CN113214051B - 一种采用废酸套用合成2,6-二羟基甲苯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用废酸套用合成2,6‑二羟基甲苯的方法本方法。它是以3‑氯‑2‑甲基苯胺为原料，通过重氮化、水解合成中间体3‑氯‑2‑甲基苯酚，在进行碱熔、酸化以及精制过程中优化反应，本发明重点优化反应中的废酸的套用，溶剂的套用，精制方案的优化，有效提高收率，减少三废，合成2,6‑二羟基甲苯。本发明的方法大幅度降低了酸性废水的产生，更加符合环保的要求，同时有效的增加了产品的收率，产品质量达到99.0%~99.5%。

Description

一种采用废酸套用合成2,6-二羟基甲苯的方法

技术领域

本发明属于化学材料制备技术领域，特别涉及一种采用废酸套用合成2,6-二羟基甲苯的方法。

背景技术

2,6-二羟基甲苯具有很多重要的化学性质，所以在化工领域具有非常重要的应用，是不可缺少的化工原料，其应用领域包含：医药、材料、农药、染料、炸药等。

由于疫情的影响，涌现一批药物，能够有效抑制新冠病毒，而2,6-二羟基甲苯正是其中的重要中间体，有着非常关键的作用，未来市场前景也非常好。2,6-二羟基甲苯具有很好的抗氧化作用，在护肤品、靶向药方面中有着很好的作用，能够作为有效中间体进行不同产品的合成。

但是由于现阶段工艺本身的因素，生产过程中产生大量的废酸、废碱、活性炭等，导致三废处理成本高，整体收率低，且很难得到纯度大于99.0%的产品；

2,6-二羟基甲苯现在主要有以下几种合成方法：

1. 以2,6-二硝基甲苯为原料进行合成：

该路线首先以2,6-二硝基甲苯在高温高压下催化加氢得到2,6-二氨基甲苯，再用钯炭催化高温高压水解得到2,6-二羟基甲苯，硝基还原过程相对容易，但是三废多，产能低下，第二步更是高温高压下，在酸性体系反应，设备要求较高，不适合工业化放大。

2. 以4-甲基苯甲酸为初始原料进行合成

该路线反应过程中有磺化反应，强酸和强碱使用较多，后处理三废较多，污染环境，而且反应收率较低，仅约50%，不宜工业化生产。

3. 以1,3-环己二酮、甲醛以及二甲胺为初始原料进行合成

该路线使用甲醛，毒性较大，不适宜使用；过程中使用大量钯炭，价格昂贵，反应涉及加氢和脱氢过程，均有一定安全隐患。

4. 以间苯二酚为初始原料进行合成

该路线是使用间苯二酚用改良的黄鸣龙反应上醛基再还原成甲基，反应条件温和，但是收率较低，但是间苯二酚毒性较大，反应过程中有残留，脱叔丁基过程条件苛刻，副反应多，难以纯化，导致反应收率较低，不适宜工业化生产。

5. 以3-氯-2-甲基苯胺为原料进行合成

该路线收率较上述几个工艺均有所提高，但是反应过程中产生大量的废酸和废碱，精制过程中多次使用活性炭，废渣多，且收率较低，生产成本高，产能低下。

发明内容

本发明克服了在反应过程中大量废酸以及废碱的产生，在每个阶段充分套用，简化生产工艺，提供一种能够高效、高收率、高产能的生产2,6-二羟基甲苯的方法。

本方法以3-氯-2-甲基苯胺为原料，通过重氮化、水解合成中间体3-氯-2-甲基苯酚，在进行碱熔、酸化以及精制过程中优化反应，本发明重点优化反应中的废酸的套用，溶剂的套用，精制方案的优化，有效提高收率，减少三废，合成2,6-二羟基甲苯。

本发明的目的是解决2,6-二羟基甲苯合成过程中三废量大，大量废酸、废碱、废活性炭渣的产生，提高反应总收率，由常规工艺的60~65%提高至80~90%，且产品质量99.0%~99.5%。

为实现上述目的，本发明公开了如下技术内容：

一种采用废酸套用合成2,6-二羟基甲苯的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）将60~70%的硫酸水溶液与20~30% 3-氯-2-甲基苯胺成盐溶解至体系澄清，将亚硝酸钠配置成20~40%的水溶液，两股物料调整好进料比，经微通道反应器，微通道反应参数：反应温度0~20℃，反应停留时间6~20s；所述的3-氯-2-甲基苯胺与亚硝酸钠的摩尔比为1:1.05~1:1.1；在5~10℃下反应，停留时间8~10秒，反应液直接进入准备好的30~50%硫酸水溶液中，其中硫酸为重氮盐水解萃取后稀释套用，50~60℃反应2h，反应结束后，加入溶剂萃取，得到中间体3-氯-2-甲基苯酚的溶液，直接进入下一步；

其中：3-氯-2-甲基苯胺与亚硝酸钠的当量比为1:1.05~1:1.1，利用微通道反应器进行反应得到重氮液；水解反应中硫酸水溶液为前一批次水解完萃取后的硫酸水溶液，继续套用，检测硫酸的浓度为30~50%，折算硫酸当量为3.0~5.0eq，反应能够水解完全；

（2）3-氯-2-甲基苯酚的溶液，与氢氧化钠水溶液反应，得到苯酚钠盐进入高压釜，加入催化剂，升温至170~180℃，压力0.8~1.0Mpa，保温反应4h后，转移酸化釜，用回收硫酸调节pH至1~2，用2~5倍体积溶剂萃取两次，水层降温至0~5℃结晶，得到产品；成酚钠盐的过程中，使用的氢氧化钠的当量为1.0~1.5eq，催化剂为1~2%重量的氯化亚铜和1~2%重量的亚硫酸钠。

本发明进一步公开了所述的方法在提高2,6-二羟基甲苯收率降低酸性废水产生方面的应用。实验结果显示：本发明的方法大幅度降低了酸性废水的产生，更加符合环保的要求，同时在后处理用二氯乙烷萃取除杂，避免大量活性炭的使用，降低了固废的产生，并有效的增加了产品的收率，产品质量达到99.0%~99.5%。

本发明更加详细的描述如下：

以3-氯-2-甲基苯胺为初始原料，经重氮化反应，再酸性条件下水解为中间体3-氯-2-甲基苯酚，再进行高压碱熔、酸化得到产品，具体如下：

（1）将60~70%的硫酸水溶液与20~30% 3-氯-2-甲基苯胺成盐溶解至体系澄清，将亚硝酸钠配置成20~40%的水溶液，两股物料调整好进料比，经微通道反应器，微通道反应参数：反应温度0~20℃，反应停留时间6~20s；所述的3-氯-2-甲基苯胺与亚硝酸钠的摩尔比为1:1.05~1:1.1；在5~10℃下反应，停留时间8~10秒，反应液直接进入准备好的30~50%硫酸水溶液中，其中硫酸为重氮盐水解萃取后稀释套用，50~60℃反应2h，反应结束后，加入二氯乙烷萃取，得到中间体3-氯-2-甲基苯酚的溶液，直接进入下一步；

3-氯-2-甲基苯胺与亚硝酸钠的当量比为1:1.05~1:1.1，利用微通道反应器进行反应得到重氮液；微通道反应参数：反应温度0~20℃，反应停留时间6~20s

水解反应中硫酸水溶液为前一批次水解完萃取后的硫酸水溶液，继续套用，检测硫酸的浓度为30~50%，折算硫酸当量为3.0~5.0eq，反应能够水解完全。

（2）3-氯-2-甲基苯酚的溶液，与氢氧化钠水溶液反应，得到苯酚钠盐进入高压釜，加入催化剂，升温至170~180℃，压力0.8~1.0Mpa，保温反应4h后，转移酸化釜，用回收硫酸调节pH至1~2，用2~5倍体积溶剂萃取两次，水层降温至0~5℃结晶，得到产品。

成酚钠盐的过程中，使用的氢氧化钠的当量为1.0~1.5eq，催化剂为1~2%重量的氯化亚铜和1~2%重量的亚硫酸钠。

本发明主要考察了在反应过程中第一步重氮化反应至水解段，产生大量废酸，反应本身无法避免，但是考察废酸能否进行套用，能套用几次，从而减少酸性废水的排放，能用有效减少环境污染和降低三废处理成本；同时，考察反应的后处理方案，改变不断结晶，脱色造成的物料损失，从而能够有效提高产品收率，并保证产品的高质量，。

本发明的创新点在于综合考虑反应过程中使用的酸的种类和作用，均可以用硫酸，不同阶段对应不同浓度，所以前后可以套用，经过尝试可以进行6~10批次的套用，每吨减少30~40吨酸性废水，能够有效减少废水处理成本，同时使用回收溶剂进行萃取精制，代替活性炭的使用，总收率能从传统的60~65%提高至80~90%，且精制效果好，产品为白色固体，含量99.0%~99.5%。

本发明公开的使用酸回收套用方案及精制方案生产2,6-二羟基甲苯，与现有技术相比所具有的积极效果在于：

1. 大幅度降低了酸性废水的产生，节省三废处理成本，降低产品的生产成本，从而提高产品的市场竞争力.

2. 精制方案的优化能够有效增加产品的收率，活性炭吸附损失5~10%，用溶剂萃取工艺能够完全避免该步骤损失，且精制效果较好，产品质量达到99.0%~99.5%。

3.通过优化合成工艺，生产2,6-二羟基甲苯的总收率提高至80~90%，纯度≥99.0%。

具体实施方式

下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。本发明所用原料，例如3-氯-2-甲基苯胺及试剂均有市售。

实施例1

（1）配制3-氯-2-甲基苯胺硫酸盐溶液：配制7kg含量60%的硫酸溶液，加入3kg3-氯-2-甲基苯胺，30℃搅拌1h，至体系澄清；配制亚硝酸钠水溶液：称取1.5kg亚硝酸钠加至3.5kg水中，搅拌0.5h，至体系澄清，两股物料按2:1的比例进行进料，控制反应停留时间10s，反应温度15℃，反应出料后直接加至16kg40%的硫酸水溶液（其中反应第一批为新浓硫酸配制，后面为中间体合成萃取的硫酸溶液，反复使用8次）中，保温55℃反应1.5h，取样检测反应结束，加入9kg三氯甲烷萃取，分出有机相，为3-氯-2甲基苯酚的三氯甲烷溶液，直接进入下一步，水相检测硫酸浓度，直接套用至水解步骤，套用8次后，杂质富集约2%，停止套用。

（2）向8kg含量20%的氢氧化钾水溶液中加入上述3-氯-2甲基苯酚的三氯甲烷溶液，升温至40℃，搅拌2h，静置，分出水层至高压釜，加入1%重量的氯化亚铜和1%重量亚硫酸钠，氮气置换后，升温至170℃，压力约为0.85MPa，保持反应4h，取样检测，反应结束后，转移至酸化釜，用中间体合成萃取后的酸性水调节pH至2，加入10kg三氯甲烷在30℃下搅拌2h，静置分层，有机相进入回收釜蒸馏回收二氯乙烷，再加入10kg三氯甲烷在30℃下搅拌2h，静置分层，有机相暂存进行下一批次的第一次萃取，水相降温至5℃，搅拌5h，过滤，固体烘干，得到2.3kg白色固体，收率87%，含量99.3%，Mp：117~118℃。

实施例2

（1）配制3-氯-2-甲基苯胺硫酸盐溶液：配制21kg含量60%的硫酸溶液，加入9kg3-氯-2-甲基苯胺，35℃搅拌1h，至体系澄清；配制亚硝酸钠水溶液：称取4.5kg亚硝酸钠加至10.5kg水中，搅拌0.5h，至体系澄清，两股物料按2:1的比例进行进料，控制反应停留时间13s，反应温度20℃，反应出料后直接加至48kg40%的硫酸水溶液（其中反应第一批为新浓硫酸配制，后面为中间体合成萃取的硫酸溶液，反复使用6次）中，保温50℃反应1.5h，取样检测反应结束，加入21kg甲苯萃取，分出有机相，为3-氯-2甲基苯酚的甲苯溶液，直接进入下一步，水相检测硫酸浓度，直接套用至水解步骤，套用6次后，杂质富集约1.6%，停止套用。

（2）向24kg含量20%的氢氧化钾水溶液中加入上述3-氯-2甲基苯酚的二甲苯溶液，升温至50℃，搅拌3h，静置，分出水层至高压釜，加入1%重量的氯化亚铜和1%重量亚硫酸钠，氮气置换后，升温至175℃，压力约为0.90MPa，保持反应4h，取样检测，反应结束后，转移至酸化釜，用中间体合成萃取后的酸性水调节pH至2，加入30kg二甲苯在30℃下搅拌2h，静置分层，有机相进入回收釜蒸馏回收二甲苯，再加入30kg二甲苯在30℃下搅拌2h，静置分层，有机相暂存进行下一批次的第一次萃取，水相降温至5℃，搅拌5h，过滤，固体烘干，得到7.0kg白色固体，含量99.5%，收率89%，Mp：117~118℃。

实施例3

对比实验

结论

1. 本发明所述的生产工艺生产一吨产品较常规工艺少产生30~40吨酸性废水。

2. 本发明所述的后处理方案不适用活性炭，生产一吨产品较常规工艺减少~0.5吨废活性炭渣。

3. 本发明的工艺方案与常规工艺对比能够使收率提高20%以上。

实施例4

甲基异茜草素的合成：向反应釜中投入30g无水三氯化铝，12g氯化钠，升温至125℃，呈熔融状态，将5g合成的2,6-二羟基甲苯和6.8g苯酐充分混合好，缓慢加至反应瓶中，反应保持175℃，反应1h，补加30g无水三氯化铝，反应1h，反应结束后，加入250mL水和250mL浓盐酸，浓缩后，加入25mL乙酸乙酯萃取，合并有机相，浓缩得到8.4g甲异茜草素（Mp:290℃，含量98%），含量98.3%，收率82%，Mp:288~290℃。

甲基异茜草素文献报道参数：使用2,6-二羟基甲苯进行傅克酰基化合成甲基异茜草素，收率65~75%，含量98%，Mp:290℃。

结论：采用本发明方法制备的2,6-二羟基甲苯为原料合成甲基异茜草素可以得到合格的甲基异茜草素（参数与文献报道的一致）。

在详细说明的较佳实施例之后，熟悉该项技术人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围。且本发明亦不受说明书中所举实例实施方式的限制。

Claims (1)

1.一种采用废酸套用合成2,6-二羟基甲苯的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）将60~70%的硫酸水溶液与20~30% 3-氯-2-甲基苯胺成盐溶解至体系澄清，将亚硝酸钠配置成20~40%的水溶液，两股物料调整好进料比，经微通道反应器，所述的3-氯-2-甲基苯胺与亚硝酸钠的摩尔比为1:1.05~1:1.1；在5~10℃下反应，停留时间8~10秒，反应液直接进入准备好的30~50%硫酸水溶液中，其中硫酸为重氮盐水解萃取后稀释套用，50~60℃反应2h，反应结束后，加入溶剂萃取，得到中间体3-氯-2-甲基苯酚的溶解溶液，直接进入下一步；利用微通道反应器进行反应得到重氮液；水解反应中硫酸水溶液为前一批次水解完萃取后的硫酸水溶液，继续套用，检测硫酸的浓度为30~50%，折算硫酸当量为3.0~5.0eq，反应能够水解完全；

（2）3-氯-2-甲基苯酚的溶液，与氢氧化钠水溶液反应，得到苯酚钠盐进入高压釜，加入催化剂，升温至170~180℃，压力0.8~1.0Mpa，保温反应4h后，转移酸化釜，用回收硫酸调节pH至1~2，用2~5倍体积溶剂萃取两次，水层降温至0~5℃结晶，得到产品；成酚钠盐的过程中，使用的氢氧化钠的当量为1.0~1.5eq，催化剂为1~2%重量的氯化亚铜和1~2%重量的亚硫酸钠。