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摘要:间氨基苯酚属于有机中间体,其作为一种化工原料,在我国多个领域中都有所应用。间氨基苯酚有着精细化的特性,针对于其特性已经开发出了多种合成工艺,工艺主要包括间硝基苯酚电解法、间苯二酚氨解法、间苯二胺盐酸水法等,在农药、化学工业、医药、染料应用广泛。但就目前情况来看,各类制备工艺不仅成本较高,且造成的污染问题较为严重,整体表现较为落后,基于此本文对间氨基苯酚制备方法及Bucherer反应进行探索。
关键词:间氨基苯酚;制备方法;Bucherer反应
前言:
间氨基苯酚用途较为广泛,其作为有机中间体,可以实现有机化学反应,可以将其作为催化剂、生产抗氧剂等。间氨基苯酚在制备过程中会产生大量的污染,这样的问题不符合我国当前绿色可持续发展的要求,因此为了能够改善产品质量,各国化学工作者不断探索和努力,目前已开发出多种合成路线,以此减少环境污染。对间氨基苯酚的制备工艺进行改进可以有效提高其质量,且催化剂可重复使用,Bucherer的反应也在不断完善,由此可以看出氨基苯酚生产及制备十分重要。
一、间氨基苯酚的制备发展概述
(一)间氨基苯酚的应用及发展
间氨基苯酚在农药方面,可用作合成生产甜菜安,也可以制成的甜安宁,是当前农业常用的甜菜除草剂,也可用合成3-苄氧基4丁基苯胺或杀菌剂灭锈胺,为农业发展做出了贡献。在医药方面,间氨基苯酚可用于合成即时抗胆碱酯酶药一依酚氯铵,也可以用作氨基水杨酸的中间体,还可用作合成间溴苯甲醚,在医药领域发挥着巨大的作用。在印染方面,间氨基苯酚可而生产媒染、碱性染料及照相显影剂,用于合成二甲基-3-氨基苯酚,还可合成乙基3氨基苯酚中间体,用于生产抗氧剂、稳定剂等,在印染领域的应用也十分出众[1]。
(二)间氨基苯酚的制备
间苯二胺水解法在制备过程中也会优于传统的硝基苯磺化碱熔法,但工艺难度大,不仅整体制备流程时间较长,且对设备的耐腐蚀性要求较高,由于需要专用的催化剂,因此会加大制备过程中的成本。由于国内生产间氨基苯酚一直采用传统的硝基苯磺化碱熔法,降低了产品的质量,导致产品不符合实际应用要求,且在制备过程中产生了大量工业废水,与我国发展理念背道而驰,因此近几年研究人员对间氨基苯酚制备加大了力度,正不断探索合成新方法,并力求改进生产方式,使得产能结构随之改变。2017年,国内间氨基苯酚产量约为2100t,生产率有明显提升[2]。
二、间氨基苯酚制备Buchere反应概述
在间氨基苯酚的合成中,Bucherer反应举足轻重,质子化效应为C-2或C-4相结合,质子化后有五种共振式产物。烯醇一酮互变异构发生羰基亲核加成并失水,得到正离子型缩合产物,以此生成萘胺[3]。
(1)氧化石墨烯(GO)的选择性氨解
Hu和Ho等温度需要控制在150-240℃,且整体反应简单、容易控制,通常情况下的反应速度5-24h。在NaHSO3水溶液中通入氨气是石墨烯氨化的主要制备方法,反应为一步氨解反应,反应效果明显。
(2)萘酚衍生物的合成
萘酚在NaHSO3中溴化后形成2-溴-1-四氢萘酮,进行烯醇酮互变,可以消去一分子HBr得到羟基,在强碱环境中形成稳定的磺酸钠,制备中会失去分子NaHSO 得到2溴α萘酮,此类衍生物在我国的医药领域及印染领域都有着广泛的应用。
三、间氨基苯酚制备方法及Bucherer反应进展
(一)间氨基苯酚反应原料乙酸间甲苯酯的制备
间氨基苯酚反应原料乙酸间甲苯酯的制备的反应返程时为C7H8O+CH3CClO→C9H10O2+HCl↑,具体制备步骤如以下几点[4]。
(1)在0~5℃的冰水浴条件下,取间甲酚21.6g于100ml三角烧瓶中,乙酰氯试剂滴加入体系。
(2)质子化后有五种共振式产物,整个质子化过程大约消耗105mj/mol的能量。
(3)用恒压滴液漏斗将15.7g充分反应30~60分钟,将三角烧瓶中反应后利用旋转蒸发仪二氯甲烷。
(4)继续在0~5℃的冰水浴条件下反应2~3小时,去除固体混合物中未发生反应的溶剂,制得乙酸间甲苯酯留待后步使用。
(二)间氨基苯酚反应原料间羧基乙酸苯酯的制备
间氨基苯酚反应原料间羧基乙酸苯酯的制备反应方程式为C9H10O2+2KMnO4→C9H8O4+2MnO2+2KOH,具体的制备步骤如下。
(1)称取高锰酸钾243g,缓慢少量多次加入到乙酸间甲苯酯体系中,待体系中紫色全部褪去后,加水50ml并充分搅拌。
(2)将上步b中制得滤液用盐酸调节pH≤1,体系升温到90~110℃进行反应,待高锰酸钾全部加入后将过滤后的热水反复洗涤3次,留待下次使用。
(3)用乙酸乙酯进行萃取,溶液保持无沉淀或有微量沉淀,制得间羧基乙酸苯酯固体产品,然后萃取后去除混合物中的萃取剂。
(4)在少量的有机碱存在时,可以通过制备过程消去一分子。
(三)间氨基苯酚的制备
间氨基苯酚的制备方程式可以分为两种,其中一种是C9H7ClO3+NH2OH•HCl→C9H9NO4+2HCl,另一种为C9H8O4+SOCl2→C9H7ClO3+SO2+HCl,两种方程式的制备方法相同,具体如下。
(1)在0~5℃冰水浴条件下,取C9H8O4试剂1.73g与溶液完全溶解,保温1±0.5小时,向体系中加入盐酸羟胺。
(2)萘酚在Na HSO3中先进行烯醇-酮互变形成稳定的四氢萘酮,控制温度150-240℃,反应5-24 h。
(3)将1.78g二氯亚砜滴加入体系中,保温2小时后升温至室温,升温到60℃后回流6~8小时。
(4)溶液用乙酸乙酯萃取3~ 4次,在旋转蒸发仪上将溶剂旋干,水解2~3小时后制得成品间氨基苯酚。
四、间氨基苯酚制备Buchere反应未来展望
间氨基苯酚制备主要有硝基苯磺化碱熔法、间苯二酚氨解法、苯胺羟基化法等,传统方法为硝基苯磺化碱熔法,此种方法对环境的污染尤为严重,其在制备过程中需要应用大量的强酸和强碱,会严重破坏周围地区的生态环境,不符合我国绿色可持续发展的标准。当前国外的部分发达国家已经对间氨基苯酚制备进行了多种尝试,并研究了各类新型工艺方法,但我国依然局限于传统的制备,若不创新将会被淘汰。例如,当前发达国家的间苯二酚氨解法收率高,且整体制备过程的工艺流程短,反可以节省大量的制备时间,而制备仅需要以水作为副产物,有较大的优越性,能够满足我国当前绿色可持续发展的要求。我国当前的环境问题日益严峻,若不对间氨基苯酚制备加以控制,将会导致环境进一步恶化,无法提高我国的经济效益以及环保效益,因此需要将制备创新作为发展前景,为创新发展做好铺垫。
结束语:
间氨基苯酚用途较为广泛,其作为有机中间体,可以实现有机化学反应,可以将其作为催化剂、生产抗氧剂等,但国的相关制备手段过于落后,对环境造成了巨大的影响。因此,需要对制备工艺进行优化,使制备更加高效、易操作,从而取代传统硝基苯还原法。通过对Bucherer反应机理的分析,能够解决环境污染问题,使制备工艺更加符合我国发展需求。
参考文献:
[1]张琪,孔令启,程希安,等.间氨基苯酚在间苯二胺-水溶液中溶解度的测定[J].青岛科技大学学报(自然科学版),2019,40(1):27-32.
[2]张龙,陆晟,茆勇军,等.间氨基苯酚N-烷基衍生物的合成新方法[J].染料与染色,2019,56(4):18-18,40,41,42.
[3]陈永杰,申秋,冯玉东,等.N-乙基-N-异丁基间氨基苯酚的合成研究[J].沈阳化工大学学报,2018,32(4):305-309,317.
[4]朱伯淞,乔敏,吴井志,等.影响氨基磺酸盐系减水剂性能的因素和结构优化研究[J].新型建筑材料,2019,46(9):5-8,18.