專利名稱:2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二氨基聯(lián)苯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域,具體地說是一種2,2'-雙(三氟甲基)-4,4' -二氨基聯(lián)苯的制備方法。
背景技術(shù):
2,2'-雙(三氟甲基)-4,4' -二氨基聯(lián)苯(簡稱TFMB,下同)是合成高性能芳香族聚酰亞胺樹脂的重要原料。用TFMB合成的聚酰亞胺樹脂具有熱穩(wěn)定性高、絕緣性好、耐磨損、抗老化等性能,在材料科學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景?,F(xiàn)有合成方法主要分為兩類 一、通過金屬(鋅,銅,鎂)偶聯(lián)反應(yīng)制備2,2'-雙(三氟甲基)-4,4' -二硝基聯(lián)苯,再通過還原反應(yīng)合成TFMB。該方法雖然總收率高,但存在反應(yīng)條件苛刻、難度高、后處理復(fù)雜以及成本高等缺點(diǎn),難以用于工業(yè)化生產(chǎn)。二、首先以間硝基三氟甲苯為原料通過在堿性還原偶聯(lián)制備3, 3'-雙(三氟甲基)二苯肼(簡稱TFMPHA,下同),TFMPHA再在無機(jī)酸存在下轉(zhuǎn)位重排得到TFMB。例如/ 6bc 1953, 1994-1998首次報(bào)道了向TFMPHA
的乙醇溶液中滴加硫酸水溶液(體積比1:1)轉(zhuǎn)位重排制備TFMB,但收率只有10%。 尸o7y瓜5W.,A'尸。Xr瓜C力e瓜1999, 937-957也報(bào)道了向TFMPHA的乙醇溶液中滴加濃鹽酸轉(zhuǎn)位重排制備TFMB,但收率也僅為17%。該類方法雖然收率低,但由于合成工藝簡單,成本相對較低,有望用于實(shí)際生產(chǎn)。W02006048935A1對上述兩篇文獻(xiàn)報(bào)道的工藝進(jìn)行了改進(jìn),向TFMPHA的甲苯溶液中滴加硫酸水溶液轉(zhuǎn)位重排制備TFMB,使重排反應(yīng)收率達(dá)到30%。但其合成工藝溶劑消耗大,中間體TFMPHA需要經(jīng)過蒸干溶劑等后處理才能用于轉(zhuǎn)位重排,生產(chǎn)成本仍然不能有效降低。最近,JP2007246427報(bào)道了超聲波條件下,在-20
°C時(shí),向TFMPHA的甲苯溶液中滴加硫酸水溶液轉(zhuǎn)位重排制備TFMB。但由于裝
置設(shè)備特殊并且需要低溫,工藝放大困難,無法應(yīng)用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。在
現(xiàn)有的技術(shù)中采用的方法中在產(chǎn)品的后期處理中需要使用大量的溶劑進(jìn)行萃取
和重結(jié)晶
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有生產(chǎn)中工藝中溶劑消耗大的問題,
提供一種溶劑消耗小,產(chǎn)品純度高的2,2'-雙(三氟甲基)-4,4' -二氨基聯(lián)苯的制備方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種2,2'-雙(三氟甲基)-4,4' -二氨基聯(lián)苯的制備方法,在氮?dú)獗Wo(hù)下,無機(jī)堿水溶液存在條件下,醇和芳烴作為混合溶劑,通過鋅粉還原偶聯(lián)一步法制備3, 3'-雙(三氟甲基)二苯肼,反應(yīng)液經(jīng)過酸化、過濾后直接用于重排反應(yīng),3, 3'-雙(三氟甲基)二苯肼重排反應(yīng)在0 40 °C,無機(jī)酸存在下進(jìn)行,反應(yīng)時(shí)間3 18小時(shí),然后分液回收溶劑,分離出水相和有機(jī)相,其特征是所述的水相用無機(jī)堿調(diào)節(jié)pH值,抽濾、水洗、重結(jié)晶,干燥得2,2' _雙(三氟甲基)-4,4' -二氨基聯(lián)苯。
本發(fā)明的反應(yīng)原理示意如下:
<formula>formula see original document page 5</formula>
本發(fā)明中所述的水相調(diào)節(jié)pH值優(yōu)選為9 10。
本發(fā)明中所述的醇和芳烴的混合溶劑,醇為甲醇、乙醇或異丙醇中的一種或兩種或兩種以上的混合醇,芳烴為苯、甲苯或二甲苯中的一種或兩種或兩種
以上的混合芳烴,醇與芳烴的質(zhì)量比為5: 1 1: 5,醇與芳烴的質(zhì)量比優(yōu)選2:1 1: 2。
本發(fā)明中所述的醇與芳烴的混合溶劑與間硝基三氟甲苯的質(zhì)量比為1: 1 10: 1,醇與芳烴的混合溶劑與間硝基三氟甲苯的質(zhì)量比優(yōu)選3: 1 7: 1,所述
鋅粉與間硝基三氟甲苯摩爾比為2:1 10:1,所鋅粉與間硝基三氟甲苯摩爾比優(yōu)選2:1 6:1,所述的無機(jī)堿與間硝基三氟甲苯的摩爾比為O. 1:1 0.8:1,無機(jī)堿與間硝基三氟甲苯的摩爾比優(yōu)選0. 2: 1 0. 7:1 。
本發(fā)明中所述的無機(jī)堿為質(zhì)量濃度10% 50%的氫氧化鈉水溶液或質(zhì)量濃度10% 50%的氫氧化鉀水溶液。
本發(fā)明中所述的無機(jī)酸和3,3'-雙(三氟甲基)二苯肼的摩爾比為1:1 10:1。
本發(fā)明中所述的無機(jī)酸為濃鹽酸或質(zhì)量濃度為20% 70%的硫酸水溶液。在(TC下,無機(jī)酸以滴加方式加入反應(yīng)溶液中,滴加完后在0 4(TC下繼續(xù)反應(yīng)3 18小時(shí)。
重排反應(yīng)結(jié)束后,向反應(yīng)液中加入適量水,其與間硝基三氟甲苯的質(zhì)量比為0. 3:1 2:1,使TFMB的硫酸鹽或鹽酸鹽完全溶解于水和醇的混合相后分液。水相用濃度10 50%(w/w)的氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液中和,抽濾,所得TFMB固體用水洗至pH二8 9,用甲苯或醇的水溶液重結(jié)晶,無色晶體在5(TC高真空下干燥24小時(shí)。
本發(fā)明的有益效果是2,2'-雙(三氟甲基)-4,4' -二氨基聯(lián)苯的制備方法具有如下優(yōu)點(diǎn)1、溶劑用量少,生產(chǎn)成本低。還原偶聯(lián)反應(yīng)與現(xiàn)有方法相比,溶劑用量大為減少,而且重排反應(yīng)不需再額外添加其它溶劑,偶聯(lián)反應(yīng)液經(jīng)酸化、簡單過濾后直接用于重排反應(yīng)。
2、中間體及最終產(chǎn)品分離純化容易,工藝簡單。中間體TFMPHA無需額外的后處理、純化,甚至連反應(yīng)溶劑都不需要減壓蒸餾除去;最終產(chǎn)品通過調(diào)節(jié)其 硫酸鹽或鹽酸鹽的pH值從水中析出,過濾得到,操作容易,適合規(guī)?;可a(chǎn)。
3、采用混合物溶劑進(jìn)行重排反應(yīng),通過改變反應(yīng)物和產(chǎn)物在兩相反應(yīng)液中 的分配比,大大提高了重排反應(yīng)的收率。本方法總收率30 50%,產(chǎn)品純度高 達(dá)99.9%,易于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l
室溫氮?dú)獗Wo(hù)下,向裝有攪拌器、滴液漏斗和回流冷凝管的反應(yīng)瓶中依次 加入75g活性鋅粉、100g甲苯、73g甲醇、40%氫氧化鈉水溶液18. 5g,并向上 述反應(yīng)液中滴加51g間硝基三氟甲苯,控制滴加速度維持內(nèi)溫68。C,滴加完畢, 保溫68。C,劇烈攪拌回流4.5h,溶液由紅色變?yōu)闊o色,冷卻至0。C,滴加濃度 為30%稀硫酸溶液調(diào)節(jié)pH值至5 6,過濾除去鋅粉和固體不溶物,用117g甲 苯分三次洗滌濾渣,合并所得濾液,無需進(jìn)一步后處理,直接用于重排反應(yīng)。
向裝有攪拌器和滴液漏斗的反應(yīng)瓶中加入上述濾液,在O'C下,緩慢滴加 56。/。硫酸溶液196g, lh滴完,繼續(xù)在室溫下反應(yīng)4.5h,加入40g水,分液,下 層水相用40%氫氧化鈉水溶液在(TC下中和,調(diào)節(jié)pH值至9 10,有淡黃色固體 析出,抽濾,水洗,初產(chǎn)物用45g甲苯重結(jié)晶,得到白色晶體16.8g,總產(chǎn)率以 間硝基三氟甲苯為基準(zhǔn)計(jì)算為40%,純度為99.9°/0。
實(shí)施例2
室溫氮?dú)獗Wo(hù)下,向裝有攪拌器、滴液漏斗和回流冷凝管的反應(yīng)瓶中依次加入75g活性鋅粉、100g甲苯、73g甲醇、40%氫氧化鈉水溶液18. 5g,并向上 述反應(yīng)液中滴加51g間硝基三氟甲苯,控制滴加速度維持內(nèi)溫68'C,滴加完畢, 保溫68X:,劇烈攪拌回流4.5h,溶液由紅色變?yōu)闊o色,冷卻至0'C,滴加濃度 為50%稀硫酸溶液調(diào)節(jié)pH值至3 4,過濾除去鋅粉和固體不溶物,用80g甲苯 分三次洗滌濾渣,合并所得濾液,無需進(jìn)一步后處理,直接用于重排反應(yīng)。
向裝有攪拌器和滴液漏斗的反應(yīng)瓶中加入上述濾液,在0'C下,緩慢滴加 58。/。硫酸溶液200g, lh滴完,繼續(xù)在室溫下反應(yīng)4.5h,加入40g水,分液,下 層水相用40%氫氧化鈉水溶液在O"C下中和,調(diào)節(jié)pH值至9 10,有淡黃色固體 析出,繼續(xù)在室溫下攪拌2h,抽濾,水洗,初產(chǎn)物用55g甲苯重結(jié)晶,得到白 色晶體20.5g,總產(chǎn)率以間硝基三氟甲苯為基準(zhǔn)計(jì)算為48%,純度為99.9%。
實(shí)施例3
室溫氮?dú)獗Wo(hù)下,向裝有攪拌器、滴液漏斗和回流冷凝管的反應(yīng)瓶中依次 加入40g活性鋅粉、40g甲苯、30g甲醇、40%氫氧化鈉水溶液11 g,并向上述 反應(yīng)液中滴加30 g間硝基三氟甲苯,控制滴加速度維持內(nèi)溫68'C,滴加完畢, 保溫68。C,劇烈攪拌回流4h,溶液由紅色變?yōu)闊o色,冷卻至0。C,滴加濃度為 40%硫酸溶液調(diào)節(jié)pH值至5 6,過濾除去鋅粉和固體不溶物,用70g甲苯和20g 甲醇分多次洗滌濾渣,合并所得濾液,無需進(jìn)一步后處理,直接用于重排反應(yīng)。
向裝有攪拌器和滴液漏斗的反應(yīng)瓶中加入上述濾液,在(TC下,滴加56%硫 酸溶液120g, lh滴完,繼續(xù)在0"C下反應(yīng)8h,加入20g水,分液,下層水相用 40%氫氧化鈉水溶液在0°(:下中和,調(diào)節(jié)pH值至9 10,有淡黃色固體析出,繼 續(xù)在室溫下攪拌2h,抽濾,水洗,初產(chǎn)物用20g甲苯重結(jié)晶,得到白色晶體8. 8g, 總產(chǎn)率以間硝基三氟甲苯為基準(zhǔn)計(jì)算為35%,純度為99. 9%。實(shí)施例4
室溫氮?dú)獗Wo(hù)下,向裝有攪拌器、滴液漏斗和回流冷凝管的反應(yīng)瓶中依次 加入120g活性鋅粉、135g甲苯、95g甲醇、40。/。氫氧化鈉水溶液37g,并向上述 反應(yīng)液中滴加100g間硝基三氟甲苯,控制滴加速度維持內(nèi)溫68i:,滴加完畢, 保溫68",劇烈攪拌回流5h,溶液由紅色變?yōu)闊o色,冷卻至O'C,滴加濃度為 56%硫酸溶液調(diào)節(jié)pH值至4 5,過濾除去鋅粉和固體不溶物,用230g甲苯和 33g甲醇分多次洗滌濾渣,合并所得濾液,無需進(jìn)一步后處理,直接用于重排反 應(yīng)。
向裝有攪拌器和滴液漏斗的反應(yīng)瓶中加入上述濾液,在0。C下,滴加60%硫 酸溶液400g, lh滴完,繼續(xù)在室溫下反應(yīng)8h,加入70g水,分液,下層水相用 40%氫氧化鈉水溶液在0°(:下中和,調(diào)節(jié)pH值至9 10,有淡黃色固體析出,繼 續(xù)在室溫下攪拌2h,抽濾,水洗,初產(chǎn)物用105g甲苯重結(jié)晶,得到白色晶體 41.9g,總產(chǎn)率以間硝基三氟甲苯為基準(zhǔn)計(jì)算為50%,純度為99.9%。
實(shí)施例5
室溫氮?dú)獗Wo(hù)下,向裝有攪拌器、滴液漏斗和回流冷凝管的反應(yīng)瓶中依次 加入400g活性鋅粉、400g甲苯、300g甲醇、40Q/。氫氧化鈉水溶液110g,并向上 述反應(yīng)液中滴加300g間硝基三氟甲苯,控制滴加速度維持內(nèi)溫68°C,滴加完畢, 保溫68-C,劇烈攪拌回流5h,溶液由紅色變?yōu)闊o色,冷卻至ot;,滴加濃度為 56%硫酸溶液調(diào)節(jié)pH值至4 5,過濾除去鋅粉和固體不溶物,用500g甲苯和 100g甲醇分多次洗漆濾渣,合并所得濾液,無需進(jìn)一步后處理,直接用于重排 反應(yīng)。向裝有攪拌器和滴液漏斗的反應(yīng)瓶中加入上述濾液,在(TC下,滴加56%硫 酸溶液1200g, 2h滴完,繼續(xù)在室溫下反應(yīng)8h,加入200g水,分液,下層水相 用40%氫氧化鈉水溶液在0°(:下中和,調(diào)節(jié)pH值至9 10,有淡黃色固體析出, 繼續(xù)在室溫下攪拌2h,抽濾,水洗,初產(chǎn)物用250g甲苯重結(jié)晶,得到白色晶體 103g,總產(chǎn)率以間硝基三氟甲苯為基準(zhǔn)計(jì)算為4淺,純度為99.9%。
實(shí)施例6
室溫氮?dú)獗Wo(hù)下,向裝有攪拌器、滴液漏斗和回流冷凝管的反應(yīng)瓶中依次 加入38g活性鋅粉、40g甲苯、29g甲醇、40。/。氫氧化鈉水溶液llg,并向上述反 應(yīng)液中滴加30g間硝基三氟甲苯,控制滴加速度維持內(nèi)溫68t:,滴加完畢,保 溫68。C,劇烈攪拌回流4h,溶液由紅色變?yōu)闊o色,冷卻至OX:,滴加濃度為40% 硫酸溶液調(diào)節(jié)PH值至5 6,過濾除去鋅粉和固體不溶物,用50g甲苯和8 g甲 醇分三次洗滌濾渣,合并所得濾液,無需進(jìn)一步后處理,直接用于重排反應(yīng)。
向裝有攪拌器和滴液漏斗的反應(yīng)瓶中加入上述濾液,在0 ° C下,滴加40% 硫酸溶液170 g, 1 h滴完,繼續(xù)在室溫下反應(yīng)8 h,分液,下層水相用40%氫 氧化鈉水溶液在O ° C下中和,調(diào)節(jié)pH值至9 10,有淡黃色固體析出,繼續(xù) 在室溫下攪拌2h,抽濾,水洗,初產(chǎn)物用19g甲苯重結(jié)晶,得到白色晶體8.1 g,總產(chǎn)率以間硝基三氟甲苯為基準(zhǔn)計(jì)算為32%,純度為99.9%。
室溫氮?dú)獗Wo(hù)下,向裝有攪拌器、滴液漏斗和回流冷凝管的反應(yīng)瓶中依次 加入38g活性鋅粉、40g甲苯、30g甲醇、40。/。氫氧化鈉水溶液llg,并向上述反 應(yīng)液中滴加30g間硝基三氟甲苯,控制滴加速度維持內(nèi)溫68。C,滴加完畢,保溫68。C,劇烈攪拌回流4h,溶液由紅色變?yōu)闊o色,冷卻至ot:,滴加濃鹽酸調(diào) 節(jié)pH值至5 6,過濾除去鋅粉和固體不溶物,用30g甲苯和16g甲醇分多次洗 滌濾渣,合并所得濾液,無需進(jìn)一步后處理,直接用于重排反應(yīng)。
向裝有攪拌器和滴液漏斗的反應(yīng)瓶中加入上述濾液,在O'C下,滴加濃鹽酸 100g, 2h滴完,繼續(xù)在室溫下反應(yīng)8h,加入40g水,分液,下層水相用40%氫 氧化鈉水溶液在O'C下中和,調(diào)節(jié)pH值至9 10,有淡黃色固體析出,繼續(xù)在 室溫下攪拌2h,抽濾,水洗,初產(chǎn)物用20g甲苯重結(jié)晶,得到白色晶體9.6g, 總產(chǎn)率以間硝基三氟甲苯為基準(zhǔn)計(jì)算為38%,純度為99. 9%。
實(shí)施例8
室溫氮?dú)獗Wo(hù)下,向裝有攪拌器、滴液漏斗和回流冷凝管的反應(yīng)瓶中依次 加入380g活性鋅粉、400g甲苯、290g甲醇、40%氫氧化鈉水溶液110g,并向上 述反應(yīng)液中滴加300g間硝基三氟甲苯,控制滴加速度維持內(nèi)溫68°C,滴加完畢, 保溫68'C,劇烈攪拌回流4h,溶液由紅色變?yōu)闊o色,冷卻至O"C,滴加濃鹽酸 調(diào)節(jié)pH值至5 6,過濾除去鋅粉和固體不溶物,用400g甲苯和110g甲醇分多 次洗滌濾渣,合并所得濾液,無需進(jìn)一步后處理,直接用于重排反應(yīng)。
向裝有攪拌器和滴液漏斗的反應(yīng)瓶中加入上述濾液,在0。C下,滴加濃鹽酸 900g, 2h滴完,繼續(xù)在室溫下反應(yīng)8h,加入400g水,分液,下層水相用40% 氫氧化鈉水溶液在0"C下中和,調(diào)節(jié)pH值至9 10,有淡黃色固體析出,繼續(xù) 在室溫下攪拌2h,抽濾,水洗,初產(chǎn)物用165g甲苯重結(jié)晶,得到白色晶體75. 4g, 總產(chǎn)率以間硝基三氟甲苯為基準(zhǔn)計(jì)算為30%,純度為99. 9%。
權(quán)利要求
1、一種2,2′-雙(三氟甲基)-4,4′-二氨基聯(lián)苯的制備方法,在氮?dú)獗Wo(hù)下,無機(jī)堿水溶液存在條件下,醇和芳烴作為混合溶劑,間硝基三氟甲苯通過鋅粉還原偶聯(lián)一步法制備3,3′-雙(三氟甲基)二苯肼,反應(yīng)液經(jīng)過酸化、過濾后直接用于重排反應(yīng),3,3′-雙(三氟甲基)二苯肼重排反應(yīng)在0~40℃,無機(jī)酸存在下進(jìn)行,反應(yīng)時(shí)間3~18小時(shí),然后分液回收溶劑,分離出水相和有機(jī)相,其特征是所述的水相用無機(jī)堿調(diào)節(jié)pH值至8~12,抽濾、水洗、重結(jié)晶,無色晶體在40~65℃高真空下干燥12~24小時(shí)得2,2′-雙(三氟甲基)-4,4′-二氨基聯(lián)苯。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的2,2'-雙(三氟甲基)-4,4' -二氨基聯(lián)苯的制備方法,其特征是所述的水相調(diào)節(jié)pH值優(yōu)選為9 10。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的2,2' _雙(三氟甲基)-4,4' -二氨基聯(lián)苯的制備方法,其特征是所述的醇和芳烴的混合溶劑,醇為甲醇、乙醇或異丙醇中的一種或兩種或兩種以上的混合醇,芳烴為苯、甲苯或二甲苯中的一種或兩種或兩種以上的混合芳烴,醇與芳烴的質(zhì)量比為5: 1 1: 5,醇與芳烴的質(zhì)量比優(yōu)選2: 1 1: 2。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的2,2'-雙(三氟甲基)-4,4' -二氨基聯(lián)苯的制備方法,其特征是所述的醇與芳烴的混合溶劑與間硝基三氟甲苯的質(zhì)量比為l: 1 10: 1,醇與芳烴的混合溶劑與間硝基三氟甲苯的質(zhì)量比優(yōu)選3: 1 7:1,所述鋅粉與間硝基三氟甲苯摩爾比為2:1 10:1,所鋅粉與間硝基三氟甲苯摩爾比優(yōu)選2:1 6:1,所述的無機(jī)堿與間硝基三氟甲苯的摩爾比為0. 1:1 0.8:1,無機(jī)堿與間硝基三氟甲苯的摩爾比優(yōu)選0. 2: 1 0. 7:1 。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的2,2'-雙(三氟甲基)-4,4' -二氨基聯(lián)苯的制備方法,其特征是所述的無機(jī)堿為質(zhì)量濃度10% 50%的氫氧化鈉水溶液或質(zhì)量濃度10% 50%的氫氧化鉀水溶液。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的2,2'-雙(三氟甲基)-4,4' -二氨基聯(lián)苯的制備方法,其特征是所述的無機(jī)酸和3, 3'-雙(三氟甲基)二苯肼的摩爾比為1:1 10:1。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的2,2'-雙(三氟甲基)_4,4' -二氨基聯(lián)苯的制備方法,其特征是所述的無機(jī)酸為濃鹽酸或質(zhì)量濃度為20% 70%的硫酸水溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域,具體地說是一種2,2′-雙(三氟甲基)-4,4′-二氨基聯(lián)苯的制備方法,在氮?dú)獗Wo(hù)下,無機(jī)堿水溶液存在條件下,醇和芳烴作為混合溶劑,間硝基三氟甲苯通過鋅粉還原偶聯(lián)一步法制備3,3′-雙(三氟甲基)二苯肼,反應(yīng)液經(jīng)過酸化、過濾后直接用于重排反應(yīng),3,3′-雙(三氟甲基)二苯肼重排反應(yīng)在0~40℃,無機(jī)酸存在下進(jìn)行,反應(yīng)時(shí)間3~18小時(shí),然后分液回收溶劑,分離出水相和有機(jī)相,水相用無機(jī)堿調(diào)節(jié)pH值至8~12,抽濾、水洗、重結(jié)晶,無色晶體在40~65℃高真空下干燥12~24小時(shí)得2,2′-雙(三氟甲基)-4,4′-二氨基聯(lián)苯,解決現(xiàn)有生產(chǎn)中工藝中溶劑消耗大的問題。
文檔編號C07C211/52GK101525294SQ20091002900
公開日2009年9月9日 申請日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者蘭靜波, 飛 楊, 游勁松, 繆文宏, 胡國宜, 薛建偉, 閔雪峰 申請人:常州市陽光醫(yī)藥原料有限公司;四川大學(xué)