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570-24-1/2-甲基-6-硝基苯胺的制備

背景及概述[1][2]

2-甲基-6-硝基苯胺,又名 2-氨基 -3-硝基甲苯,是一種重要的精細化工中間體和染料中間體,廣泛用于有機合成,是印染、橡膠、制藥、塑料和油漆等行業的重 要原料,其熔點適宜,也可作為混合炸藥的組分。傳統方法采用一鍋煮方法合成 2-甲基-6-硝基苯胺,即鄰甲苯胺乙酰化反應后,在同一反應器中直接進行硝化反應,然后分離出硝化產物,再經鹽酸去乙酰化得到 2-甲基-6-硝基苯胺和 2-甲基-4-硝基苯胺的鹽酸鹽混合液,用水稀釋鹽酸鹽進行產物分離的方法。

一鍋煮方法既有硝化放熱,又有配酸放熱,溫度不易控制,容易發生危險,對設備和操作要求極高,很難應用于大規模的工業化生產,且 2-甲基-6-硝基苯胺純度較低。2-甲基- 6-硝基苯胺的產率最高為 59.7%,純度僅為 97%。

針對傳統一鍋煮方法存在的缺陷,有研究將乙酰化反應和硝化反應分步實施,即首先制備出乙酰化產物,然后將其加入事先配好的硝化試劑中得到乙酰化的硝化產物混合物,用鹽酸水解得 2-甲基-6-硝基苯胺和 2-甲基-4-硝基苯胺鹽酸鹽混合液,再用水稀釋鹽酸鹽即得 2-甲基 -6-硝基苯胺,產率最高為 59.4%,純度 99%以上 。改進后的方法硝化反應溫度容易控制,對設備和操作無特殊要求,較適于大規模工業化生產 。

應用[2]

2-甲基-6-硝基苯胺在現代化工生產中的應用較為廣泛,如橡膠制造、藥品制造、印染制造等行業都有運用。

制備[2-4]

方法1:

步驟1:鄰甲苯胺的乙酰化:

1)直接乙酰化。向配有機械攪拌器、溫度計及恒壓滴液漏斗的 250 mL三口瓶中加入 100 mL乙酸酐,常溫下滴加 53.5 mL鄰甲苯胺,加料速度以控制體系溫度不超過 40 ℃為宜,滴加完畢繼續反應 0.5 h后,冷卻至 10 ℃以下,有固體逐漸析出,抽濾得白色固體,母液用 NaOH溶液調至 pH =8 ~ 9,又析出少量白色固體,過濾,合并濾餅,真空干燥得白色固體共計 62.6 g,經鑒 定為2-甲基乙酰苯胺,收率為 84%。

2)催化乙酰化:向配有機械攪拌器、溫度計及恒壓滴液漏斗的 250 mL三口瓶中加入 60 mL乙酸酐和 21.65 g六水合硝酸鑭,常溫下滴加 53.5 mL鄰甲苯胺 。加料速度以 控制體系溫度不超過 40 ℃為宜,滴加完畢后繼續反應 0.5 h。將反應液冷卻至 10 ℃以下,有白色固體逐漸 析出,抽濾,真空干燥得白色固體共計 64.5 g,經鑒定為 2-甲基乙酰苯胺,收率為 86.6%。

步驟2:2-甲基乙酰苯胺的硝化:向配有機械攪拌器、溫度計及恒壓滴液漏斗的 500 mL三口瓶中加入 240 mL乙酸酐和 30 mL乙酸,控制溫度在 10 ~ 12 ℃左右,滴加 63 mL濃硝酸。滴加完畢后,分批加入固體 2-甲基乙酰苯胺 74.5 g,加料速度應嚴格控制體系溫度在 10 ~ 12 ℃,加畢繼續反應約 0.5 h,直至溫度不再上升為止,然后將物料倒入 1500 mL冰水中,有大量淺黃色固體析出,攪拌,抽濾得淺黃色固體,干燥備用。

步驟3:2-甲基乙酰苯胺硝化產物的水解和后處理 將上述淺黃色固體轉移到 500 mL燒瓶中,加入 36% ~ 38%的濃鹽酸 150 mL,機械攪拌下水浴加熱回流 3 h得暗紅色溶液, 并有少量橙黃色固體析出。然 后冷卻至室溫,將 750 mL冰水倒入上述暗紅色物料中,繼續攪拌 30 min,中間有大量橙黃色固體析出,過濾,用 100 mL蒸餾水洗滌 3 次,濾餅干燥后得 51.1 g 橙黃色固體粗品,母液呈暗紅色。所得粗品用 125 mL 乙醇[ φ(CH3CH2 OH)=95%]重結晶,得 46 g橙紅色針狀晶體,經鑒定為 2-甲基 -6-硝基苯胺。熔點 94 ~ 96 ℃(文獻值 95 ~ 96 ℃,收率 59.4%(以 2-甲乙酰苯胺計 )。

2-甲基-6-硝基苯胺的制備

方法2:

步驟1:鄰甲苯胺的乙酰化

2-甲基-6-硝基苯胺的合成工藝優化,突破了傳統鹽酸混 合處理的情況,采用硝化反應控制溫度,由此,在對2-甲基-6-硝基苯胺合成材料初步處理時,首先運用酰化進行成分處理,再進行產物合成,直接將鄰甲苯胺進行酰化處理。直接將其 與濃硝酸融合后,鄰甲苯胺會生成2-甲基乙酰苯胺,經過鑒定原有物質反應比重為80%;其次,借助乙酸酐和六合水硝酸 鑭進行進行催化,經過冷卻、干燥后,回收89.5% 的2-甲基乙酰苯胺。經過兩次反應處理后,原材料中的鄰甲苯安成分,實現了較大比例的初步性提取。

步驟2:: 2-甲基乙酰苯胺酸化處理 取本次實驗提取后的2- 甲基乙酰苯胺產物,按照1∶2的 比例,加入乙酸酐和乙酸反應物質,并將其反應溫度控制在 15℃左右,然后逐步加入20mL 的濃硝酸。待瓶中物質完全反應后,運用冰水進行溶液降溫,初步進行溶液處理后,將溶 液中的固體物質過濾出來,干燥后密封收集。

步驟3:: 2-甲基乙酰苯胺產物溶解 將2-甲基乙酰苯胺與乙酸、乙酸酐反應后的物質,放入濃鹽酸中,此時物質與液體的配備比重為10∶3,然后將兩 種物質充分攪拌。待攪拌液體呈現暗紅色時,將溶液與黃色 固體分離,并同時將其中放置在冷卻環境中,待5~10min 左右,繼續在變色的液體中加入冰水,繼續攪拌,待溶液攪拌過程 中出現黃色固狀物體時,停止攪拌。

最后,采取蒸餾處理的方式,對2- 甲基乙酰苯胺化合反 應后的產物進行處理,并應用濃度為50% 的乙醇溶液進行 固體物清洗,即可得到2- 甲基 -6- 硝基苯胺。為了進一步驗 證所產生物品的合格程度,對提取后的2- 甲基 -6- 硝基苯胺 進行檢測,其相關值為 :熔點為135℃、H NMR(400MHz,CDCl3),苯環上的 CH 數量為3 200、2 900,與2- 甲基 -6- 硝 基苯胺合成參考數值相比,在其成分合格控制范圍內。

方法3:以鄰硝基苯胺為:原料,經乙酰化反應、甲基化反應,最后水解得到 2-甲基-6-硝基苯胺。反應步驟簡單,并且用不到強酸性物質,對生產設備要求不高,溫度容易控制,操作簡單方便。用該方法合成的的 2-甲基-6- 硝基苯胺產率高達 93.9%,大大提高了產率,且產 物純度為 99.6%,滿足市場需求,適用于工業化大 規模生產。目標產物的合成路線如下:

2-甲基-6-硝基苯胺的制備

步驟1:在 250 mL 三口燒瓶上,分別安裝攪拌器,滴液漏斗及溫度計。快速稱取 16.0 g 經研細的無水 AlCl3,放入燒瓶中,并立即加入 13.8 g 鄰硝基苯胺 和 30 mL 乙醚。勻速震動燒瓶,使其充分溶解。再 用滴液漏斗滴加 9.45 mL 乙酸酐。滴完后關閉滴液漏斗旋塞,在石棉網上小火加熱,在一定溫度下保 持緩緩回流數小時。

回流完畢后,將三口燒瓶浸入 冷水中,靜置冷卻,有橙黃色針狀結晶體析出,在 常溫條件下抽濾,所得到的過濾物用蒸餾水洗滌三次,將粗產物烘干,保留約 17.8 g 粗產物。將粗產 物溶于蒸餾水,加熱溶液,冷卻重結晶,得到純鄰 硝基乙酰苯胺 17.4 g,產率 96.7 %,mp 74-76 ℃,純度 99.5%。

步驟2將上步合成的 17.4 g 鄰硝基乙酰苯胺和 30 mL 乙醚加入到 250 mL 三口燒瓶中,快速稱取 16.0 g 經研細的無水 AlCl3,分別安裝攪拌器,滴液漏斗及溫度計。再在滴液漏斗中加入 9.17 mL 硫酸二甲 酯。滴完后關閉滴液漏斗旋塞,在石棉網上小火加 熱,在一定溫度下保持緩緩回流數小時。

然后將三 口燒瓶浸入冷水中,攪拌下慢慢滴加 19.34 mL 20 % NaOH 溶液。靜置冷卻,有黃色棱柱結晶體析出,在常溫條件下抽濾,所得到的過濾物依次用 20% NaOH 溶液、蒸餾水各 20 mL 洗滌三次,將粗產物 烘干,保留約14.5 g 粗產物。將粗產物溶于蒸餾水,加 熱溶液,冷卻重結晶,得到純2-甲基-6-硝基苯胺14.3 g,產率 97.2%,mp 95~97 ℃,純度 99.6 %。

主要參考資料

[1] 2-甲基 -6-硝基苯胺的合成工藝研究

[2] 2-甲基-6-硝基苯胺的合成工藝

[3] 2-甲基-6-硝基苯胺的合成及表征