專利名稱：2-氟-4-溴甲苯、2-氟-4-溴芐基溴及其2-氟-4-溴芐基溴制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化合物的產(chǎn)品及制備，特別涉及一種2-氟-4-溴甲苯、2-氟-4-溴芐基溴及2-氟-4-溴芐基溴的制備方法。
經(jīng)檢索，目前國(guó)內(nèi)外在專利、非專利文獻(xiàn)上未見(jiàn)報(bào)道2-氟-4-溴甲苯、2-氟-4-溴芐基溴及2-氟-4-溴芐基溴的制備方法，根據(jù)經(jīng)典工藝和理論，合成2-氟-4-溴芐基溴可通過(guò)如下路線(1)以鄰氟甲苯為原料，經(jīng)混酸硝化、還原、重氮化、溴代反應(yīng)，合成2-氟-4-溴甲苯，再將其產(chǎn)物進(jìn)行光溴化反應(yīng)，合成2-氟-4-溴芐基溴。(2)以對(duì)溴甲苯為原料，經(jīng)混酸硝化、還原、重氮化氟化反應(yīng)生成2-氟-4-溴甲苯，再將其產(chǎn)物進(jìn)行光溴化反應(yīng)，合成2-氟-4溴芐基溴。但(1)、(2)路線中的原料鄰氟甲苯和對(duì)溴甲苯，不但價(jià)格昂貴，且不易得；另外，(1)、(2)路線中的鄰氟甲苯和對(duì)溴甲苯苯環(huán)上的兩個(gè)取代基定位效應(yīng)都不一致，硝化時(shí)就會(huì)有兩種產(chǎn)物生成，難于分離，影響下步反應(yīng)，存在成本高、收率低的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的在于克服以上技術(shù)不足，提供一種原料易得、工藝科學(xué)、操作簡(jiǎn)便，成本低，收率高的工業(yè)化制備化合物2-氟-4-溴甲苯、2-氟-4-溴芐基溴的技術(shù)。
本發(fā)明涉及烷基苯的鹵化反應(yīng)，即苯環(huán)上的鹵化和側(cè)鏈鹵化，在溴代反應(yīng)中的溴原子取代苯環(huán)上的硫酸重氮基，進(jìn)入苯環(huán)生成結(jié)構(gòu)(II)產(chǎn)物2-氟-4-溴甲苯；在光溴化反應(yīng)中的溴原子取代苯環(huán)側(cè)鏈上的氫自由基，生成結(jié)構(gòu)(I)產(chǎn)物2-氟-4-溴芐基溴。以對(duì)甲苯胺為起始原料，經(jīng)成鹽、混酸硝化、重氮化、溴代反應(yīng)，合成2-硝基-4-溴甲苯，再將產(chǎn)物還原，重氮化氟化合成2-氟-4-溴甲苯，再與溴素進(jìn)行光溴化反應(yīng)，合成2-氟-4-溴芐基溴。
本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)造在于，在對(duì)甲苯胺與濃硫酸的成鹽反應(yīng)中，原來(lái)苯環(huán)上的氨基成為氨基正離子，保護(hù)了氨基，防止氨基在硝化反應(yīng)中被硝酸氧化。氨基正離子是間位定位基，與苯環(huán)上的甲基定位效應(yīng)一致。硝化反應(yīng)以易硝化物對(duì)甲苯胺為原料加入理論混酸量的90-100％，使其充分反應(yīng)不必檢測(cè)其反應(yīng)終點(diǎn)。在重氮化反應(yīng)中，在20℃以下，向硝化料中滴加定量的亞硝酸鈉溶液，不測(cè)反應(yīng)終點(diǎn)。在還原反應(yīng)中加入硫化鈉溶液，具有反應(yīng)平穩(wěn)，后處理簡(jiǎn)單，設(shè)備易于密封的優(yōu)點(diǎn)。液相熱解制取2-氟-4-溴甲苯。在光溴化反應(yīng)中，在波長(zhǎng)＞3000 的紫外燈光照下，控制2-氟-4-溴甲苯與溴素的投料比，提高2-氟-4-溴芐基溴的收率和純度。
2-氟-4-溴芐基溴的制備方法依次包括以下步驟
結(jié)構(gòu)式
式中(I)為2-氟-4-溴芐基溴，(II)為2-氟-4-溴甲苯。
對(duì)甲苯胺與濃硫酸成鹽反應(yīng)，生成(VII)對(duì)甲苯胺硫酸鹽，滴加混酸硝化生成(VI)3-硝基-4-甲基苯胺硫酸鹽，在酸性中與亞硝酸鈉進(jìn)行重氮化反應(yīng)，生成(V)3-硝基-4-甲基苯硫酸重氮鹽，在酸性中溴代反應(yīng)，生成(IV)2-硝基-4-溴甲苯，同硫化鈉反應(yīng)，生成(III)2-氨基-4-溴甲苯，在無(wú)水氟化氫中和亞硝酸鈉進(jìn)行重氮化氟化反應(yīng)，生成(II)2-氟-4-溴甲苯，進(jìn)行光溴化反應(yīng)，生成(I)2-氟-4-溴芐基溴。成鹽反應(yīng)將對(duì)甲苯胺在0-35℃溶入硫酸中成鹽，時(shí)間1-2小時(shí)。硝化反應(yīng)在-5-+5℃滴加理論混酸量的90-100％，時(shí)間1-2小時(shí)。酸油比1.16-1.29∶1，混酸組成硫酸52-55％，硝酸42-45％。重氮化反應(yīng)在20℃以下滴加10-15％的亞硝酸鈉溶液，時(shí)間1-2小時(shí)。溴代反應(yīng)向配制好的溴化亞銅溶液中滴加重氮液，溫度70-100℃，時(shí)間0.5-1小時(shí)，制備生成物2-硝基-4-溴甲苯。還原反應(yīng)在還原釜中加入PH＝7的水，2-硝基-4-溴甲苯，滴加配制好的20-25％的硫化鈉溶液，回流15-20小時(shí)后，經(jīng)蒸餾得2-氮基-4-溴甲苯。重氮化氟化反應(yīng)在氟化釜中加入無(wú)水氟化氫、2-氨基-4-溴甲苯，溫度8-12℃，時(shí)間1-2小時(shí)，降溫至-5℃以下，適速加入亞硝酸鈉進(jìn)行重氮化，反應(yīng)1-2小時(shí)，溫度-3-+3℃，升溫?zé)峤庵?5-45℃，氟化后降溫至15℃，分離中和，收集60-80℃/0.1MPa餾分，得到生成物2-氟-4-溴甲苯。光溴化反應(yīng)在波長(zhǎng)＞3000紫外燈光照下，加入2-氟-4-溴甲苯，升溫至160-180℃，回流下滴加溴素，2-氟-4-溴甲苯與溴素重量投料比4-6∶1，時(shí)間2小時(shí)，收集110-120℃/0.1MPa餾分，得到2-氟-4-溴芐基溴。
以下結(jié)合實(shí)施例具體說(shuō)明實(shí)施例1成鹽反應(yīng)在酸溶釜中計(jì)量投入濃硫酸160L，滴加對(duì)甲苯胺50kg，溫度0℃，時(shí)間1小時(shí)，生成(VIII)。硝化反應(yīng)在硝化釜中滴加混酸36.5L，其重量百分比濃度硫酸52％，硝酸45％，溫度-5℃，時(shí)間1小時(shí)，生成(VI)。重氮化反應(yīng)使用0.1MPa的壓力將硝化物(VI)壓入重氮化釜中，滴加亞硝酸鈉溶液230kg，濃度10％，溫度10℃，時(shí)間1小時(shí)，生成(V)。溴代反應(yīng)將重氮液(V)壓入高位槽，在回流狀態(tài)下向配制好的溴化亞銅溶液中滴加重氮液(V)，溫度70℃，時(shí)間0.5小時(shí)，降溫60℃靜止，經(jīng)結(jié)晶，離心得溴代化合物(IV)40kg，氣相色譜分析含量95.75％，收率39.6％。向還原釜中投入PH＝7的水25kg，溴代化合物(IV)80Kg，然后升溫，滴加配制好的20％硫化鈉溶液280L，回流還原反應(yīng)15小時(shí)后，經(jīng)水汽蒸餾得(III)產(chǎn)物35kg，色譜分析含量79.84％，收率50.8％。在氟化釜中加入無(wú)水氟化氫70kg，還原產(chǎn)物(III)40kg，溫度8℃，時(shí)間1小時(shí)，然后降溫至-5℃以下，適速加入亞硝酸鈉16.5kg，升溫?zé)峤庵?5℃，時(shí)間1小時(shí)，氟化后降溫至15℃，分離中和，收集60℃/0.1MPa餾分，得到無(wú)色液體(II)18.5kg，色譜分析含量99.34％，沸點(diǎn)171-173℃，收率77.1％，在光溴化釜中，用波長(zhǎng)＞3000，光通量8925流明的紫外燈光照下，加入2-氟-4-溴甲苯40kg，升溫至160℃，回流狀態(tài)滴加溴素8kg，時(shí)間2小時(shí)，減壓蒸餾收集110℃/0.1MPa餾分，得結(jié)構(gòu)(I)白色結(jié)晶10kg，色譜分析含量99.23％，熔點(diǎn)32℃，收率64.1％，總收率5.32％。
實(shí)施例2成鹽反應(yīng)在酸溶釜中計(jì)量投入濃硫酸160L，滴加對(duì)甲苯胺50kg，溫度35℃，時(shí)間2小時(shí)，生成(VII)。硝化反應(yīng)在硝化釜中滴加混酸36.5L，其重量百分比濃度∶硫酸55％，硝酸42％，溫度+5℃，時(shí)間2小時(shí)，生成(VI)。重氮化反應(yīng)使用0.1MPa的壓力將硝化物(VI)壓入重氮化釜中，滴加亞硝酸鈉溶液230kg，濃度15％，溫度18℃，時(shí)間2小時(shí)，生成(V)。溴代反應(yīng)將重氮液(V)壓入高位槽，在回流狀態(tài)下向配制好的溴化亞銅溶液中滴加重氮液(V)，溫度100℃，時(shí)間1小時(shí)，降溫60℃靜止，經(jīng)結(jié)晶，離心得溴代化合物(IV)51kg，氣相色譜分析含量95.85％，收率50.5％。向還原釜中投入PH＝7的水25kg，溴代化合物(IV)80Kg，然后升溫，滴加配制好的25％硫化鈉溶液280L，回流還原反應(yīng)20小時(shí)后，經(jīng)水汽蒸餾得(III)產(chǎn)物44kg，色譜分析含量84.22％，收率63.8％。在氟化釜中加入無(wú)水氟化氫70kg，還原產(chǎn)物(III)40kg，溫度12℃，時(shí)間1小時(shí)，然后降溫至-5℃以下，適速加入亞硝酸鈉16.5kg，升溫?zé)峤庵?5℃，時(shí)間1小時(shí)，氟化后降溫至15℃，分離中和，收集80℃/0.1MPa餾分，得到無(wú)色液體(II)21.5kg，色譜分析含量99.12％，沸點(diǎn)171-173℃，收率74.3％，在光溴化釜中， 用波長(zhǎng)＞3000，光通量8925流明的紫外燈光照下，加入2-氟-4-溴甲苯40kg，升溫至180℃回流狀態(tài)滴加溴素8kg，時(shí)間2小時(shí)，減壓蒸餾收集120℃/0.1MPa餾分，得結(jié)構(gòu)(I)白色結(jié)晶12kg，色譜分析含量99.42％，熔點(diǎn)32℃，收率76.9％，總收率8.27％。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、所得2-氟-4-溴甲苯和2-氟-4-溴芐基溴產(chǎn)品，純度均大于99％。
2、硝化反應(yīng)中兩個(gè)取代基定位效應(yīng)一致，副產(chǎn)物少，避免了同分異構(gòu)體難于分離的問(wèn)題。
3、硝化反應(yīng)滴加混酸量可為理論混酸量的90-100％。不需檢測(cè)其反應(yīng)終點(diǎn)，操作簡(jiǎn)便。
4、重氮化氟化過(guò)程中產(chǎn)生的大量廢氫氟酸，經(jīng)SO3法回收再利用，不但降低原料成本，同時(shí)也減少?gòu)U酸排放量，還消除環(huán)境污染。
5、本發(fā)明工藝路線，不但在溴代以前的三步反應(yīng)產(chǎn)物中，均不需分離直接進(jìn)入下步反應(yīng)，而且除重氮化氟化產(chǎn)物需精制外，其它步產(chǎn)物都不需精制，利于工業(yè)化生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.結(jié)構(gòu)式
式中(I)為2-氟-4-溴芐基溴，(II)為2-氟-4-溴甲苯。
2.2-氟-4-溴芐基溴的制備方法依次包括以下步驟
對(duì)甲苯胺與濃硫酸成鹽反應(yīng)，生成(VII)對(duì)甲苯胺硫酸鹽，滴加混酸硝化生成(VI)3-硝基-4-甲基苯胺硫酸鹽，在酸性中與亞硝酸鈉進(jìn)行重氮化反應(yīng)，生成(V)3-硝基-4-甲基苯硫酸重氮鹽，在酸性中溴代反應(yīng)，生成(IV)2-硝基-4-溴甲苯，同硫化鈉反應(yīng)，生成(1)2-氨基-4-溴甲苯，在無(wú)水氟化氫中和亞硝酸鈉進(jìn)行重氮化氟化反應(yīng)，生成(II)2-氟-4-溴甲苯，進(jìn)行光溴化反應(yīng)，生成(I)2-氟-4-溴芐基溴。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的2-氟-4-溴芐基溴的制備方法，成鹽反應(yīng)將對(duì)甲苯胺在0-35℃溶入硫酸中成鹽，時(shí)間1-2小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的2-氟-4-溴芐基溴的制備方法，硝化反應(yīng)在-5-+5℃滴加理論混酸量的90-100％，時(shí)間1-2小時(shí)。酸油比1.16-1.29∶1，混酸組成硫酸52-55％，硝酸42-45％。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的2-氟-4-溴芐基溴的制備方法，重氮化反應(yīng)在20℃以下滴加10-15％的亞硝酸鈉溶液，時(shí)間1-2小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的2-氟-4-溴芐基溴的制備方法，溴代反應(yīng)向配制好的溴化亞銅溶液中滴加重氮液，溫度70-100℃，時(shí)間0.5-1小時(shí)，制備生成物2-硝基-4-溴甲苯。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的2-氟-4-溴芐基溴的制備方法，還原反應(yīng)在還原釜中加入PH＝7的水和2-硝基-4-溴甲苯，滴加配制好的20-25％的硫化鈉溶液，回流15-20小時(shí)后，經(jīng)蒸餾得2-氨基-4-溴甲苯。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的2-氟-4-溴芐基溴的制備方法，重氮化氟化反應(yīng)在氟化釜中加入無(wú)水氟化氫、2-氨基-4-溴甲苯，溫度8-12℃，時(shí)間1-2小時(shí)，降溫至-5℃以下，適速加入亞硝酸鈉進(jìn)行重氮化，反應(yīng)1-2小時(shí)，溫度-3-+3℃，升溫?zé)峤庵?5-45℃，氟化后降溫至15℃，分離中和，收集60-80℃/0.1MPa餾分，得到生成物2-氟-4-溴甲苯。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的2-氟-4-溴芐基溴的制備方法，光溴化反應(yīng)在波長(zhǎng)＞3000A紫外燈光照下，加入2-氟-4-溴甲苯，升溫至160-180℃，回流下滴加溴素，2-氟-4-溴甲苯與溴素重量投料比4-6∶1，時(shí)間2小時(shí)，收集110-120℃/0.1MPa餾分，得到2-氟-4-溴芐基溴。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種2-氟-4-溴甲苯和2-氟-4-溴芐基溴及其2-氟-4-溴芐基溴的制備方法。提供了一種以對(duì)甲苯胺為起始原料，經(jīng)成鹽、硝化、重氮化、溴代合成2-硝基-4-溴甲苯；經(jīng)還原、重氮化氟化，合成2-氟-4-溴甲苯，與溴素光溴化合成2-氟-4-溴芐基溴，具有操作簡(jiǎn)便，成本低，收率高，利于工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07C17/093GK1157812SQ96114649
公開日1997年8月27日 申請(qǐng)日期1996年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月17日
發(fā)明者張喜軍, 臧友, 吳金江, 尹麗華, 勾恩激, 陳玉英 申請(qǐng)人:阜新特種化學(xué)股份有限公司