CN111072492A - 一种合成3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯的方法 - Google Patents

一种合成3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯的方法 Download PDF

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Abstract

一种合成3,4‑二氯‑2‑氨基‑5‑氟联苯的方法：底物3,4‑二氯苯胺与亚硝基硫酸经重氮化反应制备重氮盐；所得重氮盐与4‑氟苯胺经偶合反应制得产物3,4‑二氯‑2‑氨基‑5‑氟联苯；本发明反应过程中不产生需要填埋处理的氯化钠，并且具有条件温和、操作简单、原料转化率和产物选择性较高、能耗低等特点，适合工业化生产；反应产生的副产物硫酸钠为棕黄色固体，采用树脂吸附脱色，热法蒸发浓缩结晶组合工艺处理后，得到无色硫酸钠产品，整个工艺过程中，实现含硫酸钠废盐渣无害化处理及资源化利用，产出的硫酸钠产品达到工业级无水硫酸钠产品标准，既提高了经济效益，又避免了环境污染。

Description

一种合成3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯的方法
技术领域
本发明涉及一种合成3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯的新方法。
背景技术
3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯是合成联苯吡菌胺的重要中间体，英文名：3,4-dichloro-2-amino-5-fluorobiphenyl，CAS号：877197-04-9，分子式：C12H8Cl2FN，分子量：256.1。联苯吡菌胺(bixafen)是由拜耳作物科学公司开发的一种吡唑酰胺类杀菌剂，是目前增长最快的琥珀酸脱氢酶抑制剂(SDHI)类杀菌剂之一，为内吸性杀菌剂，具有广泛的杀菌谱。专用于叶面喷雾，可有效防治谷类作物上由子囊菌、担子菌和半知菌引起的重要病害。所以优化合成3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯的方法对于提高联苯吡菌胺的收率，缩短生产时间，降低反应能耗和废物排放具有重要意义。
现有技术中3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯的制备方法，主要有两条路线，路线一是以1,2-二氯苯经溴化，格氏反应，再与硼酸三甲酯反应，最后水解制得化合物3,4-二氯苯硼酸，其进一步与2-溴-4-氟苯胺经suzuki偶联得到3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯。以专利US20060116414和WO2009106234为例，该方法的主要过程如下：将镁条、部分3,4-二氯溴苯和四氢呋喃加入烧瓶中反应一段时间后降温至30℃，滴加剩余的3,4-二氯溴苯和四氢呋喃，滴加完毕后室温过夜，降温至-15℃滴加硼酸三甲酯，滴加完毕后升温至45℃反应，反应结束后降温至7℃保温，缓慢滴加盐酸，搅拌后加水处理，用二氯甲烷萃取后干燥浓缩得3,4-二氯苯硼酸(收率为83.5％)，该化合物与2-溴-4-氟苯胺在钯催化剂存在下，100℃反应3小时，最后用甲苯萃取、干燥、浓缩得3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯，收率70.1％
该方法存在如下缺点：
(1)采用钯作催化剂，价格昂贵，不利于工业化生产。
(2)合成路线较长，操作较复杂。
(3)反应中用到无水四氢呋喃，溶剂处理成本高，操作不方便，不便于工业操作。
(4)制备过程包括格氏反应，危险等级高，工业化生产存在一定的安全风险。
路线二(农药,2019,58(3):174-176.)是以3,4-二氯苯胺为起始原料，采用亚硝酸钠作为重氮化试剂，经重氮化反应、Gomberg-Bachmann反应制得3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯。该方法存在如下缺点：
亚硝酸钠作为重氮化试剂，反应过程中产生大量工业废盐氯化钠，对于副产物氯化钠，目前尚无好的处理办法，只能用填埋方式处理，填埋费用为3000～5000元/吨，这不仅仅大大增加了成本，并且会造成环境污染，所以采用亚硝酸钠进行重氮化显然是非最优化选择。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种制备3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯的新方法。
本发明的技术方案如下：
一种合成3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)底物3,4-二氯苯胺与亚硝基硫酸经重氮化反应制备重氮盐；
(2)步骤(1)所得重氮盐与4-氟苯胺经偶合反应制得产物3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯。
具体的，步骤(1)的操作方法为：
0～5℃下，将3,4-二氯苯胺、浓硫酸(98wt％)、水混合，然后在惰性气体保护下滴加亚硝基硫酸，滴完后继续反应30～45min，趁冷滤出不溶物，向滤液中加入预冷至0～5℃的氢氧化钠水溶液，搅拌10～15min，得到重氮盐(无需从体系中分离，直接用于下一步反应)；
所述3,4-二氯苯胺与亚硝基硫酸、氢氧化钠的物质的量之比为1：1～1.3：6～10；
所述浓硫酸的体积用量以3,4-二氯苯胺的质量计为1～1.5mL/g；
所述水的体积用量以3,4-二氯苯胺的质量计为2.5～3.5mL/g；
所述亚硝基硫酸作为重氮化试剂，以浓硫酸为介质，亚硝基硫酸在浓硫酸中的浓度为50～60wt％。
具体的，步骤(2)的操作方法为：
搅拌下，向预热至70～90℃的4-氟苯胺中滴加步骤(1)所得重氮盐，滴完后搅拌反应0.5～3h，之后反应液经后处理，得到产物3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯；
所述重氮盐(以底物3,4-二氯苯胺的物质的量计算)与4-氟苯胺的物质的量之比为1：10～25，优选1：10～12.5；
所述后处理的方法为：反应结束后，待反应液冷却至室温(20～30℃)，乙酸乙酯萃取，合并有机相，水洗，无水硫酸钠干燥，浓缩，减压蒸馏回收剩余的原料4-氟苯胺回用，得到目标产物。
本发明制备方法涉及的反应式如下所示：
Figure BDA0002295425210000021
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
反应过程中不产生需要填埋处理的氯化钠，并且具有条件温和、操作简单、原料转化率和产物选择性较高、能耗低等特点，适合工业化生产。反应产生的副产物硫酸钠为棕黄色固体，采用树脂吸附脱色，热法蒸发浓缩结晶组合工艺处理后，得到无色硫酸钠产品，可以用于水泥、玻璃制造工业，从而降低工业成本。整个工艺过程中，实现含硫酸钠废盐渣无害化处理及资源化利用，产出的硫酸钠产品达到工业级无水硫酸钠产品标准，既提高了经济效益，又避免了环境污染。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
(1)重氮盐的合成
向装有搅拌器的1000mL四口瓶中依次加入32.4g 3,4-二氯苯胺(200mmol)、33.0mL浓硫酸和100mL水，0℃下搅拌15min后，氮气环境下滴加60.6g亚硝基硫酸的56％硫酸溶液(210mmol)，滴完后继续反应30min，趁冷滤出不溶物。向滤液中缓慢加入预冷的200mL氢氧化钠水溶液(4mol/L)，pH约为10左右，低温搅拌10min后得到重氮盐，直接用于下一步反应。
(2)3,4-二氯-2-氨基-5氟联苯的合成
向装有搅拌器并预热至90℃的233.31g 4-氟苯胺(2.1mol)中滴加重氮盐，滴加时间控制在30min之内，剧烈搅拌反应45min，冷却，乙酸乙酯(500mL×3)萃取，合并有机相，用水洗涤3次后用无水硫酸钠干燥，浓缩，减压蒸馏除去剩余的原料4-氟苯胺回用，得到深褐色油状物41.20g，产物34.90g，收率为72.1％。
(3)硫酸钠后处理过程
将上述反应产生的工业废盐溶解于自来水或回用蒸馏水中，20～60℃条件下，在超声和搅拌的联合作用下充分溶解，得到接近饱和的盐溶液A。将盐溶液A进行两级过滤：第一级为普通过滤，去除盐溶液中不溶性物质。第二级为精密过滤，精密过滤采用微孔过滤，借助微滤膜的拦截作用将盐溶液中那些用普通过滤无法去除的细小颗粒物充分去除，得到洁净盐溶液B。采用中极性或极性大孔吸附树脂将盐溶液脱色后，将洁净溶液B通过料液雾化器送入电加热的喷雾燃烧炉中，设定炉温在750℃左右，向炉中送入热空气以保持炉膛中的氧化氛围，在此温度下将盐溶液液滴中的有机物和水蒸气不断受热分解，同时在氧化氛围下，有机物不断氧化，最终排出炉体。而干燥的液滴则形成盐的颗粒，不断沉降到燃烧炉底部，最终得到干燥的硫酸钠产品，质量为67.12g，收率为85.0％。

Claims (8)

1.一种合成3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)底物3,4-二氯苯胺与亚硝基硫酸经重氮化反应制备重氮盐；
(2)步骤(1)所得重氮盐与4-氟苯胺经偶合反应制得产物3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯。
2.如权利要求1所述合成3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯的方法，其特征在于，步骤(1)的操作方法为：
0～5℃下，将3,4-二氯苯胺、浓硫酸、水混合，然后在惰性气体保护下滴加亚硝基硫酸，滴完后继续反应30～45min，趁冷滤出不溶物，向滤液中加入预冷至0～5℃的氢氧化钠水溶液，搅拌10～15min，得到重氮盐；
所述3,4-二氯苯胺与亚硝基硫酸、氢氧化钠的物质的量之比为1：1～1.3：6～10。
3.如权利要求2所述合成3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯的方法，其特征在于，步骤(1)中所述浓硫酸的体积用量以3,4-二氯苯胺的质量计为1～1.5mL/g。
4.如权利要求2所述合成3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯的方法，其特征在于，步骤(1)中所述水的体积用量以3,4-二氯苯胺的质量计为2.5～3.5mL/g。
5.如权利要求2所述合成3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯的方法，其特征在于，步骤(1)中所述亚硝基硫酸作为重氮化试剂，以浓硫酸为介质，亚硝基硫酸在浓硫酸中的浓度为50～60wt％。
6.如权利要求1所述合成3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯的方法，其特征在于，步骤(2)的操作方法为：
搅拌下，向预热至70～90℃的4-氟苯胺中滴加步骤(1)所得重氮盐，滴完后搅拌反应0.5～3h，之后反应液经后处理，得到产物3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯；
所述重氮盐与4-氟苯胺的物质的量之比为1：10～25。
7.如权利要求6所述合成3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯的方法，其特征在于，步骤(2)中所述重氮盐与4-氟苯胺的物质的量之比为1：10～12.5。
8.如权利要求6所述合成3,4-二氯-2-氨基-5-氟联苯的方法，其特征在于，步骤(2)中所述后处理的方法为：反应结束后，待反应液冷却至室温，乙酸乙酯萃取，合并有机相，水洗，无水硫酸钠干燥，浓缩，减压蒸馏回收剩余的原料4-氟苯胺回用，得到目标产物。
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