本發(fā)明涉及有機合成的技術領域，特別涉及一種3-氨基-4-氟苯酚的制備方法。
背景技術：
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，在有機合成領域具有重要的應用價值。
在本領域中，3-氨基-4-氟苯酚的常用合成方法可由下述反應方程式表示：
該方法以對氟苯酚為原料，經(jīng)過溴化、酯化和硝化反應合成2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯，然后在酸性介質中還原生成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，首先在酸性介質中將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-氟苯酚的兩步反應的總收率僅為76％左右。
技術實現(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、目標產(chǎn)物純度高、反應收率高的3-氨基-4-氟苯酚的制備方法。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術方案：
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、加氫催化劑和有機溶劑混合，得到混合物；
在密閉條件下向所述混合物中通入氫氣進行加氫反應，得到3-氨基-4-氟苯酚；所述通入氫氣前將密閉體系內的空氣排出。
優(yōu)選的，所述堿性物質為無機堿和/或有機胺。
優(yōu)選的，所述無機堿為碳酸鈉、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，所述加氫反應的溫度為30～60℃；所述加氫反應的起始壓力為1.0～2.0MPa，壓降大于0.5MPa時補加氫氣至起始壓力，反應至不吸氫為止。
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量比為0.05～0.15:1。
優(yōu)選的，所述有機溶劑和2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯的質量比為4～10:1。
優(yōu)選的，所述加氫反應后還包括產(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；
將所述固態(tài)物質水洗、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、加氫催化劑和有機溶劑混合，得到混合物；向混合物中通入氫氣進行反應，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，且生產(chǎn)過程中僅需要有機溶劑作為反應介質，省去了酸性介質還原和鋅粉脫鹵的步驟，整個生產(chǎn)過程僅產(chǎn)生少量的廢液，對環(huán)境友好，得到的產(chǎn)物純度高，收率高。
進一步的，本發(fā)明提供的制備方法的合成產(chǎn)物無需進一步提純，僅需簡單固液分離即可得到高純度的產(chǎn)物。實驗表明，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到99％以上，收率為90％左右。
具體實施方式
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、加氫催化劑和有機溶劑混合，得到混合物；
在密閉條件下向所述混合物中通入氫氣進行加氫反應，得到3-氨基-4-氟苯酚；所述通入氫氣前將密閉體系內的空氣排出。
本發(fā)明將2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯、堿性物質、加氫催化劑和有機溶劑混合，得到混合物。在本發(fā)明中，所述堿性物質優(yōu)選為無機堿和/或有機胺；所述無機堿優(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)明對加氫催化劑的來源沒有特殊要求，使用從市場上購買的商品即可。
在本發(fā)明中，所述有機溶劑優(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；所述有機溶劑的混合物優(yōu)選為2～3種有機溶劑的混合物，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；所述有機溶劑和2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯的質量比優(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，使用本領域的常規(guī)方法進行合成即可。在本領域中，通常以對氟苯酚為起始物，通過溴化、酯化和硝化三步反應，合成2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯，反應式如式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行加氫反應，得到3-氨基-4-氟苯酚；所述通入氫氣前將密閉體系內的空氣排出。本發(fā)明優(yōu)選通過惰性氣體置換的方法將密閉體系內的空氣排出，所述惰性氣體優(yōu)選為氮氣、氬氣和氦氣，更優(yōu)選為氮氣；本發(fā)明對具體的置換空氣的方法沒有特殊要求，使用本領域常規(guī)的置換方法即可。
在本發(fā)明中，所述加氫反應的溫度優(yōu)選為30～60℃，更優(yōu)選為40～50℃；所述加氫反應的起始壓力優(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時補加氫氣至起始壓力。在本發(fā)明中，所述加氫反應優(yōu)選反應至不吸氫為止，總反應時間優(yōu)選為5～8h，更優(yōu)選為6～7h。
本發(fā)明對通入氫氣的速率沒有特殊要求，在具體的實施例中，可以根據(jù)反應釜的大小以及混合物的體積來調整氫氣的通入速率，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)選通氫氣至反應起始壓力后停止氫氣的通入，在反應過程中觀測釜內壓力，在壓降大于0.5MPa時補加氫氣至起始壓力。
本發(fā)明優(yōu)選在攪拌條件下進行吸氫反應，所述攪拌的速率優(yōu)選為300～500轉/min，更優(yōu)選為350～450轉/min。本發(fā)明對所述加氫反應用設備沒有特殊的限制，采用本領域技術人員熟知的高壓反應釜即可。
在本發(fā)明的部分具體實施例中，可以在常溫下將2-溴-4-氟-5-硝基苯氧甲酸乙酯、堿性物質、加氫催化劑和有機溶劑加入到反應釜中，然后將反應釜密封，用氮氣置換3～5次，使反應釜中的空氣排凈，之后向反應釜中通入氫氣至釜內壓力為1.0～2.0MPa，并升溫至反應溫度，在攪拌條件下進行吸氫反應，在壓降大于0.5MPa時補加氫氣至起始壓力，反復操作直至反應至不吸氫為止。
所述吸氫反應完成后，本發(fā)明優(yōu)選將產(chǎn)物進行固液分離，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；
將所述固態(tài)物質水洗、過濾和干燥，得到3-氨基-4-氟苯酚。
本發(fā)明對所述過濾沒有特殊要求，使用本領域常規(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溶劑蒸出，得到固態(tài)物質；本發(fā)明對蒸餾的具體溫度沒有特殊要求，在本發(fā)明的具體實施例中，可以根據(jù)反應時使用的有機溶劑種類確定蒸餾溫度。
本發(fā)明優(yōu)選將固態(tài)物質水洗至水洗液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)明對干燥的具體時間沒有特殊要求，將產(chǎn)物干燥至恒重即可。
在本發(fā)明的部分具體實施例中，反應完成后，可以將反應液隨反應釜降溫至室溫，然后使用氮氣置換其中的剩余氫氣，置換3～5次，使釜中的氫氣排凈，然后開釜將反應液取出進行產(chǎn)物的分離。
本發(fā)明僅通過一步反應即可將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，且反應過程產(chǎn)生的三廢少，對環(huán)境友好，反應條件溫和，且合成產(chǎn)物無需進一步提純，僅需簡單分離即可，且得到的產(chǎn)物純度高，收率高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
下面結合實施例對本發(fā)明提供的3-氨基-4-氟苯酚的制備方法進行詳細的說明，但是不能把它們理解為對本發(fā)明保護范圍的限定。
實施例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，開動攪拌，氮氣置換三次，通氫氣至釜內壓力為1.0MPa，升溫至45℃進行反應，當氫氣壓力<0.5MPa時，補氫氣至壓力1.0MPa，反復操作至不掉壓為止，反應完成后降溫至室溫，氮氣置換三次后將反應液過濾除去催化劑，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；
使用核磁共振對產(chǎn)物結構進行鑒定，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)物確實為3-氨基-4-氟苯酚；
使用GC色譜(色譜柱為SPB-5柱，氫焰檢測器，檢測器溫度為250℃)檢測產(chǎn)物純度并計算收率，可得產(chǎn)物純度為99.2％，收率為91％。產(chǎn)物的沸點136℃/20mmHg。
實施例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，開動攪拌，氮氣置換三次，通氫氣至釜內壓力為1.5MPa，升溫至40℃開始反應，當氫氣壓力<1.0MPa時，補氫氣至壓力1.5MPa，反復操作至不掉壓為止，反應完成后降溫至室溫，氮氣置換三次后將反應液過濾除去催化劑，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；
使用核磁共振對產(chǎn)物結構進行鑒定，鑒定結果和實施例1一致，可知產(chǎn)物確實為3-氨基-4-氟苯酚；
使用GC色譜(色譜柱為SPB-5柱，氫焰檢測器，檢測器溫度為250℃)檢測產(chǎn)物純度并計算收率，可得產(chǎn)物純度為99.2％，收率為89％。產(chǎn)物的沸點136℃/20mmHg。
實施例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，開動攪拌，氮氣置換三次，通氫氣至壓力2.0MPa，升溫至40℃開始反應，當氫氣壓力<1.5MPa時，補氫氣至壓力2.0MPa，反復操作至不掉壓為止，反應完成后降溫至室溫，氮氣置換后將反應液過濾除去催化劑，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；
使用核磁共振對產(chǎn)物結構進行鑒定，鑒定結果和實施例1一致，可知產(chǎn)物確實為3-氨基-4-氟苯酚；
使用GC色譜(色譜柱為SPB-5柱，氫焰檢測器，檢測器溫度為250℃)檢測產(chǎn)物純度并計算收率，可得產(chǎn)物純度為99.2％，收率為92％。產(chǎn)物的沸點136℃/20mmHg。
實施例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，開動攪拌，氮氣置換三次，通氫氣至壓力2.0MPa，升溫至50℃開始反應，當氫氣壓力<1.5MPa時，補氫氣至壓力2.0MPa，反復操作至不掉壓為止，反應完成后降溫至室溫，氮氣置換后將反應液過濾除去催化劑，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；
使用核磁共振對產(chǎn)物結構進行鑒定，鑒定結果和實施例1一致，可知產(chǎn)物確實為3-氨基-4-氟苯酚；
使用GC色譜(色譜柱為SPB-5柱，氫焰檢測器，檢測器溫度為250℃)檢測產(chǎn)物純度并計算收率，可得產(chǎn)物純度為99.1％，收率為91.3％。產(chǎn)物的沸點136℃/20mmHg。
實施例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，開動攪拌，氮氣置換三次，通氫氣至壓力1.0MPa，升溫至50℃開始反應，當氫氣壓力<0.5MPa時，補氫氣至壓力1.0MPa，反復操作至不掉壓為止，反應完成后降溫至室溫，氮氣置換后將反應液過濾除去催化劑，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；
使用核磁共振對產(chǎn)物結構進行鑒定，鑒定結果和實施例1一致，可知產(chǎn)物確實為3-氨基-4-氟苯酚；
使用GC色譜(色譜柱為SPB-5柱，氫焰檢測器，檢測器溫度為250℃)檢測產(chǎn)物純度并計算收率，可得產(chǎn)物純度為99.3％，收率為90.3％。產(chǎn)物的沸點136℃/20mmHg。
由以上實施例可知，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，且反應過程產(chǎn)生的三廢少，容易進行工業(yè)化生產(chǎn)，合成產(chǎn)物無需進一步提純，僅需簡單分離即可得到高純度的產(chǎn)物，且收率為90％左右。
由以上實施例可知，本發(fā)明以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。