CN112279781A - 一种对羟基苯甲腈的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对羟基苯甲腈的合成方法，包括对羟基苯胺重氮化反应形成重氮化合物，然后将重氮化合物与氯化亚铜和氰化钠反应得到对羟基苯腈的步骤。所述对羟基苯胺由对亚硝基苯酚氢气还原而得，所述对亚硝基苯酚由苯酚亚硝化而得。本发明每一步的反应温度均较低，反应条件温和，大大降低了反应动力消耗。本发明采用常规的反应釜即可进行反应，设备要求较低，投资小。本发明不使用脱水剂和填料，只用少量的催化剂，同时催化剂可以回收套用，固废量少，仅产生少量的固体催化剂，无难处理废水。
Description
技术领域
本发明涉及一种对羟基苯甲腈的合成方法，具体涉及一种反应条件温和、能耗低、成本低的对羟基苯甲腈的合成方法，属于药物合成技术领域。
背景技术
对羟基苯甲腈又名4-氰基苯酚或对氰基苯酚，是有机磷杀虫剂杀螟腈和苯腈磷的中间体，又是除草剂溴苯腈的中间体，同时也是液晶材料、香料等的中间体。
对羟基苯甲腈的合成方法比较多，生产方法基本分为以下几种：（1）对羟基苯甲酸法，利用对羟基苯甲酸、尿素、脱水剂、脱水催化剂均匀分散在惰性的高沸点溶剂中，然后在高温下反应，反应后进行过滤，滤液进行减压蒸馏，结晶得到对羟基苯甲腈；（2）对羟基苯甲醛肟法，将对羟基苯甲醛、盐酸羟胺溶于甲酸中，升温搅拌回流，然后用氢氧化钠溶液中和，过滤，水洗得产品。（3）对羟基苯甲酸甲酯法，利用对羟基苯甲酸甲酯、填料、催化剂、溶剂和水，经过固定床反应器在300-480℃反应，经过精馏操作得到产品。
CN109879778A公开了一种对羟基苯甲腈的合成方法, 其将对羟基苯甲酸、尿素、催化剂等物质均匀分散在惰性的高沸点溶剂中，然后加热至160℃～220℃，一步反应后经后处理得到对羟基苯甲腈，结晶得到对羟基苯甲腈，收率可达到92.1-96.4%，但是其反应温度较高，能耗大，设备要求高；且使用脱水剂五氧化二磷，产生大量含磷固废，限制了其工业化生产应用。
CN102249950B公开了一种对羟基苯甲腈的合成方法，其将对羟基苯甲醛和盐酸羟胺溶于在有机溶剂中，加入大量含钨催化剂，控制反应温度为80~140℃，反应时间8~12h，一步合成对羟基苯甲腈，但其产率仅为61-91%，反应过程使用大量催化剂，会产生大量固废，处理难度大，存在三废污染严重问题。
CN105418455A公开了一种对羟基苯甲腈的制备方法，其将填料、催化剂加入固定床反应器中，将进料对羟基苯甲酸甲酯溶于有机溶剂后，与水一同加入固定床反应器，控制反应器的反应温度为 300℃-480℃，反应压力为 0-0.1KPa，连续出料，经过精馏，制得对羟基苯甲腈。但是其反应温度高，能耗大，设备要求高，且使用大量的填料和催化剂，产生大量固废，限制了其工业化生产应用。
通过以上现有技术可以看出，目前的羟基苯甲腈合成工艺存在如下主要问题：
（1）高温条件下反应，然后进行精馏操作，能耗高。
（2）采用固定床反应器，对设备要求高，投资大。
（3）使用脱水剂、填料、催化剂，会产生大量的固废。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种对羟基苯甲腈的合成方法，该方法提供了新的合成工艺路线，该合成路线反应条件温和，能耗低，设备投入小，固废产生低，具有很好的工业化应用前景。
本发明具体技术方案如下：
一种对羟基苯甲腈的合成方法，该方法包括对羟基苯胺重氮化反应形成重氮化合物，然后将重氮化合物与氯化亚铜和氰化钠反应得到对羟基苯腈的步骤。
进一步的，上述方法具体包括以下步骤：
（1）将对羟基苯胺和稀盐酸混合，然后滴加亚硝酸钠溶液，滴加完毕，继续反应得到重氮化合物反应液；
（2）将氰化钠、氯化亚铜、水、甲苯混合，然后滴加上述重氮化合物反应液，滴加完毕后，继续反应制备对羟基苯甲腈；
（3）反应后，静置分液，水相用甲苯萃取，合并有机相，进行减压蒸馏，蒸出大部分溶剂，然后低温结晶，得到对羟基苯腈。
进一步的，对羟基苯胺：氯化氢：亚硝酸钠：氰化钠：氯化亚铜的摩尔比为1:3-6：1-1.4：1:0.06-0.1。
进一步的，上述步骤（1）中，稀盐酸的浓度为3-20wt%，优选为5-15%。
进一步的，上述步骤（1）中，重氮化的反应温度在-5～30℃，优选0～15℃。
进一步的，上述步骤（2）中，氰化钠、氯化亚铜、重氮化合物的反应温度在0～40℃，优选5～25℃。反应时间为1-6h，优选1.5-3.5h。
进一步的，所述对羟基苯胺可以采用现有技术中公开的方法进行制备，优选由对亚硝基苯酚氢气还原而得。
进一步的，对亚硝基苯酚氢气还原在催化剂存在下进行，所述催化剂为金属催化剂，优选为负载型金属催化剂，例如Pt、Pd、Ag、Rh、Ni等。
进一步的，对亚硝基苯酚氢气还原的步骤为：向反应釜内加入对亚硝基苯酚，溶剂甲醇和催化剂，通入氢气保持微正压，在一定温度下反应一段时间，过滤洗涤，滤液进行常压蒸馏，蒸出大部分溶剂后，放置在低温下进行重结晶，过滤干燥得到对羟基苯胺。
进一步的，对亚硝基苯酚氢气还原的反应温度为10～60℃，优选15～40℃。反应时间为1-4小时，优选为2-3小时。
进一步的，对亚硝基苯酚氢气还原的反应压力为20～100kPa，优选为30～70kPa。
进一步的，所述对亚硝基苯酚可以采用现有技术中公开的方法进行制备，优选由苯酚亚硝化而得。
进一步的，苯酚亚硝化的步骤为：将苯酚、亚硝酸钠、氢氧化钠、水配成混合液，然后滴加到酸溶液中进行亚硝化反应，得到对亚硝基苯酚。
进一步的，苯酚亚硝化反应中，苯酚、亚硝酸钠、氢氧化钠、酸的摩尔比为1:1-1.2:1:1.5-5。
进一步的，苯酚亚硝化反应中，所述酸为盐酸、硫酸、乙酸或硝酸，优选为盐酸或硫酸。酸溶液浓度为3-30wt%之间，优选5-25wt%。
进一步的，苯酚亚硝化反应中，反应温度为-5～60℃，优选5～30℃。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1、本发明以苯酚为原料，通过亚硝基化得到对亚硝基苯酚，然后将对亚硝基苯酚氢化还原得到对羟基苯胺，最后由对羟基苯胺得到对羟基苯甲腈，每一步的反应温度均较低，反应条件温和，大大降低了反应动力消耗。
2、本发明采用常规的反应釜即可进行反应，设备要求较低，投资小。
3、本发明不使用脱水剂和填料，只用少量的催化剂，同时催化剂可以回收套用，固废量少，仅产生少量的固体催化剂，无难处理废水。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行进一步说明，下述说明仅是示例性的，并不对其内容进行限制。
如无特别说明，下述百分含量均为重量百分含量。
实施例1
（1）对亚硝基苯酚的合成
称取0.1mol苯酚、0.11mol亚硝酸钠、0.1mol氢氧化钠加入四口烧瓶中，加入50g水，搅拌30min，混合均匀，得到混合液A；
称取20%硫酸溶液100g，置于冰水浴中降温至-5～10℃，后将混合液A缓慢滴加至硫酸溶液中，析出白色固体，此时控制滴加速率使反应体系温度不超过10℃，滴加结束后，保温继续搅拌30min，反应结束；
对反应后的混合液进行过滤，滤渣用水洗涤两次，干燥后得到对亚硝基苯酚11.57g；
按照上述方法，可以重复多次，制得所需量的对亚硝基苯酚；
（2）对羟基苯胺的合成
用氮气将反应釜置换三次，每次充氮气压力为0.01Mpa；
向反应釜内加入0.1mol对亚硝基苯酚，150ml甲醇和催化剂Pd 0.05g，开启搅拌；控制釜内温度为10-20℃，后向釜内通入氢气，至反应釜压力为0.05MPa，保压继续搅拌反应1.5h；
反应结束，釜内气体用氮气置换三次；反应液进行过滤，滤渣用甲醇洗涤两次，滤液进行常压蒸馏，蒸馏出120ml溶剂，剩余物放置在低温槽内（-5℃～10℃）进行结晶，搅拌结晶2h，过滤干燥得到对羟基苯胺10.61g，滤液可集中回收套用；
按照上述方法，可以重复多次，制得所需量的对羟基苯胺；
（3）对羟基苯腈的合成
取15%盐酸73g和0.1mol对羟基苯胺加入烧瓶内，开动搅拌，控制体系温度在-5～0℃，然后向其中缓慢滴加30%亚硝酸钠溶液25g，滴加时间在1h左右，滴加完毕后，保温反应0.5h，得到溶液B；
取0.1mol氰化钠、0.008mol氯化亚铜、20g水、50ml甲苯在另一烧瓶内混合，开启搅拌，控制温度在0-5℃，然后向其中滴加溶液B，滴加时间在1.5-2h，滴加完毕后，保温反应0.5-1h；
反应结束，静置进行分液，水相用25ml甲苯萃取两次，合并有机相；有机相进行减压蒸馏，脱出70ml甲苯后，进行低温结晶，结晶时间1h，后过滤、干燥，得到对羟基苯腈产品10.51g，滤液可集中回收套用。
实施例2
（1）对亚硝基苯酚的合成
称取0.1mol苯酚、0.11mol亚硝酸钠、0.1mol氢氧化钠加入四口烧瓶中，加入50g水，搅拌30min，混合均匀，得到混合液A；
称取20%硫酸溶液150g，置于冰水浴中降温至15-30℃，后将混合液A缓慢滴加至硫酸溶液中，析出白色固体，此时控制滴加速率使反应体系温度不超过30℃，滴加结束后，保温继续搅拌30min，反应结束；
对反应后的混合液进行过滤，滤渣用水洗涤两次，干燥后得到对亚硝基苯酚11.87g；
按照上述方法，可以重复多次，制得所需量的对亚硝基苯酚；
（2）对羟基苯胺的合成
用氮气将反应釜置换三次，每次充氮气压力为0.01Mpa；
向反应釜内加入0.1mol对亚硝基苯酚，150ml甲醇和催化剂Pd 0.05g，开启搅拌；控制釜内温度为30-40℃，后向釜内通入氢气，至反应釜压力为0.03MPa，保压继续搅拌反应1.5h；
反应结束，釜内气体用氮气置换三次；反应液进行过滤，滤渣用甲醇洗涤两次，滤液进行常压蒸馏，蒸馏出120ml溶剂，剩余物放置在低温槽内（-5℃～10℃）进行结晶，搅拌结晶2h，过滤干燥得到对羟基苯胺10.56g，滤液可集中回收套用；
按照上述方法，可以重复多次，制得所需量的对羟基苯胺；
（3）对羟基苯腈的合成
取15%盐酸97.5g和0.1mol对羟基苯胺加入烧瓶内，开动搅拌，控制体系温度在-5～10℃，然后向其中缓慢滴加30%亚硝酸钠溶液25g，滴加时间在1h左右，滴加完毕后，保温反应0.5h，得到溶液B；
取0.1mol氰化钠、0.008mol氯化亚铜、20g水、50ml甲苯在另一烧瓶内混合，开启搅拌，控制温度在0-10℃，然后向其中滴加溶液B，滴加时间在1.5-2h，滴加完毕后，保温反应0.5-1h；
反应结束，静置进行分液，水相用25ml甲苯萃取两次，合并有机相；有机相进行减压蒸馏，脱出70ml甲苯后，进行低温结晶，结晶时间1h，后过滤、干燥，得到对羟基苯腈产品10.68g，滤液可集中回收套用。
实施例3
（1）对亚硝基苯酚的合成
称取0.1mol苯酚、0.11mol亚硝酸钠、0.1mol氢氧化钠加入四口烧瓶中，加入50g水，搅拌30min，混合均匀，得到混合液A；
称取20%硫酸溶液200g，置于冰水浴中降温至5～20℃，后将混合液A缓慢滴加至硫酸溶液中，析出白色固体，此时控制滴加速率使反应体系温度不超过20℃，滴加结束后，保温继续搅拌30min，反应结束；
对反应后的混合液进行过滤，滤渣用水洗涤两次，干燥后得到对亚硝基苯酚12.08g；
按照上述方法，可以重复多次，制得所需量的对亚硝基苯酚；
（2）对羟基苯胺的合成
用氮气将反应釜置换三次，每次充氮气压力为0.01Mpa；
向反应釜内加入0.1mol对亚硝基苯酚，150ml甲醇和催化剂Pt 0.05g，开启搅拌；控制釜内温度为15-30℃，后向釜内通入氢气，至反应釜压力为0.07MPa，保压继续搅拌反应1.5h；
反应结束，釜内气体用氮气置换三次；反应液进行过滤，滤渣用甲醇洗涤两次，滤液进行常压蒸馏，蒸馏出120ml溶剂，剩余物放置在低温槽内（-5℃～10℃）进行结晶，搅拌结晶2h，过滤干燥得到对羟基苯胺10.69g，滤液可集中回收套用；
按照上述方法，可以重复多次，制得所需量的对羟基苯胺；
（3）对羟基苯腈的合成
取15%盐酸122g和0.1mol对羟基苯胺加入烧瓶内，开动搅拌，控制体系温度在5～15℃，然后向其中缓慢滴加30%亚硝酸钠溶液25g，滴加时间在1h左右，滴加完毕后，保温反应0.5h，得到溶液B；
取0.1mol氰化钠、0.008mol氯化亚铜、20g水、50ml甲苯在另一烧瓶内混合，开启搅拌，控制温度在10-25℃，然后向其中滴加溶液B，滴加时间在1.5-2h，滴加完毕后，保温反应0.5-1h；
反应结束，静置进行分液，水相用25ml甲苯萃取两次，合并有机相；有机相进行减压蒸馏，脱出70ml甲苯后，进行低温结晶，结晶时间1h，后过滤、干燥，得到对羟基苯腈产品10.74g，滤液可集中回收套用。
Claims (10)
1.一种对羟基苯甲腈的合成方法，其特征是：包括对羟基苯胺重氮化反应形成重氮化合物，然后将重氮化合物与氯化亚铜和氰化钠反应得到对羟基苯腈的步骤。
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征是：所述对羟基苯胺由对亚硝基苯酚氢气还原而得。
3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征是：所述对亚硝基苯酚由苯酚亚硝化而得。
4.根据权利要求1、2或3所述的合成方法，其特征是：由对羟基苯胺反应制备对羟基苯甲腈的步骤如下：
（1）将对羟基苯胺和稀盐酸混合，然后滴加亚硝酸钠溶液，滴加完毕，继续反应得到重氮化合物反应液；
（2）将氰化钠、氯化亚铜、水、甲苯混合，然后滴加上述重氮化合物反应液，滴加完毕后，继续反应制备对羟基苯甲腈；
（3）反应后，静置分液，水相用甲苯萃取，合并有机相，进行减压蒸馏，蒸出大部分溶剂，然后低温结晶，得到对羟基苯腈。
5.根据权利要求4所述的合成方法，其特征是：对羟基苯胺：氯化氢：亚硝酸钠：氰化钠：氯化亚铜的摩尔比为1:3-6：1-1.4：1:0.06-0.1。
6.根据权利要求4所述的合成方法，其特征是：稀盐酸的浓度为3-20wt%，优选为5-15%。
7.根据权利要求4所述的合成方法，其特征是：重氮化的反应温度为-5～30℃，优选为0～15℃；氰化钠、氯化亚铜、重氮化合物的反应温度为0～40℃，优选为5～25℃。
8.根据权利要求2所述的合成方法，其特征是：对亚硝基苯酚氢气还原在催化剂存在下进行，所述催化剂为金属催化剂，优选为Pt、Pd、Ag、Rh或Ni；反应温度为10～60℃，优选15～40℃；反应压力为20～100kPa，优选为30～70kPa。
9.根据权利要求3所述的合成方法，其特征是：将苯酚、亚硝酸钠、氢氧化钠、水配成混合液，然后滴加到酸溶液中进行亚硝化反应，得到对亚硝基苯酚。
10.根据权利要求9所述的合成方法，其特征是：苯酚、亚硝酸钠、氢氧化钠、酸的摩尔比为1:1-1.2:1:1.5-5；所述酸为盐酸、硫酸、乙酸或硝酸，优选为盐酸或硫酸；反应温度为-5～60℃，优选5～30℃。
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Citations (1)
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Non-Patent Citations (1)
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| JIAN QIU，ET AL.: "2,6-Difluorophenol as a Bioisostere of a Carboxylic Acid: Bioisosteric Analogues of γ-Aminobutyric Acid", 《JOURNAL OF MEDICINAL CHEMISTRY》 * |
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Denomination of invention: A synthesis method of p-hydroxybenzonitrile Effective date of registration: 20231229 Granted publication date: 20230207 Pledgee: Qingdao Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pingdu Xinhe Branch Pledgor: QINGDAO RUNNONG CHEMICAL CO.,LTD. Registration number: Y2023980075508 |