CN114436864A - 一种2-甲基-5氨基苯酚的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种2‑甲基‑5氨基苯酚的制备方法，包括以下步骤：(1)苯甲醇和3‑氯‑4‑甲基硝基苯在强碱存在下，在溶剂中发生亲核取代反应，制得中间产物，强碱中的氢氧根离子、苯甲醇和3‑氯‑4‑甲基硝基苯的摩尔比为1:(1.0～1.1):(0.5～1)，反应温度为10～20℃；(2)加氢还原反应：将步骤(1)反应制备的中间产物经加氢还原制得2‑甲基‑5氨基苯酚粗品，反应温度为50～75℃，氢气压力为0.7～1.0Mpa；(3)纯化：2‑甲基‑5氨基苯酚的粗品经过脱色后重结晶得到高纯度2‑甲基‑5氨基苯酚。采用本发明涉及的方法，在提高产品质量品质的同时减少了环境污染、降低成本、操作简单、反应条件温和，使产品生产清洁化、环保化，更适合大批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及属于化学材料制备技术领域，尤其涉及一种2-甲基-5氨基苯酚的制备方法。
背景技术
2-甲基-5氨基苯酚是一种重要的化工原料，被广泛应用于合成树脂、颜料、染料、医药、农药、农用化学品、感光材料和炸药等多个领域，也因其具有良好的消毒杀菌功能，近些年来也被大量应用于洗发水、护肤品等产品中。
上个世纪八十年代，人们就开始研究2-甲基-5氨基苯酚的合成方法，到目前为止2-甲基-5氨基苯酚的合成方法包括以下4种：
1、以2-甲基-5-硝基苯胺起始原料，先与硫酸成盐，再发生重氮化反应，重氮盐经过水解制备2-甲基-5-硝基苯酚，2-甲基-5-硝基苯酚再经过硝基还原制备目标产物2-甲基-5氨基苯酚。合成路线如下：
该路线经过三步反应合成目标产物，起始原料较便宜，但重氮水解步骤会产生大量的氧化副产物，导致反应总收率偏低，同时会产生大量的废酸，对环境的污染较为严重。
2、以间氨基苯酚为起始原料，先经过氨基酰胺化保护反应，再经过曼尼希反应生成中间产物N-(4-二甲氨基甲基-3-羟基苯)乙酰胺，最终经过“一锅法”脱酰胺保护及加氢还原脱二甲胺得到目标产物2-甲基-5氨基苯酚。合成路线如下：
该路线合成过程中使用的原辅料较多，反应总收率偏低，制造产品的原材料成本高，同时反应过程中产生大量的三废，该工艺不具备产业化价值。
3、以对甲基苯胺为起始原料，先经过氟化反应，再经过水解反应制备目标产物2-甲基-5氨基苯酚。合成路线如下：
该路线起始原料便宜易得，但氟化反应使用了价格昂贵的含氟试剂，使得产品的制造成本上升，同时反应过程产生大量含氟废水，该工艺不适宜工业化生产。
4、以3-氯-4-甲基苯胺为起始原料，经高温水解一步反应制备2-甲基-5氨基苯酚。合成路线如下：
该路线反应步骤繁多，起始原料价格较高，反应需要高压高温条件下进行，对设备及工艺操作要求高，同时反应后处理过程中产生大量高盐、高COD废水。
发明内容
本发明提供一种2-甲基-5氨基苯酚的制备方法，以解决现有技术中制备2-甲基-5氨基苯酚时副产物较多、经济价值低、产生三废多和制得的产物收率纯度低等问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
本发明涉及一种2-甲基-5氨基苯酚的制备方法，包括以下步骤：
(1)亲核取代反应：苯甲醇和3-氯-4-甲基硝基苯在强碱存在下，在溶剂中发生亲核取代反应，制得中间产物，强碱中的氢氧根离子、苯甲醇和3-氯-4-甲基硝基苯的摩尔比为1:(1.0～1.1):(0.5～1)，反应温度为10～20℃；
(2)加氢还原反应：将步骤(1)反应制备的中间产物经加氢还原制得2-甲基-5氨基苯酚粗品，反应温度为50～75℃，氢气压力为0.7～1.0Mpa；
(3)纯化：2-甲基-5氨基苯酚的粗品经过脱色后重结晶得到高纯度2-甲基-5氨基苯酚。
本发明合成路线如下：
优选地，步骤(1)中的溶剂为甲苯，强碱、苯甲醇在甲苯中反应生成水，反应后升温至回流通过分水器分离出反应物料中的水，再向反应物料中滴加3-氯-4-甲基硝基苯的甲苯溶液，制得中间产物。
优选地，步骤(1)中，强碱中的氢氧根离子、苯甲醇和3-氯-4-甲基硝基苯的摩尔比为1:1:(0.5～1)，步骤(2)中，还原反应的温度范围为70～75℃，氢气压力范围为0.9～1.0MPa。
优选地，滴加3-氯-4-甲基硝基苯的甲苯溶液结束后维持温度10～15℃反应3小时。
优选地，步骤(1)中的亲核取代反应结束后，采用HPLC中控分析反应物料，当反应物料中原料3-氯-4甲基硝基苯含量＜1.0％时反应合格，然后将反应物料降温至0～5℃保温1.0小时析出晶体中间产物，过滤洗涤中间产物。
优选地，步骤(2)中，将步骤(1)制得的中间产物置于反应釜中，再加入95％乙醇溶液、催化剂，密闭反应釜，对反应釜内氮气置换三次、氢气置换三次，而后通入氢气还原。如此可以排空反应釜内的空气，避免空气中的氧气等气体对反应造成影响。
优选地，还原反应后维持氢气压力0.7～1.0Mpa、反应温度50～75℃1小时，然后取样HPLC中控分析，当中间产物＜0.5％时，反应合格结束。
优选地，步骤(2)中，还原反应结束后，将反应釜内温度降温至20～25℃，放空反应釜内氢气，用氮气置换三次，将反应釜内反应物料经过滤、减压蒸馏后得到2-甲基-5氨基苯酚粗品。过滤出的固体为催化剂，蒸馏出的液体为乙醇溶液，两者均可回收，避免浪费与污染。
优选地，所述的强碱为氢氧化钾或者氢氧化钠，所述的催化剂为钯碳或者雷尼镍。
优选地，步骤(3)中，将2-甲基-5氨基苯酚粗品溶于45％乙醇水溶液中脱色后降温析晶，制得高纯度的2-甲基-5氨基苯酚。
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明所涉及的2-甲基-5氨基苯酚的制备方法，以3-氯-4-甲基苯胺为起始原料，3-氯-4-甲基苯胺价格相对较低，具有良好的经济性，且最终制得的2-甲基-5氨基苯酚收率在84.3％以上，纯度在99.89％以上，收率和纯度均优于市面上其他同类生产方法。
2、本发明所涉及的方法反应过程温和，无需在高温高压环境下进行，对反应设备的要求不高，且反应过程操作简单安全，适合大批量生产。
3、本发明所涉及的方法在制作过程中的副产物主要为亲核取代反应中生成的氯化盐，不会有大量的三废产生，清洁环保。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
(1)亲核取代反应。称量22.00g(0.55mol)氢氧化钠、59.40g(0.55mol)苯甲醇(亲核试剂)、200.00g甲苯加入四口瓶中进行混合反应，升温至回流通过分水器中分离出其中的水，后将反应物料温度降温至10～20℃，滴加入3-氯-4甲基硝基苯(85.75g/0.50mol)的甲苯溶液，滴加过程控制反应温度保持在10～20℃，滴加过程中反应物料内有红色固体生成，滴加结束后维持釜内温度10～20℃反应3.0小时，取样反应物料用于HPLC(高效液相色谱)中控分析，当反应物料中原料3-氯-4甲基硝基苯含量＜1.0％时反应合格，然后将反应物料降温至0～5℃保温析晶1.0h，保温析晶后过滤，滤饼用300ml水洗涤，得到鲜红色固体，即中间产物。
(2)加氢还原反应。将第(1)步反应制得的中间产物加入1000ml反应釜中，再加入400g95％乙醇、5.0g5％钯碳，密闭反应釜，对反应釜内氮气置换三次、氢气置换三次，然后将反应釜内温度提升至50～55℃，开始通氢气加氢，加氢过程保持反应釜内温度50～55℃，氢气压力0.7～0.8Mpa；反应结束后，维持反应釜内氢气压力0.7～0.8Mpa，温度55～60℃保温反应1.0h，取样HPLC中控分析，当中间产物含量＜0.5％时反应合格，然后将反应釜内温度降温至20～25℃，放空反应釜内氢气，通入氮气置换三次，将反应釜内料液过滤回收催化剂，滤液减压蒸馏(控制蒸馏温度＜40.0℃，压力＜0.09Mpa)回收溶剂，得到2-甲基-5氨基苯酚粗品。
(3)纯化。将2-甲基-5氨基苯酚粗品溶于240.0g45％乙醇水溶液中脱色后降温至0～5℃析晶，得到2-甲基-5氨基苯酚精制品52.3g，总收率85.0％，纯度99.93％。
实施例2
(1)亲核取代反应。称量32.42g(0.55mol)95％氢氧化钾、59.40g(0.55mol)苯甲醇(亲核试剂)、200.00g甲苯加入四口瓶中，升温至回流后通过分水器中分离出其中的水，后将反应物料温度降温至10～20℃，滴加入3-氯-4甲基硝基苯(85.75g/0.50mol)的甲苯溶液，滴加过程控制反应温度保持在10～20℃，滴加过程中反应物料内有红色固体生成，滴加结束后维持釜内温度10～20℃反应3.0小时，取样用于HPLC(高效液相色谱)中控分析，当反应液中原料3-氯-4甲基硝基苯含量＜1.0％时反应合格，然后将反应物料降温至0～5℃保温析晶1.0h，保温析晶后过滤，滤饼用300ml水洗涤，得到鲜红色固体，即中间产物。
(2)加氢还原反应。将第(1)步反应制得的中间产物加入1000ml反应釜中，再加入400g95％乙醇、5.0g5％钯碳，密闭反应釜，对反应釜内氮气置换三次、氢气置换三次，然后将反应釜内温度提升至60～65℃，开始通氢气加氢，加氢过程保持反应釜内温度为60～65℃，氢气压力为0.7～0.8Mpa；反应结束后，维持反应釜内氢气压力在0.7～0.8Mpa范围，温度在55～60℃范围保温反应1.0h，取样用于HPLC中控分析，当中间产物含量＜0.5％时反应合格，然后将反应釜内温度降温至20～25℃，放空反应釜内氢气，通入氮气置换三次，将反应釜内料液过滤回收催化剂，滤液减压蒸馏(控制蒸馏温度＜40.0℃，压力＜0.09Mpa)回收溶剂，得到2-甲基-5氨基苯酚粗品。
(3)纯化。将2-甲基-5氨基苯酚粗品溶于240.0g45％乙醇水溶液中脱色后降温至0～5℃析晶，得到2-甲基-5氨基苯酚精制品53.9g，总收率87.6.0％，纯度99.91％。
实施例3
(1)亲核取代反应。称量22.00g(0.55mol)氢氧化钠、59.40g(0.55mol)苯甲醇(亲核试剂)、200.00g甲苯加入四口瓶中，升温至回流后通过分水器中分离出其中的水，后将反应物料温度降温至10～20℃℃，滴加入3-氯-4甲基硝基苯(85.75g/0.50mol)的甲苯溶液，滴加过程控制反应温度保持在10～20℃，滴加过程中反应物料内有红色固体生成，滴加结束后维持釜内温度10～20℃℃反应3.0小时，取样用于HPLC(高效液相色谱)中控分析，当反应液中原料3-氯-4甲基硝基苯含量＜1.0％时反应合格，然后将反应物料降温至0～5℃保温析晶1.0h，保温析晶后过滤，滤饼用300ml水洗涤，得到鲜红色固体，即中间产物。
(2)加氢还原反应。将第(1)步反应制得的中间产物加入1000ml反应釜中，再加入400g95％乙醇、5.0g5％钯碳，然后密闭反应釜，对反应釜内氮气置换三次、氢气置换三次，然后将反应釜内温度提升至60～65℃，开始通氢气加氢，加氢过程保持反应釜内温度为60～65℃，氢气压力为0.7～0.8Mpa；反应结束后，维持反应釜内氢气压力在0.7～0.8Mpa范围，温度在55～60℃范围保温反应1.0h，取样用于HPLC中控分析，当中间产物含量＜0.5％时反应合格，然后将反应釜内温度降温至20～25℃，放空反应釜内氢气，通入氮气置换三次，将反应釜内料液过滤回收催化剂，滤液减压蒸馏(控制蒸馏温度＜40.0℃，压力＜0.09Mpa)回收溶剂，得到2-甲基-5氨基苯酚粗品。
(3)纯化。将2-甲基-5氨基苯酚粗品溶于240.0g45％乙醇水溶液中脱色后降温至0～5℃析晶，得到2-甲基-5氨基苯酚精制品53.0g，总收率86.1％，纯度99.89％。
实施例4
(1)亲核取代反应。称量22.00g(0.55mol)氢氧化钠、59.40g(0.55mol)苯甲醇(亲核试剂)、200.00g甲苯加入四口瓶中，升温至回流后通过分水器中分离出其中的水，后将反应物料温度降温至10～20℃，滴加入3-氯-4甲基硝基苯(85.75g/0.50mol)的甲苯溶液，滴加过程控制反应温度保持在10～20℃，滴加过程中反应物料内有红色固体生成，滴加结束后维持釜内温度10～20℃反应3.0小时，然后取样反应物料用于HPLC(高效液相色谱)中控分析，当反应物料中原料3-氯-4甲基硝基苯含量＜1.0％时反应合格，然后将反应物料降温至0～5℃保温析晶1.0h，保温析晶后过滤，滤饼用300ml水洗涤，得到鲜红色固体，即中间产物。
(2)加氢还原反应。将第(1)步反应制得的中间产物加入1000ml反应釜中，再加入400g95％乙醇、8.0g雷尼镍，然后密闭反应釜，对反应釜内氮气置换三次、氢气置换三次，然后将反应釜内温度提升至70～75℃，开始通氢气加氢，加氢过程保持反应釜内温度为70～75℃，氢气压力为0.9～1.0Mpa；反应结束后，维持反应釜内氢气压力在0.9～1.0Mpa范围，控制温度在55～60℃范围保温反应1.0h，取样用于HPLC中控分析，当中间产物含量＜0.5％时反应合格，然后将反应釜内温度降温至20～25℃，放空反应釜内氢气，通入氮气置换三次，将反应釜内料液过滤回收催化剂，滤液减压蒸馏(控制蒸馏温度＜40.0℃，压力＜0.09Mpa)回收溶剂，得到2-甲基-5氨基苯酚粗品。
(3)纯化。将2-甲基-5氨基苯酚粗品溶于240.0g45％乙醇水溶液中脱色后降温至0～5℃析晶，得到2-甲基-5氨基苯酚精制品51.9g，总收率84.3％，纯度99.92％。
实施例5
(1)亲核取代反应。称量30.00g(0.75mol)氢氧化钠、81.00g(0.75mol)苯甲醇(亲核试剂)、200.00g甲苯加入四口瓶中，升温至回流后通过分水器中分离出其中的水，后将反应物料温度降温至10～20℃，滴加入3-氯-4甲基硝基苯(85.75g/0.50mol)的甲苯溶液，滴加过程控制反应温度保持在10～20℃，滴加过程中反应物料内有红色固体生成，滴加结束后维持釜内温度10～20℃反应3.0小时，然后取样反应物料用于HPLC(高效液相色谱)中控分析，当反应物料中原料3-氯-4甲基硝基苯含量＜1.0％时反应合格，然后将反应物料降温至0～5℃保温析晶1.0h，保温析晶后过滤，滤饼用300ml水洗涤，得到鲜红色固体，即中间产物。
(2)加氢还原反应。将第(1)步反应制得的中间产物加入1000ml反应釜中，再加入400g95％乙醇、8.0g雷尼镍，然后密闭反应釜，对反应釜内氮气置换三次、氢气置换三次，然后将反应釜内温度提升至70～75℃，开始通氢气加氢，加氢过程保持反应釜内温度为70～75℃，氢气压力为0.9～1.0Mpa；反应结束后，维持反应釜内氢气压力在0.9～1.0Mpa范围，控制温度在55～60℃范围保温反应1.0h，取样用于HPLC中控分析，当中间产物含量＜0.5％时反应合格，然后将反应釜内温度降温至20～25℃，放空反应釜内氢气，通入氮气置换三次，将反应釜内料液过滤回收催化剂，滤液减压蒸馏(控制蒸馏温度＜40.0℃，压力＜0.09Mpa)回收溶剂，得到2-甲基-5氨基苯酚粗品。
(3)纯化。将2-甲基-5氨基苯酚粗品溶于240.0g45％乙醇水溶液中脱色后降温至0～5℃析晶，得到2-甲基-5氨基苯酚精制品55.5g，总收率90.1％，纯度99.92％。
实施例6
(1)亲核取代反应。称量40.00g(1.00mol)氢氧化钠、108.00g(1.00mol)苯甲醇(亲核试剂)、200.00g甲苯加入四口瓶中，升温至回流后通过分水器中分离出其中的水，后将反应物料温度降温至10～20℃，滴加入3-氯-4甲基硝基苯(85.75g/0.50mol)的甲苯溶液，滴加过程控制反应温度保持在10～20℃，滴加过程中反应物料内有红色固体生成，滴加结束后维持釜内温度10～20℃反应3.0小时，然后取样反应物料用于HPLC(高效液相色谱)中控分析，当反应物料中原料3-氯-4甲基硝基苯含量＜1.0％时反应合格，然后将反应物料降温至0～5℃保温析晶1.0h，保温析晶后过滤，滤饼用300ml水洗涤，得到鲜红色固体，即中间产物。
(2)加氢还原反应。将第(1)步反应制得的中间产物加入1000ml反应釜中，再加入400g95％乙醇、8.0g雷尼镍，然后密闭反应釜，对反应釜内氮气置换三次、氢气置换三次，然后将反应釜内温度提升至70～75℃，开始通氢气加氢，加氢过程保持反应釜内温度为70～75℃，氢气压力为0.9～1.0Mpa；反应结束后，维持反应釜内氢气压力在0.9～1.0Mpa范围，控制温度在55～60℃范围保温反应1.0h，取样用于HPLC中控分析，当中间产物含量＜0.5％时反应合格，然后将反应釜内温度降温至20～25℃，放空反应釜内氢气，通入氮气置换三次，将反应釜内料液过滤回收催化剂，滤液减压蒸馏(控制蒸馏温度＜40.0℃，压力＜0.09Mpa)回收溶剂，得到2-甲基-5氨基苯酚粗品。
(3)纯化。将2-甲基-5氨基苯酚粗品溶于240.0g45％乙醇水溶液中脱色后降温至0～5℃析晶，得到2-甲基-5氨基苯酚精制品58.8g，总收率95.3％，纯度99.92％。
根据本发明对不同加氢催化剂的使用实施，当雷尼镍作为催化剂时产品的制造成本最低。实施例6中苯甲醇：氢氧化钠：3-氯-4甲基硝基苯的投料摩尔比为1:1:0.5，反应的总收率最高，达到95.3％，为本发明中的最佳实施例。
目前市面上常见的2-甲基-5氨基苯酚的合成方法为本发明背景技术中的第一种方法，即以2-甲基-5-硝基苯胺起始原料，先与硫酸反应生成盐，再发生重氮化反应，重氮盐经过水解制备2-甲基-5-硝基苯酚，2-甲基-5-硝基苯酚再经过硝基还原制备目标产物2-甲基-5氨基苯酚，该方法中重氮盐水解步骤会产生大量的氧化副产物，导致反应总收率偏低，同时会产生大量的废酸，对环境的污染较为严重，最后制得的2-甲基-5氨基苯酚收率在70％左右，纯度在99.8％左右。该方法与本发明涉及的方法相比，本发明中的副产物主要为亲核取代反应中生成的氯化盐，不会产生大量的氧化副产物和废酸，且最后制得产品的收率最高可达95.3％，相较于该方法获得较大的提升，纯度在99.89％以上，也高于该方法。
以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种2-甲基-5氨基苯酚的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)亲核取代反应：苯甲醇和3-氯-4-甲基硝基苯在强碱存在下，在溶剂中发生亲核取代反应，制得中间产物，强碱中的氢氧根离子、苯甲醇和3-氯-4-甲基硝基苯的摩尔比为1:(1.0～1.1):(0.5～1)，反应温度为10～20℃；
(2)加氢还原反应：将步骤(1)反应制备的中间产物经加氢还原制得2-甲基-5氨基苯酚粗品，反应温度为50～75℃，氢气压力为0.7～1.0Mpa；
(3)纯化：2-甲基-5氨基苯酚的粗品经过脱色后重结晶得到高纯度2-甲基-5氨基苯酚。
2.根据权利要求1所述一种2-甲基-5氨基苯酚的制备方法，其特征在于：步骤(1)中的溶剂为甲苯，强碱、苯甲醇在甲苯中反应生成水，升温至回流通过分水器分离出反应中生成的水，再向反应物料中滴加3-氯-4-甲基硝基苯的甲苯溶液，制得中间产物。
3.根据权利要求1所述一种2-甲基-5氨基苯酚的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，强碱中的氢氧根离子、苯甲醇和3-氯-4-甲基硝基苯的摩尔比为1:1:(0.5～1)，步骤(2)中，还原反应的温度范围为70～75℃，氢气压力范围为0.9～1.0MPa。
4.根据权利要求1所述一种2-甲基-5氨基苯酚的制备方法，其特征在于：滴加3-氯-4-甲基硝基苯的甲苯溶液结束后维持温度10～20℃反应3小时。
5.根据权利要求1所述一种2-甲基-5氨基苯酚的制备方法，其特征在于：步骤(1)中的亲核取代反应结束后，采用HPLC中控分析反应物料，当反应物料中原料3-氯-4甲基硝基苯含量＜1.0％时反应合格，然后将反应物料降温至0～5℃保温1.0小时析出晶体中间产物，过滤洗涤中间产物。
6.根据权利要求1所述一种2-甲基-5氨基苯酚的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，将步骤(1)制得的中间产物置于反应釜中，再加入95％乙醇溶液、催化剂，密闭反应釜，对反应釜内氮气置换三次、氢气置换三次，而后通入氢气还原。
7.根据权利要求1所述一种2-甲基-5氨基苯酚的制备方法，其特征在于：还原反应后维持氢气压力0.7～1.0Mpa、反应温度50～75℃1小时，然后取样HPLC中控分析，当中间产物＜0.5％时，反应合格结束。
8.根据权利要求6所述一种2-甲基-5氨基苯酚的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，还原反应结束后，将反应釜内温度降温至20～25℃，放空反应釜内氢气，用氮气置换三次，将反应釜内反应物料经过滤、减压蒸馏后得到2-甲基-5氨基苯酚粗品。
9.根据权利要求6所述一种2-甲基-5氨基苯酚的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的强碱为氢氧化钾或者氢氧化钠；所述的催化剂为钯碳或者雷尼镍。
10.根据权利要求1所述一种2-甲基-5氨基苯酚的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，将2-甲基-5氨基苯酚粗品溶于乙醇水溶液中脱色后降温析晶，制得高纯度的2-甲基-5氨基苯酚。
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2022
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