卵效果。丁醚脲低毒，对蔬菜上已产生严重抗药性的害虫具有较强的活性，可防治多种作物和观赏植物上的蚜虫、粉虱、夜蛾科害虫及害螨，市场成长性非常好。目前丁醚脲制备过程中最为常用的中间体之一就是4-溴-2,6-二异丙基苯胺。而传统的卤素取代的烷基苯胺的制备过程中存在收率低、对设备要求高、三废产生量大以及生产成本较高的问题。
根据文献报道，4-溴-2,6-二异丙基苯胺的制备方法主要有以下几种：方法一，汽巴嘉基公司在专利US4918230A中记载了以二氯乙烷或环己烷为溶剂使2,6-二异丙基苯胺盐酸盐在0℃或10℃条件下于溴素反应制备得到4-溴-2,6-二异丙基苯胺氢溴酸盐的方法；方法二，专利WO2007070040A中记载了以2,6-二异丙基苯胺为原料，选用冰醋酸作为溶剂，溴素为溴代试剂，在40℃保温2-3小时后得4-溴-2,6-二异丙基苯胺(收率42％)的方法；方法三，根据钱梦飞、杨春、王风云等2015年报道的方法，以2,6-二异丙基苯胺为原料，二氯乙烷为溶剂，采用氢溴酸和双氧水作为溴化剂，15℃保温反应1.5h，得到4-溴-2,6-二异丙基苯胺，收率87.0-89.6％。方法一中采用溴素作为溴代试剂，对反应温度要求较高、造成生产成本偏高且不利于工业化大规模生产。方法二中采用溴素作为溴代试剂，具有易挥发、毒性高的特点，操作过程中危险系数高，增加了生产过程中的危险性，并且溴素利用率低、产品收率低，造成产品成本高；同时采用冰醋酸作溶剂产生大量酸性废水；方法三中用双氧水和氢溴酸替代了溴素，降低了操作的危险性，但是滴加双氧水过程中放热过于剧烈，不易控制温度，导致该反应对温度比较敏感，反应温度过高或过低都会造成产品收率下降，同时，氢溴酸用量较大，导致大量酸性废水产生。
综上所述，传统的工艺及生产设备收率较低，因放热量大，需严格控制较低的反应温度，对反应设备要求较高且导致生产成本居高不下。因此，迫切希望有一种新的反应方法，能解决传质和传热问题、同时提高产品收率和纯度、加快反应速度、降低生产成本、简化操作。
发明内容
本发明本发明针对卤素取代的烷基苯胺生产过程中由于传统设备传质传热差而卤素单质沸点低、易挥发，氢卤酸和双氧水体系放热量大等问题，提出了一种采用微通道模块化反应装置制备卤素取代的烷基苯胺的方法。
本发明为了实现上述技术目的，提供如下技术方案：一种卤素取代的烷基苯胺的制备方法，包括如下步骤：
a)烷基苯胺与溶剂在微通道反应器混合单元中混合，进入微通道反应器溴化单元；
b)氢卤酸、氧化剂进入微通道反应器溴化单元中，反应完成后得到反应液；
c)反应液经后处理得到产物卤素取代的烷基苯胺；
进一步地，卤素为F、Cl、Br或I；烷基苯胺的烷基数量为1-4个、烷基相同或不同，任选自-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9；氢卤酸为HF、HBr、HCl或HI；
再进一步地，卤素为Cl或Br，氢卤酸为HCl、HBr，烷基苯胺为二烷基苯胺，烷基相同或不同、任选自-CH3、-C2H5、-C3H7；
再进一步地，卤素为Br，氢卤酸为HBr，烷基苯胺为2,6-二甲基苯胺、2,6-二乙基苯胺、二正丙基苯胺、2,6-二异丙基苯胺；
进一步地，步骤a)中，所述微通道反应器混合单元的温度为30-70℃；
再进一步地，所述微通道反应器混合单元的温度为30-50℃；
进一步地，步骤a)中，溶剂为二氯乙烷、二氯甲烷、环己烷、正己烷、正庚烷、辛烷、环己酮中的任一种或几种的混合物；
进一步地，步骤a)中，溶剂与烷基苯胺的质量比为2-20:1；
再进一步地，优选质量比为6-10:1；
进一步地，步骤b)中，氢卤酸与烷基苯胺的摩尔比为1-2:1；
再进一步地，优选摩尔比为1-1.2:1；
进一步地，步骤b)中，所述的氧化剂为H2O2或其水溶液；
进一步地，步骤b)中，氧化剂与烷基苯胺的摩尔比1-2:1；
再进一步地，优选摩尔比为1-1.3:1；
进一步地，步骤b)中，氢卤酸、氧化剂进入微通道反应器溴化单元后反应温度为0-70℃、反应时间为0.1-80s；
再进一步地，优选反应温度为30-50℃、反应时间为10-20s；
进一步地，步骤c)中，所述后处理具体为中和、分液。
再进一步地，步骤c)中和使用无机碱；
再进一步地，所述无机碱为无机钠盐或无机钾盐；具体可以为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾等无机钠盐或无机钾盐；具体可以使用碱溶液，其质量浓度为0.1～1mol/L。
由于采用了以上技术，本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1)通过采用模块化的微通道反应装置，使得反应产生的热量能及时地被移走、避免局部反应温度过高，使反应过程易于控制，同时提高了传质效率，反应物料混合程度高，显著提高反应速度，将间歇釜式反应所需要的2-3小时缩短至几十秒甚至几秒，使生产效率得到提升；
2)反映其中物料配比接近一比一，有效降低了原料成本，减少了生产过程中产生的废水、废气、废料，保护生态环境；
3)通过精确控温和合理的物料配比，将反应转化率提高至99.5％、产率达到98.5％以上，产品纯度高，优于传统生产卤素取代的烷基苯胺的方法。
附图说明
图1为本发明的制备卤素取代的烷基苯胺的微反应装置连接模式示意图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体的实施例对本发明进行进一步详细说明，但并不因此而限定本发明的范围。
实施例1
微通道反应器连接模式如图1所示，以导热油为换热介质制备4-溴-2,6-二异丙基苯胺，具体步骤如下：
2,6-二异丙基苯胺经过计量泵1，以0.25mL/min的流速进入混合单元(混合单元设定温度为50℃)，二氯乙烷通过计量泵2以1.51mL/min的流速泵入混合单元，混合均匀后，进入溴化单元。同时，48％氢溴酸经计量泵3，以0.15mL/min的流速进入溴化单元；50％双氧水经计量泵4，以0.08mL/min的流速进入溴化单元。溴化单元温度维持在50℃，物料停留时间约为15秒。反应产物连续进入接收罐中，经过中和分液后，有机相进入蒸馏釜中真空减压蒸馏，得到油状液体。每小时消耗2,6-二异丙基苯胺14.1g(含量97％)，获得产品19.9g，含量98.5％，收率99.1％。
实施例2
以导热油为换热介质制备4-溴-2,6-二异丙基苯胺，具体步骤如下：
2,6-二异丙基苯胺经过计量泵1，以0.25mL/min的流速进入混合单元(混合单元设定温度为50℃)，二氯乙烷通过计量泵2以1.51mL/min的流速泵入混合单元，混合均匀后，进入溴化单元。同时，48％氢溴酸经计量泵3，以0.17mL/min的流速进入溴化单元；50％双氧水经计量泵4，以0.10mL/min的流速进入溴化单元。溴化单元温度维持在50℃，物料停留时间约为15秒。反应产物连续进入接收罐中，经中和分液后，有机相进入蒸馏釜中真空减压蒸馏，得到油状液体。每小时消耗2,6-二异丙基苯胺14.1g(含量97％)，获得产品19.7g，含量98.3％，收率98.0％。
实施例3
以导热油为换热介质制备4-溴-2,6-二甲基苯胺，具体步骤如下：
2,6-二甲基苯胺经过计量泵1，以0.25mL/min的流速进入混合单元(混合单元设定温度为50℃)，环己烷通过计量泵2以3.59mL/min的流速泵入混合单元，混合均匀后，进入溴化单元。同时，48％氢溴酸经计量泵3，以0.14mL/min的流速进入溴化单元；50％双氧水经计量泵4，以0.08mL/min的流速进入溴化单元。溴化单元温度维持在50℃，物料停留时间约为18秒。反应产物连续进入接收罐，经中和分液后，有机相进入蒸馏釜中真空减压蒸馏，得到油状液体。每小时消耗2,6-二甲基苯胺14.8g(含量98％)，获得产品24.6g，含量97.0％，收率98.2％。
实施例4
以导热油为换热介质制备4-溴-2,6-二异丙基苯胺，具体步骤如下：
2,6-二异丙基苯胺经过计量泵1，以0.25mL/min的流速进入混合单元(混合单元设定温度为50℃)，正庚烷通过计量泵2以2.80mL/min的流速泵入混合单元，混合均匀后，进入溴化单元。同时，48％氢溴酸经计量泵3，以0.15mL/min的流速进入溴化单元；50％双氧水经计量泵4，以0.08mL/min的流速进入溴化单元。溴化单元温度维持在50℃，物料停留时间约为18秒。反应产物连续进入接收罐，经中和分液后，有机相进入蒸馏釜中真空减压蒸馏，得到油状液体。每小时消耗2,6-二异丙基苯胺14.1g(含量97％)，获得产品20.0g，含量97.5％，收率98.7％。
对照例
向500mL反应瓶中加入二氯乙烷(144g)、2,6＝二异丙基苯胺(12.0g，67.8mmol)，15℃保温搅拌，滴加48％氢溴酸(26.3g，155.9mmol)，0.5h滴加完毕；然后滴加双氧水(88.1mmol)，40min滴加完毕；15℃保温反应1.5h中控反应合格。滴加液碱中和至弱碱性，静置分液，有机相脱溶，得到4-溴-2,6-二异丙基苯胺16.2g，含量96.0％，收率89.6％。
上述实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围，即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卤素取代的烷基苯胺的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)烷基苯胺与溶剂在微通道反应器混合单元中混合，进入微通道反应器溴化单元；
b)氢卤酸、氧化剂进入微通道反应器溴化单元中，反应完成后得到反应液；
c)反应液经后处理得到产物卤素取代的烷基苯胺。
2.根据权利要求1所述的卤素取代的烷基苯胺的制备方法，其特征在于，卤素为F、Cl、Br或I；烷基苯胺的烷基数量为1-4个、烷基相同或不同，任选自-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9；氢卤酸为HF、HBr、HCl或HI；
优选的卤素为Cl或Br，氢卤酸为HCl、HBr，烷基苯胺为二烷基苯胺，烷基相同或不同、任选自-CH3、-C2H5、-C3H7；
优选的，卤素为Br，氢卤酸为HBr，烷基苯胺为2,6-二甲基苯胺、2,6-二乙基苯胺、二正丙基苯胺、2,6-二异丙基苯胺。
3.根据权利要求1所述的卤素取代的烷基苯胺的制备方法，其特征在于，步骤a)中，所述微通道反应器混合单元的温度为30-70℃；优选为30-50℃。
4.根据权利要求1所述的卤素取代的烷基苯胺的制备方法，其特征在于，步骤a)中，溶剂为二氯乙烷、二氯甲烷、环己烷、正己烷、正庚烷、辛烷、环己酮中的任一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的卤素取代的烷基苯胺的制备方法，其特征在于，步骤a)中，溶剂与烷基苯胺的质量比为2-20:1；优选质量比为6-10:1。
6.根据权利要求1所述的卤素取代的烷基苯胺的制备方法，其特征在于，步骤b)中，氢卤酸与烷基苯胺的摩尔比为1-2:1；优选摩尔比为1-1.2:1。
7.根据权利要求1所述的卤素取代的烷基苯胺的制备方法，其特征在于，步骤b)中，所述的氧化剂为H2O2或其水溶液。
8.根据权利要求1所述的卤素取代的烷基苯胺的制备方法，其特征在于，步骤b)中，氧化剂与烷基苯胺的摩尔比1-2:1；优选摩尔比为1-1.3:1。
9.根据权利要求1所述的卤素取代的烷基苯胺的制备方法，其特征在于，步骤b)中，氢卤酸、氧化剂进入微通道反应器溴化单元后反应温度为0-70℃、反应时间为0.1-80s；优选反应温度为30-50℃、反应时间为10-20s。
10.根据权利要求1所述的卤素取代的烷基苯胺的制备方法，其特征在于，步骤c)中，所述后处理具体为中和、分液。
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