4-氟-n-甲基-3-硝基苯胺的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種有機(jī)化學(xué)中間體的制備方法，尤其是涉及一種高品質(zhì)的4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺屬于苯胺類化合物，是一種重要的化工、醫(yī)藥中間體，可 用于染料、染發(fā)劑、醫(yī)藥、農(nóng)藥等多個(gè)領(lǐng)域。
[0003] 關(guān)于4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺的制備方法報(bào)道較少，現(xiàn)在已知的關(guān)于4-氟-N-甲 基-3-硝基苯胺的制備方法有:采用甲醛硫酸體系進(jìn)行苯胺類化合物甲基化的方法。以8倍 質(zhì)量的硫酸為溶劑，1.58倍質(zhì)量的多聚甲醛為甲基化試劑，反應(yīng)完成后將反應(yīng)液稀釋到冰 水中，經(jīng)過萃取得到產(chǎn)品。但是，上述制備方法，在后處理過程中會(huì)生成大量的副產(chǎn)品，很難 精制除去，實(shí)際質(zhì)量收率不足50%，且純度很難達(dá)到95%以上，當(dāng)采用該方法放大生產(chǎn)時(shí)問 題尤為嚴(yán)重。同時(shí)采用該方法會(huì)產(chǎn)生大量的硫酸銨廢鹽，污染嚴(yán)重，較難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 [000 4]為了提尚4_氣-N-甲基_3_硝基苯胺的內(nèi)在的質(zhì)量品質(zhì)，提尚廣品的收率與生廣的 穩(wěn)定性，本發(fā)明經(jīng)過多次嘗試提供了一種制備高品質(zhì)4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種新的高品質(zhì)4-氟-N-甲基-3-硝 基苯胺的制備方法，在提高產(chǎn)品質(zhì)量品質(zhì)的同時(shí)減少環(huán)境污染，使產(chǎn)品生產(chǎn)清潔化、環(huán)保 化，使產(chǎn)品更適宜大批量生產(chǎn)。
[0006] -種4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺的制備方法，包括下述步驟：
[0007] (1)甲基化反應(yīng)：以4-氟-3-硝基苯胺為原料，以質(zhì)量濃度為60~98 %的硫酸為溶 劑，甲醛為甲基化試劑，在20~60°C下反應(yīng)得到甲基化反應(yīng)液；
[0008] (2)中和:將甲基化反應(yīng)液滴加至質(zhì)量濃度為10~28 %的氨水與有機(jī)溶劑的混合 液中，滴加完成后經(jīng)回流降溫過濾或者分液濃縮得到4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺粗品；
[0009] (3)純化:4_氣-N-甲基_3_硝基苯胺粗品經(jīng)結(jié)晶、干燥后得到4_氣-N-甲基_3_硝基 苯胺精制品。
[0010] 本發(fā)明合成路線如下：
[0011
[0012] 本發(fā)明以4-氟-3-硝基苯胺為原料，以硫酸為溶劑，甲醛為甲基化試劑，在一定溫 度下進(jìn)行甲基化反應(yīng)，然后將反應(yīng)液按照一定比例稀釋到氨水與有機(jī)溶劑的混合溶液中進(jìn) 行回流，過濾得到產(chǎn)品經(jīng)純化后純度高，質(zhì)量好，該合成方法適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[0013] 作為優(yōu)選，步驟(1)中，硫酸與原料4-氟-3-硝基苯胺的重量比為2~7.5:1;所述甲 醛為三聚甲醛、多聚甲醛、甲醛水溶液中的一種，其與原料4-氟-3-硝基苯胺的重量比為0.3 ~1 · 4:1 〇
[0014] 作為優(yōu)選，步驟(1)中，甲基化反應(yīng)溫度為30~50°C。
[0015] 作為優(yōu)選，步驟(2)中，氨水與原料4-氟-3-硝基苯胺的重量比4~10:1;所述的有 機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇、甲苯、四氫呋喃、甲基叔丁基醚中的一種或二種以上的任意組 合，其用量與原料4-氟-3-硝基苯胺的重量比3~10:1。
[0016] 作為優(yōu)選，步驟⑵中，滴加溫度控制在-10~20°C，滴加時(shí)間1~20h。
[0017] 作為優(yōu)選，步驟(3)中，結(jié)晶用的有機(jī)溶劑為低沸點(diǎn)醇，所述低沸點(diǎn)醇為甲醇、乙 醇、異丙醇中的一種，其用量與原料4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺的重量比為3~8:1。
[0018] 作為優(yōu)選，步驟(3)中，干燥溫度為30~70°C。
[0019] 作為優(yōu)選，所述的4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺的制備方法，包括下述步驟：
[0020] (1)甲基化反應(yīng)：以80~98 %濃度硫酸為溶劑，多聚甲醛為甲基化試劑，甲基化反 應(yīng)溫度控制在30~50 °C;其中，4-氟-3-硝基苯胺、硫酸、多聚甲醛的重量比為1:3~6:0.5~ 1.2；
[0021 ] (2)中和:將甲基化反應(yīng)液滴加至15~25 %氨水與甲醇的混合液中，滴加溫度控制 在0~15°C之間，滴加時(shí)間控制在1.5~12h，滴加完成后升溫至回流，回流一段時(shí)間后，降溫 至5 °C以下過濾得到4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺粗品；其中，4-氟-3-硝基苯胺、氨水、甲醇的 重量比為1:5~9:4~8;
[0022] (3)純化：4_氟-N-甲基-3-硝基苯胺粗品加入甲醇中升溫至回流，然后經(jīng)冷卻結(jié) 晶、過濾、干燥得4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺精制品；其中，甲醇與4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺 的重量比為4~7:1;干燥溫度為40~60 °C。
[0023] 作為優(yōu)選，所述的4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺的制備方法，包括下述步驟：
[0024] (1) 1000L搪瓷反應(yīng)釜R1中吸入質(zhì)量濃度為98 %硫酸1125kg，投入4-氟-3-硝基苯 胺250kg，投入4-氟-3-硝基苯胺時(shí)反應(yīng)放熱，R1夾套通循環(huán)水控制溫度在30~35 °C，投完后 升溫至45 °C ;在該溫度下分批加入250kg多聚甲醛，每0.5h加入25kg多聚甲醛，加畢，保溫反 應(yīng)2h后，取樣HPLC檢測(cè)至原料4-氟-3-硝基苯胺反應(yīng)完全，降溫至20°C，備用；
[0025] (2)5000L搪瓷反應(yīng)釜R2中吸入25%氨水1752kg和甲醇1440kg，R2夾套通冰鹽水降 溫至10°C以下，開始滴加甲基化反應(yīng)液，控制滴加溫度在12~15 °C，滴加時(shí)間1 Oh，滴加完畢 后，升溫至65~70°C回流lh，取樣HPLC檢測(cè)至4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺主含量>95%，再降 溫至5°C以下，放料至濾缸中，2400kg水洗滌濾餅，然后離心得到4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺 粗品；
[0026] (3)將得到的4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺粗品再投入到甲醇1300kg中，升溫至60°C， 保溫?cái)嚢?0min，然后降溫至5~10°C，放料至濾缸中，離心，烘干后得到4-氟-N-甲基-3-硝 基苯胺精制品。
[0027]本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品后處理簡(jiǎn)便，環(huán)境污染小，制備得到的4-氟-N-甲基-3-硝基 苯胺產(chǎn)品質(zhì)量品質(zhì)高，穩(wěn)定性好，制得的產(chǎn)品除可以用于普通用途外，還可以用于高端樹脂 的制備，是一種適合工業(yè)化制備的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明所要保護(hù)的范圍并不限于 此。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 取40g 4-氟-3-硝基苯胺和180g質(zhì)量濃度為90%的硫酸，在25°(：溫度下攪拌均勻， 升溫至40~45°C，在該溫度下分批加入42.3g多聚甲醛(每0.5h加入7.7g多聚甲醛），加畢， 保溫反應(yīng)2h后，降溫至20°C，備用（甲基化反應(yīng)液）。
[0031] 取280g質(zhì)量濃度為25%氨水和240g甲醇降溫至10°C以下，開始滴加甲基化反應(yīng) 液，控制滴加溫度在1 〇~15 °C，滴加時(shí)間1.5h，滴加完畢后，升溫至65~70 °C回流1 h，再降溫 至5°C以下，析晶過濾得到4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺粗品42g。
[0032] 粗品加入200g甲醇中升溫至回流，然后降溫至10°C抽濾，400g水洗滌濾餅，60°C干 燥得到4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺精制品40.5g，收率為92.9%，產(chǎn)品HPLC 2 99.2%。
[0033] 實(shí)施例2
[0034] 1000L搪瓷反應(yīng)釜R1中吸入質(zhì)量濃度為98%硫酸1125kg，投入4-氟-3-硝基苯胺 250kg，投入4-氟-3-硝基苯胺時(shí)反應(yīng)放熱，R1夾套通循環(huán)水控制溫度在30~35°C，投完后升 溫至45°C。在該溫度下分批加入250kg多聚甲醛(每0.5h加入25kg多聚甲醛），加畢，保溫反 應(yīng)2h后，取樣HPLC檢測(cè)至原料4-氟-3-硝基苯胺反應(yīng)完全，降溫至20°C，備用。
[0035] 5000L搪瓷反應(yīng)釜R2中吸入25%氨水1752kg和甲醇1440kg，R2夾套通冰鹽水降溫 至10 °C以下，開始滴加甲基化反應(yīng)液，控制滴加溫度在12~15 °C，滴加時(shí)間1 Oh，滴加完畢 后，升溫至65~70°C回流lh，取樣HPLC檢測(cè)至4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺主含量>95%，再降 溫至5°C以下，放料至濾缸中，2400kg水洗滌濾餅，然后離心得到4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺 粗品270kg，將得到的4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺粗品再投入到甲醇1300kg中，升溫至60°C， 保溫?cái)嚢?0min，然后降溫至5~10°C，放料至濾缸中，離心，烘干后得到4-氟-N-甲基-3-硝 基苯胺精制品260kg，收率為95.4%，產(chǎn)品HPLC2 99.9%。
[0036] 實(shí)施例3
[0037] 取40g 4-氟-3-硝基苯胺和220g質(zhì)量濃度為80%的硫酸，在25°(：溫度下攪拌均勻， 升溫至40~45°C，在該溫度下分批加入30g多聚甲醛(每0.5h加入6g多聚甲醛），加畢，保溫 反應(yīng)2h后，降溫至20°C，備用（甲基化反應(yīng)液）。
[0038] 取320g質(zhì)量濃度為15%氨水和320g甲醇降溫至10°C以下，開始滴加甲基化反應(yīng) 液，控制滴加溫度在5~10 °C，滴加時(shí)間1.5h，滴加完畢后，升溫至65~70°C回流lh，再降溫 至5°C以下，析晶過濾得到4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺粗品40g。
[0039] 粗品加入240g甲醇中升溫至回流，然后降溫至10°C抽濾，400g水洗滌濾餅，50°C干 燥得到4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺精制品36.4g，收率為83.5%，產(chǎn)品HPLC 2 99.0%。
[0040] 實(shí)施例4
[00411取40g 4-氟-3-硝基苯胺和150g質(zhì)量濃度為90%的硫酸，在25°(：溫度下攪拌均勻， 升溫至45~50°C，在該溫度下分批加入45g多聚甲醛(每0.5h加入7.5g多聚甲醛），加畢，保 溫反應(yīng)2h后，降溫至20°C，備用（甲基化反應(yīng)液）。
[0042] 取250g質(zhì)量濃度為25%氨水和200g甲醇降溫至10°C以下，開始滴加甲基化反應(yīng) 液，控制滴加溫度在1 〇~15 °C，滴加時(shí)間1.5h，滴加完畢后，升溫至65~70 °C回流1 h，再降溫 至5°C以下，析晶過濾得到4-氟-N-甲基-3-硝基