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溴甲苯的合成原理与生产工艺

发布时间:2018-06-21 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:3349

溴甲苯常用品种的合成原理与生产工艺分别介绍如下。

1.邻溴甲苯

邻溴甲苯由邻甲苯胺经重氮化、置换而得,其反应式如下:

邻溴甲苯的生产工艺流程见图15-4。

图15-4 邻溴甲苯生产工艺流程

在2000L搪瓷反应釜中加入40.0%的氢溴酸溶液880L,开启搅拌,再加入162kg邻甲苯胺,搅拌均匀后向釜中慢慢加入亚硝酸钠进行重氮化反应,加料速度根据反应情况而定,有红色烟雾生成时应停止加入亚硝酸钠,搅拌至红色烟雾被吸收再继续加料,共需加亚硝酸钠116kg。加完后使冷冻盐水冷冻至反应温度在10℃以下,用淀粉碘化钾试纸测试变蓝则可认为重氮化反应结束,向釜中加入 5kg铜粉,加料时应缓慢小心,防止反应过分剧烈而冲料,待反应缓和后,对料液微微升温加热至30~40℃,保温0.5 h,然后将料液抽至水蒸釜,加入100~200kg水,通入水蒸气进行蒸馏,馏出液中加入10kg氢氧化钠使料液呈碱性,分出下层红色的邻溴甲苯,约140kg,加入浓硫酸洗涤直至颜色几乎全部除去,再用少量水洗涤两次,分净水相,将料液抽到蒸馏釜进行精馏,常压操作收集178~181℃的馏分即得产品,约115kg。

2.间溴甲苯

间溴甲苯由3-溴-4-氨基甲苯经重氮化、还原而得,其反应式如下:

间溴甲苯的生产工艺流程见图15-5。

图15-5 间溴甲苯生产工艺流程

在搪瓷反应釜中加入95.0%的乙醇624kg,开启搅拌,加入368kg浓硫酸和3-溴-4-氨基甲苯250kg,开冷冻盐水冷却,使混合物搅拌均匀。温度降到10℃以下,再加入148kg亚硝酸钠和260kg水所配成的溶液,加入过程中保持反应温度不超过10℃。加完后继续搅拌反应20min,然后加入35kg预先用乙醚洗涤过的铜粉。小心开蒸汽缓缓加热,使有氮气放出,维持反应在较温和的状态,注意防止剧烈反应引起冲料,当反应趋于缓慢后适当再加热升温,以加快反应,直到无气泡溢出,料液由红棕色变为黄色时,可认为反应结束。向体系中加入2000L水,直接通入水蒸气蒸馏,馏出物收集在油水分离器中。当无明显油状物随水汽馏出时,停止蒸馏,静置1.0h,分层去除水相,油相依次用10.0%的氢氧化钠溶液100L洗涤2次,再用5.0%的碳酸钠溶液100L洗涤1次,分净水相,油相用少量无水氯化钙干燥,然后过滤除去固体物,料液抽入精馏釜精馏,收集180~183℃(0.09975MPa)的馏分,得无色产品,约130kg,产率50.0%以上。

3.对溴甲苯

对溴甲苯由对甲苯胺重氮化、置换而得,其反应式如下:

(1)重氮化在1000mL三口烧瓶中加入水300mL、硫酸铜21g、铁粉6.7g、溴化钠51.4g、浓硫酸10g,加热回流约3.0~4.0h,至溶液变成淡黄色,得氢溴酸-溴化亚铜溶液。

(2)置换在500mL反应瓶中加入对甲苯胺36g,冰盐浴下加入水300mL、浓硫酸65.5g,搅拌至完全溶解,将亚硝酸钠23.5g溶于42mL水中,滴加至反应液中。滴完后,将所得重氮盐溶液滴加至上述氢溴酸-溴化亚铜溶液中,滴加的同时进行水蒸气蒸馏,蒸馏完毕,馏出液用氢氧化钠调pH为10,分出油层,用50.0%的硫酸溶液中和再用水洗,氯化钙干燥,得粗品46g,分馏,收集183~185℃(0.101MPa)馏分,得对溴甲苯42g,收率91.0%。

4.间溴三氟甲基苯

间溴三氟甲苯有间氨基三氟甲苯法和三氟甲苯直接溴化法两种方法。

(1)间氨基三氟甲苯法由间氨基三氟甲苯重氮化、置换而得,其反应式如下:

在搅拌下将间氨基三氟甲苯慢慢加入氢溴酸中,温度不超过50℃。冷却,加入亚硝酸钠溶液,温度控制在10℃以下,至重氮化结束,得重氮液。将重氮液加入煮沸的溴化亚铜氢溴酸溶液内,并开始水蒸气蒸馏,将有机物随水蒸气蒸出。馏出液分层,取有机层,加浓硫酸洗涤,再用水、稀碱液洗涤,水洗涤至中性。油层用无水氯化钙脱水,再经过滤,减压蒸馏,收集73.0~74.5℃(5.99×10-3MPa)馏分,即得间溴三氟甲苯。

(2)三氟甲苯直接溴化法其反应式如下:

将三氟甲苯及铁粉同时加入反应釜内,升温至35~40℃后,将溴素慢慢滴加到釜内,加毕,于0.5h内升温至70℃,保持反应4.0h。降温后加入20.0%亚硫酸钠中和剩余的溴,再将物料转移到水蒸气蒸馏釜内,进行水蒸气蒸馏,将馏出液分离后,有机相再进行减压蒸馏,即得成品,收率为80.0%。

5.间溴对氟甲苯

间溴对氟甲苯由间溴对甲基氟硼酸重氮盐加热脱重氮而得,其反应式如下:

制备实例1:将充分干燥的304g间溴对甲基氟硼酸重氮盐固体加入干燥的1L反应器中,并安装蒸馏装置,在尾接管处装有BF3气体吸收装置。用小火小心加热到有白色烟雾发生时即停止加热。注意不使反应过快或停止,反应完毕,进行水蒸气蒸馏,从馏出液中分出油状物。再经干燥,减压蒸馏,收集86~87℃(3.99×10-3 MPa)馏分,得166g产品,收率70.0%。

制备实例2:向带有搅拌器的1L反应瓶中加入苯酚141.2g,氢氧化钠1.5mo1和二甲苯500mL混合,沸腾除水(带出32mL左右水)。真空下蒸出溶剂,加入N,N-二甲基乙酸胺150mL和氧化铜0.5g。在140~145℃经5min左右加入间溴对氟甲苯94.2g,在此温度下搅拌4.0h。冷却至100℃后,加入350mL水。在室温下,每次用200mL石油醚萃取3次,合并抽提液,用稀氢氧化钠水溶液和水洗涤。真空下除去溶剂,残留物减压蒸馏,收集94~96℃(2.67×10-4 MPa)馏分,得81.9g产品,收率81.0%。

制备实例3:向带有分馏柱的500mL三口烧瓶中加入43g苯酚、30g KOH、200mL二乙二醇二甲醚,小火加热蒸馏,直至柱顶温度达161℃时停止加热。装置改装成搅拌装置,加入61.5g间溴对氟甲苯和0.35g氧化铜粉末。加热回流8.0h后,蒸馏回收大部分二乙二醇二甲醚。加入150mL苯和100mL水共沸回流2.0h。冷却后分出苯层,并用50mL水洗2次,干燥,蒸去溶剂。然后减压蒸馏,收集93~95℃0.33×10-5 MPa)馏分,得46g产品,收率70.0%。

6. 5-溴-2-氯三氟甲苯

5-溴-2-氯三氟甲苯以邻氯三氟甲苯为原料,经溴化而得,其反应式如下:

制备实例1:将邻氯三氟甲苯及铁粉加入反应釜内,开动搅拌器,打开尾气真空系统,使压力保持负压[(0.67~2.0)×10-3 MPa],逐渐升温至35℃,开始滴加溴素,加毕升温至70℃,保持反应1.0~2.0h,降温后,加入20%亚硫酸钠水溶液中和残留的溴。然后进行水蒸气蒸馏,分去水层,有机相再进行减压蒸馏,真空度为0.09864~0.09998MPa时,截取93~100℃馏分为合格产品,收率63.0%。

制备实例2:向溴化釜中加入铁屑和2-氯三氟甲基苯,开动搅拌器,控制反应微负压,搅拌升温,当温度达30℃时开始滴加溴素,保持反应温度在30~40℃,溴素加毕,升温至60℃,保持1.0h,当产品含量达80.0%以上时,即为反应终点,所得粗品用亚硫酸钠溶液中和多余的溴,进行水蒸气蒸馏,即得产品。

7.3,4-二甲基溴苯

3,4-二甲基溴苯由邻二甲苯溴化而得,其反应式如下:

先将邻二甲苯、碘和铁粉加入反应器中,在盐水冷却下滴加溴素,控制加溴速度保持反应液不超过5℃,引出的溴化氢用氢氧化钠溶液吸净。滴加完毕,在室温下放置过夜,用5.0%的氢氧化钠溶液洗涤至红色褪去,然后用水洗,油层经水蒸气蒸馏而得成品,收率75.0%。

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