59-88-1 / 鹽酸苯肼的合成工藝

概述

鹽酸苯肼在常溫下是一種帶粉紅的具有臭味、刺激味的固體粉末，并且是一種劇毒物質(zhì)，主要用于染料、醫(yī)藥和農(nóng)藥工業(yè)的有機(jī)中間體，例如，可生產(chǎn)色酚AS —G 、藥物安替比林、陽離子染料、顯影劑等。

合成^【1】

對于一些中小企業(yè)，因受生產(chǎn)工藝條件的限制，產(chǎn)品的純度不高，以致于產(chǎn)品還主要用于農(nóng)藥工業(yè)。而且往往因某種合成工藝條件確定不當(dāng)，使反應(yīng)發(fā)生異常現(xiàn)象，致使產(chǎn)品收率和質(zhì)量都帶來一定影響。

1. 合成工藝

鹽酸苯肼的生產(chǎn)是以苯胺為主要原料，與亞硝酸鈉在酸性介質(zhì)中低溫下進(jìn)行重氮化反應(yīng)，生成重氮鹽—氯化重氮苯，再用亞硫酸氫銨、碳酸氫銨還原，生成重氮苯二磺酸鈉，經(jīng)酸析，生成苯肼鹽酸。即主要包括苯胺重氮化和氯化重氮苯二步工藝。

采用的工藝流程如附圖：

2. 化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

2.1 苯胺重氮化反應(yīng)

(1)Ar—NH2 +HCl→Ar—NH2·HCl

(2)NaNO2 +HCl→HNO2 +NaCl

(3)Ar—NH2 +2HCl+NaNO2 → Ar—N—NCl +NaCl +2H2O

2.2 重氮鹽還原反應(yīng)

(1)Ar—N—NCl + NH4HSO3 + NH4HCO3 → Ar—N—NSO3NH4 + NH4Cl + CO2 ↑+H2O

(2)Ar—N—NSO3NH4 +NH4HSO3 → Ar—N—NHSO3NH4

∣

SO3NH4

(3)Ar—N—NHSO3NH4 +H2O→ Ar—NH—NHSO3NH4 +NH4HSO4

∣

SO3NH4

2.3 酸析成鹽

(1)Ar—NH—NHSO3NH4 +HCl +2H→ Ar—NHNH2·HCl +NH4HSO3

(2)NH4HSO3 + HCl → NH4Cl + H2O + SO2 ↑

3. 氯化重氮苯制備中的影響因素

在苯肼合成中第一反應(yīng)單元，即苯胺重氮化制備氯化重氮苯的過程中，往往因某種反應(yīng)條件確定不當(dāng)，使反應(yīng)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，致使產(chǎn)品收率和質(zhì)量都帶來一定影響。因此，確定原料投入量的比例、反應(yīng)溫度、亞硝酸鈉溶液加料速度為重要影響因素，通過正交實驗，找出最佳反應(yīng)條件如下:

3.1 重氮化反應(yīng)中鹽酸用量的影響

因為苯胺上有推電子集團(tuán)，有足夠的堿性。重氮化時，鹽酸的用量至少必須在三個當(dāng)量以上， 如果酸量不夠， 有游離胺存在(芳胺是弱堿， 它們的鹽容易分解)， 就將產(chǎn)生重氮胺類化合物。實驗證明，當(dāng)鹽酸用量超過2 .3 以上，則反應(yīng)料液呈透明，且產(chǎn)品收率較高。當(dāng)鹽酸用量較少時，重氮液產(chǎn)生混濁現(xiàn)象，這是由于重氮反應(yīng)在中性或弱酸性溶液中(pH 5 ～ 7)中，重氮鹽與伯胺發(fā)生偶合，反應(yīng)首先發(fā)生在電負(fù)性最大的胺基氮上，生成1 ，3 二取代三氮烯。在苯胺重氮化反應(yīng)中，當(dāng)用酸過少時，即生成這種三氮烯(鮮黃色沉淀物)，如下式:

3.2 重氮化反應(yīng)亞硝酸鈉的用料加入速度的影響

試驗表明，亞硝酸鈉的加入速度應(yīng)加以控制。亞硝酸鈉加料過快，會導(dǎo)致重氮化反應(yīng)的異?，F(xiàn)象，在液面上出現(xiàn)焦油狀物，并伴隨有黃煙即NO 氣體放出。這是由于亞硝酸鈉加料速度快，亞硝酸在反應(yīng)中過剩，而發(fā)生重氮鹽的分解。如下式:

這種分解產(chǎn)物苯醌就是料液上面所浮的焦油狀物，黃煙是氮氧化物，還有氮?dú)夂蛶в写碳ば喳}酸氣體等。一當(dāng)反應(yīng)出現(xiàn)上述情況， 勢必要影響收率，且不能得到滿意的產(chǎn)品純度。所以，亞硝酸鈉的加料時間宜控制在30 min 以上。但是， 將鹽酸用量增加到2 .3 以上時，抑制了重氮鹽的分解反應(yīng)，亞硝酸鈉的加料時間由原文獻(xiàn)報道的180 min 可縮短至90 min ， 而對產(chǎn)品的純度和收率影響不大。

3.3 重氮化反應(yīng)溫度的影響

重氮化是放熱反應(yīng)，且重氮鹽對熱不穩(wěn)定，因此要在冷卻的情況下進(jìn)行，一般將反應(yīng)溫度規(guī)定在0 ～ 5 ℃之間。溫度如果升高，則重氮鹽在水中起分解反應(yīng)更為明顯。如下式:

試驗也表明，重氮化反應(yīng)溫度過高，在料液表面上有油珠出現(xiàn)。這種情況一般要減產(chǎn)5 %以上，且純度降低23 %左右。

4. 氯化重氮苯還原反應(yīng)條件的研究

在重氮鹽未反應(yīng)到終點之前就應(yīng)事先配好還原液，重氮化反應(yīng)剛一結(jié)束，若檢查終點已到立即進(jìn)行還原反應(yīng)。試驗采用價格低廉的亞硫酸氫銨和硫酸氫銨作還原劑，降低了生產(chǎn)成本。還原反應(yīng)中，所配制的還原液的pH 值是至關(guān)重要，應(yīng)控制在6 .2 —6 .7 之間?？刂七€原反應(yīng)溫度。其最佳的還原溫度在80 ～ 85 ℃之間， 時間約為60 ～ 70 min 。在重氮液還原反應(yīng)之后，必須加少量鋅粉或鐵粉，把反應(yīng)物中可能存在的微量苯的硝基化合物進(jìn)行還原，以消除苯肼產(chǎn)品中的雜色，提高產(chǎn)品的純度。

5. 酸析反應(yīng)條件研究

重氮鹽經(jīng)過還原反應(yīng)后生成的重氮苯二磺酸鈉鹽與水起反應(yīng)生成苯肼磺酸鈉， 再與鹽酸反應(yīng)生成苯肼鹽酸鹽。鹽酸加完后， 繼續(xù)升溫保持在80 ～ 85 ℃之間攪拌反應(yīng)60 min ，降溫后即有苯肼鹽酸鹽析出，經(jīng)抽濾或甩干，即可得產(chǎn)品鹽酸苯肼。

通過對鹽酸苯肼合成實驗中各重要影響因素的研究，尋找出各階段反應(yīng)的最佳條件，得出的產(chǎn)品純度為85 .90 %，收率為89 .35 %。且縮短了重氮化反應(yīng)時間，不僅使操作時間變短， 減少了副反應(yīng)發(fā)生的可能性，從而保證了重氮液質(zhì)量， 提高了產(chǎn)品收率。同時采用價格低廉的亞硫酸氫銨和碳酸氫銨作還原劑， 進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

藥動學(xué)^【2】

鹽酸苯肼是用于合成染料、藥品的中間化學(xué)原料，屬中等毒類，可經(jīng)呼吸道、胃腸道、皮膚吸收， 大鼠經(jīng)口LD50為188 mg/kg ，人口服中毒劑量約0.2g 。鹽酸苯肼進(jìn)入體內(nèi)以后主要通過苯肼發(fā)揮作用，苯肼是一種氧化劑，可使紅細(xì)胞內(nèi)血紅蛋白氧化成高鐵血紅蛋白，分子重排變?yōu)楦哞F血色原，進(jìn)一步成為不可逆血色原。隨著帶3 蛋白與高鐵血色原的牢固結(jié)合及這種相互作用在膜上的“傳播”，最終導(dǎo)致膜上赫恩滋小體(Heinz) 的形成，由于此時膜缺乏柔性，變形性差，因此易在體內(nèi)溶血。

中毒^【2】

苯肼急性中毒后主要損害造血系統(tǒng)及中樞神經(jīng)系統(tǒng)，輕度中毒者有頭暈頭痛、無力、面色蒼白、食欲不振或腹痛腹瀉等癥狀；中毒較重時有劇烈頭痛、耳鳴、眩暈、氣急，呼吸困難、抽搐、震顫甚至共濟(jì)失調(diào)、意識不清；重癥者可出現(xiàn)發(fā)紺、黃疸和白細(xì)胞減少，并可發(fā)生溶血性貧血、高膽紅素血癥、中毒性肝病和腎臟損害。

臨床診斷依據(jù)病史、臨床表現(xiàn)及發(fā)病的特點，診斷多無困難。但苯肼中毒臨床少見，對其臨床特點及治療多缺乏了解。苯肼急性中毒除了可用清水、淡醋酸或乙醇清洗局部、吸氧等一般治療之外，可用糖皮質(zhì)激素、1%美蘭、20%硫代硫酸鈉、維生素C 等特異性治療，臨床恢復(fù)時間約需2～3 周。

參考文獻(xiàn)

[1]章茹， 吳銀枝， 鄭典模，鹽酸苯肼的合成，南昌大學(xué)學(xué)報(理科版)，2002.12，第395頁

[2] 戴凌云，吳德軍，鹽酸苯肼中毒4 例，中華急診醫(yī)學(xué)雜志， 2003.05，第347頁