本發(fā)明涉及有機(jī)合成的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種3-氨基-4-氟苯酚的制備方法。
背景技術(shù)：
3-氨基-4-氟苯酚是合成農(nóng)藥殺蟲劑氟蟲脲的重要中間體，還可以用于合成醫(yī)藥化合物和液晶化合物，也可以用于生產(chǎn)染發(fā)劑和抗菌活性劑，在有機(jī)合成領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
在本領(lǐng)域中，3-氨基-4-氟苯酚的常用合成方法可由下述反應(yīng)方程式表示：
該方法以對(duì)氟苯酚為原料，經(jīng)過溴化、酯化和硝化反應(yīng)合成2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯，然后在酸性介質(zhì)中還原生成2-溴-4-氟-5-氨基苯氧甲酸乙酯，分離后在鋅粉和氫氧化鈉溶液中脫鹵、水解和酸化，之后重結(jié)晶得到3-氨基-4-氟苯酚。
上述制備方法從2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯合成3-氨基-4-氟苯酚需要兩步反應(yīng)，首先在酸性介質(zhì)中將2-溴-4-氟-5-氨基苯氧甲酸乙酯還原生成2-溴-4-氟-5-氨基苯氧甲酸乙酯，該步驟廢水量大，且產(chǎn)物需要分離，造成收率較低；2-溴-4-氟-5-氨基苯氧甲酸乙酯在氫氧化鈉溶液中需要大量鋅粉進(jìn)行脫鹵、水解和酸化，該步驟同樣產(chǎn)生大量的廢固和廢液，不利于環(huán)保。而且該方法后處理繁瑣，產(chǎn)品需要重結(jié)晶才能得到純度較高的3-氨基-4-氟苯酚，造成收率偏低，從2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯合成3-氨基-4-氟苯酚的兩步反應(yīng)的總收率僅為76％左右。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種步驟少、能耗低、三廢少、目標(biāo)產(chǎn)物純度高、反應(yīng)收率高的3-氨基-4-氟苯酚的制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供了一種3-氨基-4-氟苯酚的制備方法，包括以下步驟：
將2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯、堿性物質(zhì)、加氫催化劑和有機(jī)溶劑混合，得到混合物；
在密閉條件下向所述混合物中通入氫氣進(jìn)行加氫反應(yīng)，得到3-氨基-4-氟苯酚；所述通入氫氣前將密閉體系內(nèi)的空氣排出。
優(yōu)選的，所述堿性物質(zhì)為無機(jī)堿和/或有機(jī)胺。
優(yōu)選的，所述無機(jī)堿為碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉和氫氧化鉀中的一種或幾種的混合物。
優(yōu)選的，所述有機(jī)胺為乙胺、三乙胺、丙胺、1,3-丙二胺和丁胺中的一種或幾種的混合物。
優(yōu)選的，所述加氫催化劑為鈀碳和/或雷尼鎳。
優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、乙酸乙酯和甲苯中的一種或幾種的混合物。
優(yōu)選的，所述加氫反應(yīng)的溫度為30～60℃；所述加氫反應(yīng)的起始?jí)毫?.0～2.0MPa，壓降大于0.5MPa時(shí)補(bǔ)加氫氣至起始?jí)毫?，反?yīng)至不吸氫為止。
優(yōu)選的，所述2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯和堿性物質(zhì)的摩爾比為1:3～6；所述加氫催化劑和2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯的質(zhì)量比為0.05～0.15:1。
優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑和2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯的質(zhì)量比為4～10:1。
優(yōu)選的，所述加氫反應(yīng)后還包括產(chǎn)物分離，所述產(chǎn)物分離包括以下步驟：
將反應(yīng)液過濾除去加氫催化劑，得到濾液；
將所述濾液蒸餾，得到固態(tài)物質(zhì)；
將所述固態(tài)物質(zhì)水洗、過濾和干燥，得到3-氨基-4-氟苯酚。
本發(fā)明提供了一種3-氨基-4-氟苯酚的制備方法，包括以下步驟：將2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯、堿性物質(zhì)、加氫催化劑和有機(jī)溶劑混合，得到混合物；向混合物中通入氫氣進(jìn)行反應(yīng)，得到3-氨基-4-氟苯酚。本發(fā)明提供的制備方法合成路線短，步驟少，從2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯合成3-氨基-4-氟苯酚僅需一步反應(yīng)，且生產(chǎn)過程中僅需要有機(jī)溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)，省去了酸性介質(zhì)還原和鋅粉脫鹵的步驟，整個(gè)生產(chǎn)過程僅產(chǎn)生少量的廢液，對(duì)環(huán)境友好，得到的產(chǎn)物純度高，收率高。
進(jìn)一步的，本發(fā)明提供的制備方法的合成產(chǎn)物無需進(jìn)一步提純，僅需簡(jiǎn)單固液分離即可得到高純度的產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明提供的制備方法得到的3-氨基-4-氟苯酚無需純化純度即可達(dá)到99％以上，收率為90％左右。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種3-氨基-4-氟苯酚的制備方法，包括以下步驟：
將2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯、堿性物質(zhì)、加氫催化劑和有機(jī)溶劑混合，得到混合物；
在密閉條件下向所述混合物中通入氫氣進(jìn)行加氫反應(yīng)，得到3-氨基-4-氟苯酚；所述通入氫氣前將密閉體系內(nèi)的空氣排出。
本發(fā)明將2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯、堿性物質(zhì)、加氫催化劑和有機(jī)溶劑混合，得到混合物。在本發(fā)明中，所述堿性物質(zhì)優(yōu)選為無機(jī)堿和/或有機(jī)胺；所述無機(jī)堿優(yōu)選為碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉和氫氧化鉀中的一種或幾種的混合物，更優(yōu)選為碳酸鈉或碳酸鉀；所述有機(jī)胺優(yōu)選為乙胺、三乙胺、丙胺、1,3-丙二胺和丁胺中的一種或幾種的混合物；更優(yōu)選為乙胺和/或三乙胺。
在本發(fā)明中，所述加氫催化劑優(yōu)選為鈀碳和/或雷尼鎳，更優(yōu)選為鈀碳；本發(fā)明對(duì)加氫催化劑的來源沒有特殊要求，使用從市場(chǎng)上購買的商品即可。
在本發(fā)明中，所述有機(jī)溶劑優(yōu)選為甲醇、乙醇、乙酸乙酯和甲苯中的一種或幾種的混合物，更優(yōu)選為甲醇或乙醇；所述有機(jī)溶劑的混合物優(yōu)選為2～3種有機(jī)溶劑的混合物，更優(yōu)選為甲醇和乙醇的混合物或甲醇和甲苯的混合物；所述甲醇和乙醇的混合物中甲醇和乙醇的體積比優(yōu)選為1～1.2:1，更優(yōu)選為1.05～1.1:1；所述甲醇和甲苯的混合物中甲醇和甲苯的體積比優(yōu)選為1～1.2:1，更優(yōu)選為1.05～1.1:1。
在本發(fā)明中，所述2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯和堿性物質(zhì)的摩爾比優(yōu)選為1:3～6，更優(yōu)選為1:4～5；所述加氫催化劑和2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯的質(zhì)量比優(yōu)選為0.05～0.15:1，更優(yōu)選為0.08～0.12:1，最優(yōu)選為0.1:1；所述有機(jī)溶劑和2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯的質(zhì)量比優(yōu)選為4～10:1，更優(yōu)選為5～8:1，最優(yōu)選為6～7:1。
本發(fā)明對(duì)2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯的來源沒有特殊要求，使用本領(lǐng)域的常規(guī)方法進(jìn)行合成即可。在本領(lǐng)域中，通常以對(duì)氟苯酚為起始物，通過溴化、酯化和硝化三步反應(yīng)，合成2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯，反應(yīng)式如式1所示：
得到混合物后，本發(fā)明在密閉條件下向所述混合物中通入氫氣進(jìn)行加氫反應(yīng)，得到3-氨基-4-氟苯酚；所述通入氫氣前將密閉體系內(nèi)的空氣排出。本發(fā)明優(yōu)選通過惰性氣體置換的方法將密閉體系內(nèi)的空氣排出，所述惰性氣體優(yōu)選為氮?dú)?、氬氣和氦氣，更?yōu)選為氮?dú)?；本發(fā)明對(duì)具體的置換空氣的方法沒有特殊要求，使用本領(lǐng)域常規(guī)的置換方法即可。
在本發(fā)明中，所述加氫反應(yīng)的溫度優(yōu)選為30～60℃，更優(yōu)選為40～50℃；所述加氫反應(yīng)的起始?jí)毫?yōu)選為1.0～2.0MPa，更優(yōu)選為1.3～1.8MPa；本發(fā)明優(yōu)選在壓降大于0.5MPa時(shí)補(bǔ)加氫氣至起始?jí)毫?。在本發(fā)明中，所述加氫反應(yīng)優(yōu)選反應(yīng)至不吸氫為止，總反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為5～8h，更優(yōu)選為6～7h。
本發(fā)明對(duì)通入氫氣的速率沒有特殊要求，在具體的實(shí)施例中，可以根據(jù)反應(yīng)釜的大小以及混合物的體積來調(diào)整氫氣的通入速率，本發(fā)明優(yōu)選通過控制氫氣通入速率使釜內(nèi)壓力上升速率控制在0.3～0.8MPa/min，更優(yōu)選為0.5MPa/min；本發(fā)明優(yōu)選通氫氣至反應(yīng)起始?jí)毫笸Ｖ箽錃獾耐ㄈ?，在反?yīng)過程中觀測(cè)釜內(nèi)壓力，在壓降大于0.5MPa時(shí)補(bǔ)加氫氣至起始?jí)毫Α?/p>
本發(fā)明優(yōu)選在攪拌條件下進(jìn)行吸氫反應(yīng)，所述攪拌的速率優(yōu)選為300～500轉(zhuǎn)/min，更優(yōu)選為350～450轉(zhuǎn)/min。本發(fā)明對(duì)所述加氫反應(yīng)用設(shè)備沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的高壓反應(yīng)釜即可。
在本發(fā)明的部分具體實(shí)施例中，可以在常溫下將2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯、堿性物質(zhì)、加氫催化劑和有機(jī)溶劑加入到反應(yīng)釜中，然后將反應(yīng)釜密封，用氮?dú)庵脫Q3～5次，使反應(yīng)釜中的空氣排凈，之后向反應(yīng)釜中通入氫氣至釜內(nèi)壓力為1.0～2.0MPa，并升溫至反應(yīng)溫度，在攪拌條件下進(jìn)行吸氫反應(yīng)，在壓降大于0.5MPa時(shí)補(bǔ)加氫氣至起始?jí)毫?，反?fù)操作直至反應(yīng)至不吸氫為止。
所述吸氫反應(yīng)完成后，本發(fā)明優(yōu)選將產(chǎn)物進(jìn)行固液分離，得到3-氨基-4-氟苯酚。本發(fā)明優(yōu)選通過以下步驟將產(chǎn)物分離：
將反應(yīng)液過濾除去加氫催化劑，得到濾液；
將所述濾液蒸餾，得到固態(tài)物質(zhì)；
將所述固態(tài)物質(zhì)水洗、過濾和干燥，得到3-氨基-4-氟苯酚。
本發(fā)明對(duì)所述過濾沒有特殊要求，使用本領(lǐng)域常規(guī)的過濾方法即可。
在本發(fā)明中，所述蒸餾優(yōu)選為常壓蒸餾，通過蒸餾將所述濾液中的有機(jī)溶劑蒸出，得到固態(tài)物質(zhì)；本發(fā)明對(duì)蒸餾的具體溫度沒有特殊要求，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，可以根據(jù)反應(yīng)時(shí)使用的有機(jī)溶劑種類確定蒸餾溫度。
本發(fā)明優(yōu)選將固態(tài)物質(zhì)水洗至水洗液pH值為6.8～7.2，更優(yōu)選為6.9～7.1。
在本發(fā)明中，所述干燥的溫度優(yōu)選為70～80℃，更優(yōu)選為75～78℃；本發(fā)明對(duì)干燥的具體時(shí)間沒有特殊要求，將產(chǎn)物干燥至恒重即可。
在本發(fā)明的部分具體實(shí)施例中，反應(yīng)完成后，可以將反應(yīng)液隨反應(yīng)釜降溫至室溫，然后使用氮?dú)庵脫Q其中的剩余氫氣，置換3～5次，使釜中的氫氣排凈，然后開釜將反應(yīng)液取出進(jìn)行產(chǎn)物的分離。
本發(fā)明僅通過一步反應(yīng)即可將2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯合成3-氨基-4-氟苯酚，反應(yīng)式如式2所示：
本發(fā)明提供的制備方法合成路線短，步驟少，且反應(yīng)過程產(chǎn)生的三廢少，對(duì)環(huán)境友好，反應(yīng)條件溫和，且合成產(chǎn)物無需進(jìn)一步提純，僅需簡(jiǎn)單分離即可，且得到的產(chǎn)物純度高，收率高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的3-氨基-4-氟苯酚的制備方法進(jìn)行詳細(xì)的說明，但是不能把它們理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
實(shí)施例1
向2L高壓釜中加入2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯183g(0.59mol)，無水乙醇916g，鈀碳5g和碳酸鉀244.3g(1.77mol)，加完后封釜，開動(dòng)攪拌，氮?dú)庵脫Q三次，通氫氣至釜內(nèi)壓力為1.0MPa，升溫至45℃進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)氫氣壓力<0.5MPa時(shí)，補(bǔ)氫氣至壓力1.0MPa，反復(fù)操作至不掉壓為止，反應(yīng)完成后降溫至室溫，氮?dú)庵脫Q三次后將反應(yīng)液過濾除去催化劑，濾液常壓蒸餾蒸出甲醇后得到固體粗品，經(jīng)過100g水洗、過濾，然后70℃真空干燥后得到淡黃色固體3-氨基-4-氟苯酚68.3g；
使用核磁共振對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定，所得鑒定數(shù)據(jù)如下：1H NMR(DMSO-d6,400MHz)δ8.857(s,1H),6.509-6.761(t,1H),6.126-6.206(d,1H),5.871-5.901(s,1H),4.948(s,2H).根據(jù)鑒定數(shù)據(jù)可知，所得產(chǎn)物確實(shí)為3-氨基-4-氟苯酚；
使用GC色譜(色譜柱為SPB-5柱，氫焰檢測(cè)器，檢測(cè)器溫度為250℃)檢測(cè)產(chǎn)物純度并計(jì)算收率，可得產(chǎn)物純度為99.2％，收率為91％。產(chǎn)物的沸點(diǎn)136℃/20mmHg。
實(shí)施例2
向2L高壓釜中加入2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯183g(0.59mol)，甲醇916g，雷尼鎳5g和1,3-丙二胺174.9g(2.36mol)，加完后封釜，開動(dòng)攪拌，氮?dú)庵脫Q三次，通氫氣至釜內(nèi)壓力為1.5MPa，升溫至40℃開始反應(yīng)，當(dāng)氫氣壓力<1.0MPa時(shí)，補(bǔ)氫氣至壓力1.5MPa，反復(fù)操作至不掉壓為止，反應(yīng)完成后降溫至室溫，氮?dú)庵脫Q三次后將反應(yīng)液過濾除去催化劑，濾液常壓蒸餾蒸出甲醇后得到固體粗品，固體粗品經(jīng)過100g水洗、過濾，然后70℃真空干燥后得到淡黃色固體3-氨基-4-氟苯酚68.3g；
使用核磁共振對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定，鑒定結(jié)果和實(shí)施例1一致，可知產(chǎn)物確實(shí)為3-氨基-4-氟苯酚；
使用GC色譜(色譜柱為SPB-5柱，氫焰檢測(cè)器，檢測(cè)器溫度為250℃)檢測(cè)產(chǎn)物純度并計(jì)算收率，可得產(chǎn)物純度為99.2％，收率為89％。產(chǎn)物的沸點(diǎn)136℃/20mmHg。
實(shí)施例3
向2L高壓釜中加入2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯183g(0.59mol)，甲醇916g，鈀碳5g和丙胺104.4g(1.77mol)，加完后封釜，開動(dòng)攪拌，氮?dú)庵脫Q三次，通氫氣至壓力2.0MPa，升溫至40℃開始反應(yīng)，當(dāng)氫氣壓力<1.5MPa時(shí)，補(bǔ)氫氣至壓力2.0MPa，反復(fù)操作至不掉壓為止，反應(yīng)完成后降溫至室溫，氮?dú)庵脫Q后將反應(yīng)液過濾除去催化劑，濾液常壓蒸餾蒸出甲醇后得到固體粗品，將固體粗品經(jīng)過100g水洗、過濾，然后70℃真空干燥后得到淡黃色固體3-氨基-4-氟苯酚68.3g；
使用核磁共振對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定，鑒定結(jié)果和實(shí)施例1一致，可知產(chǎn)物確實(shí)為3-氨基-4-氟苯酚；
使用GC色譜(色譜柱為SPB-5柱，氫焰檢測(cè)器，檢測(cè)器溫度為250℃)檢測(cè)產(chǎn)物純度并計(jì)算收率，可得產(chǎn)物純度為99.2％，收率為92％。產(chǎn)物的沸點(diǎn)136℃/20mmHg。
實(shí)施例4
向2L高壓釜中加入2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯183g(0.59mol)，乙酸乙酯916g，雷尼鎳18.3g和乙二胺177g(2.95mol)，加完后封釜，開動(dòng)攪拌，氮?dú)庵脫Q三次，通氫氣至壓力2.0MPa，升溫至50℃開始反應(yīng)，當(dāng)氫氣壓力<1.5MPa時(shí)，補(bǔ)氫氣至壓力2.0MPa，反復(fù)操作至不掉壓為止，反應(yīng)完成后降溫至室溫，氮?dú)庵脫Q后將反應(yīng)液過濾除去催化劑，濾液常壓蒸餾蒸出甲醇后得到固體粗品，將固體粗品經(jīng)過100g水洗、過濾，然后75℃真空干燥后得到淡黃色固體3-氨基-4-氟苯酚68.5g；
使用核磁共振對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定，鑒定結(jié)果和實(shí)施例1一致，可知產(chǎn)物確實(shí)為3-氨基-4-氟苯酚；
使用GC色譜(色譜柱為SPB-5柱，氫焰檢測(cè)器，檢測(cè)器溫度為250℃)檢測(cè)產(chǎn)物純度并計(jì)算收率，可得產(chǎn)物純度為99.1％，收率為91.3％。產(chǎn)物的沸點(diǎn)136℃/20mmHg。
實(shí)施例5
向2L高壓釜中加入2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯183g(0.59mol)，甲苯1800g，雷尼鎳14.64g和碳酸鈉250.16g(2.36mol)，加完后封釜，開動(dòng)攪拌，氮?dú)庵脫Q三次，通氫氣至壓力1.0MPa，升溫至50℃開始反應(yīng)，當(dāng)氫氣壓力<0.5MPa時(shí)，補(bǔ)氫氣至壓力1.0MPa，反復(fù)操作至不掉壓為止，反應(yīng)完成后降溫至室溫，氮?dú)庵脫Q后將反應(yīng)液過濾除去催化劑，濾液常壓蒸餾蒸出甲醇后得到固體粗品，將固體粗品經(jīng)過100g水洗、過濾，然后75℃真空干燥后得到淡黃色固體3-氨基-4-氟苯酚68.0g；
使用核磁共振對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定，鑒定結(jié)果和實(shí)施例1一致，可知產(chǎn)物確實(shí)為3-氨基-4-氟苯酚；
使用GC色譜(色譜柱為SPB-5柱，氫焰檢測(cè)器，檢測(cè)器溫度為250℃)檢測(cè)產(chǎn)物純度并計(jì)算收率，可得產(chǎn)物純度為99.3％，收率為90.3％。產(chǎn)物的沸點(diǎn)136℃/20mmHg。
由以上實(shí)施例可知，本發(fā)明提供的制備方法合成路線短，步驟少，從2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯合成3-氨基-4-氟苯酚僅需一步反應(yīng)，且反應(yīng)過程產(chǎn)生的三廢少，容易進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，合成產(chǎn)物無需進(jìn)一步提純，僅需簡(jiǎn)單分離即可得到高純度的產(chǎn)物，且收率為90％左右。
由以上實(shí)施例可知，本發(fā)明以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。