2-甲基对苯二胺合成工艺的研究
聚对苯二甲酰对苯二胺的制备和纺丝技术
聚对苯二甲酰对苯二胺的制备和纺丝技术聚对苯二甲酰对苯二胺(简称为PPTA)是一种高性能的工程塑料,因其优异的力学性能、耐高温性能和耐化学性能而被广泛应用。
本文将介绍PPTA的制备和纺丝技术。
一、PPTA的制备PPTA的制备是通过对苯二甲酸和对苯二胺间的缩合反应而得到的。
具体的反应机理如下:反应条件:1、反应物的摩尔比为1:1,且两者应先在NMP(N-甲基吡咯烷酮)中进行预处理。
2、在反应中加入亚硫酸钠(NaSO3)作还原剂,能够提高反应物的收率和PPTA的分子量。
3、反应温度一般在130~140℃左右,反应时间为数十小时。
4、反应完成后,产物通过离心、洗涤和干燥等工艺得到成品。
二、PPTA的纺丝技术PPTA具有高分子量和刚硬的分子结构,因此在纺丝过程中易产生断裂,从而降低了纤维的拉伸性和强度。
为了获得高质量的PPTA纤维,需要采用特殊的纺丝技术。
1、溶液纺丝法PPTA在类似于NMP的有机溶剂中可以形成高浓度的溶液,由溶液纺丝机进行加工。
溶液纺丝法主要有湿法和干法两种。
湿法溶液纺丝法:PPTA溶液通过注射器喷嘴喷出,进入含60%~70%水的淬丝槽中。
通过水的迅速凝固和有机溶剂的快速蒸发,生成了PPTA纤维。
由于纤维过早与水接触,纤维表面容易出现大量的孔隙和缺陷,导致强度降低。
干法溶液纺丝法:PPTA溶液通过注射器喷嘴直接喷向旋转的收丝轮上,逐渐凝固,形成PPTA纤维。
与湿法相比,该法不会产生表面缺陷和孔隙,可以得到优质的PPTA纤维。
2、熔融纺丝法熔融纺丝法是将PPTA粉末加热至熔化状态,然后通过旋转的收丝轮将熔融的PPTA拉伸成纤维。
由于PPTA的熔点很高(320~330℃),需要采用高温的加热和冷却技术,以便将其熔化和拉伸成纤维。
熔融纺丝法能够得到颗粒形状规则、强度高的PPTA纤维。
总之,PPTA是一种高性能的工程塑料,在化工、电器、航空、防弹材料等领域得到了广泛应用。
通过选择合适的制备方法和纺丝技术,可以获得任意长度和粗细的PPTA纤维,提高其应用的可靠性和经济性。
对苯二胺合成新工艺的研究
2 . 2 . 2 重排反应与降解反应 降解反应是重排反应生成的异氰在碱催化下水 解脱羰。异氰非常活泼 , 若反应不能迅速进行, 可造 成未反应的异氰与生成的胺反应而生成脲, 降低反 应的选择性和收率。为提高降解反应的选择性 , 试 探性地将微波辐射应用到 CA 的 H o fm ann 降解反应 中, 并与常规加热进行对照, 实验结果见表 4 。
2 结果与讨论
2 . 1 卤代反应过程的优化 2 . 1 . 1 溶剂的选择 [ 21 ] 文献 报道 , 对苯二甲酰胺的氯代反应一般采 用稀盐酸水溶 液或 甲醇为 溶剂 , 氯代 产物 收率 在 92 % 以上。分别以水和甲醇为溶剂 , 实验发现 , 以甲 醇为溶剂时, 产物收率为 98 . 8 % ; 以水为溶剂时, 产 物收率为 98. 4 % , 但反应初期搅拌比较困难。以水 为溶剂, 具有成本低、 操作简单、 安全等优点。故选 择水为溶剂。 考察水量对氯代反应的影响, 实验结果见表 1 。 反应条件 : 对苯二甲酰胺 0. 15m o , l 温度 15 , 时间 4h 。结果表明, 水量对氯代产物的收率无明显的影 响, 且溶剂循环使用次数对收率的影响也不大; 水量 对 反 应 过程 的 搅 拌 有 很大 的 影 响 , 当 水 量 低 于
对苯二胺 ( PPD ) 是一种重要的染料和合成纤维 原材料 , 广泛用于橡胶防老剂、 汽油阻聚剂、 塑料抗 氧剂、 显影剂、 化学分析等领域。合成对苯二胺的方 法主 要 有 对 硝 基 苯 胺 ( PHA ) 还 原 及 催 化 加 氢 法 、 对氨基偶氮苯催化加氢法 、 对苯二甲酰 [ 8~ 16 ] 胺 ( BDA ) H o fm ann 降解法等 。其中, 对硝基苯 胺还原法收率较低, 纯度差, 难以满足市场的要求。 催化加氢法技术要求高, 操作难度和投资规模都大 , 非一般中小企业经济实力所能承受。采用微波化学 方法最大的特点 是副产物少、 收率高、 产物易于提 [ 17~ 19 ] 纯 。目前, 微波技术已广泛应用于化工、 材料 [ 20] 及冶金等众多领域 。 本工作以对苯二甲酸 ( PTA ) 为原料 , 通过对苯 二甲酰胺 H o fm ann 降解合成对苯二胺。该工艺收 率高、 纯度好、 设备简单、 技术要求低 , 而且为 PTA 提供了一条有益的延伸加工途径, 宜于中小企业进 行生产。对两步法工艺过程进行了研究 , 并将微波 辐射方法应用于反应体系 , 提出了具有潜在产业化 价值的对苯二胺制备新技术。
最新对苯二胺新型合成工艺研究进展
对苯二胺新型合成工艺研究进展对苯二胺新型合成工艺研究进展崔天放,朱沧,苏燕(沈阳化工学院应用化学学院,辽宁沈阳110142)摘要:介绍了制备对苯二胺的传统工艺方法及一些新的工艺方法.对这些工艺方法的优缺点进行了归纳比较.阐述了新的工艺方法在保护环境、原子利用率、利用可再生资源等方面的优点。
简要介绍了对苯二胺的用途和新工艺法合成对苯二胺的前景关键词:对苯二胺:合成;性质:应用Abstract: A introduce to prepare P—phenylenediame by the traditional process and by the new craft was given in the paper.The advantages of the new craft in environment protection,atomic availability and the utility of renewable resources were expounded in comparison of the craft merits and shortcomings for preparing P—phenylenediame.Finally,application of p—phenylenediame and its new craft prospect for synthezing 0f p—phenylenediame were discussed.Key words:p—phenylenediamine; synthesis; character;application1 前言对苯二胺(P—phenylenediamine),又名乌尔丝D,是最简单的芳香二胺之一,广泛用于染料、洗化、橡胶、国防等工业中⋯。
在染料行业可制取偶氮染料,生产毛皮染色剂,在橡胶行业可制取橡胶防老剂等 ]。
作为中间体的对苯二胺在市场上的需求量很大.特别是用于生产对苯二胺类防老剂。
对苯二胺类防老剂的合成
展望
对苯二胺类防老荆是最杰出、也是最重要的橡胶防老剂,随着橡胶制品使用量的增多,对其需 求量也增多,因此提高合成反应转化率和收率,降低成本,或开辟新的合成路线成了该领域的首要 任务。主要包括: (1)设计和优选出性能更加优越的催化荆,发展还原烃化法,保证催化剂有好的活性和稳定 性。 (2)酚胺缩合法是一种很有发展前途的合成方法,其关键在于从各步反应催化剂和工艺条件 着手,完善催化剂和工艺条件,降低产品中的有害金属离子含量。 (3)进一步展开对羟胺还原烃化法和醌亚胺缩合法的研究。 参考文献
万 方数据
合成化学(HEcHENG
chemlcal
HuAxuE)
第8卷第l期(2000)
一37一
co.公司023用对一硝基二苯胺取代RT培司,仍用Pt/c为催化剂在Pt/c的基础上,在反应体系中添加了一定量的Na=cos,使收率提高到99.4%;Mueucr 等“”用Pt或Pd/c作催化剂,在反应体系中添加M矿+或&“,RT培司和酮反应收率达到96.2%。 1977年,英国的皇家化学公司o”在反应体系中添加了HsPo.,发现HaPo・的加入量对反应物有一 定的影响;sumitomo c11∞ical co.公司m]还以PtS:/c作催化剂,效果也较理想。另外还研究了其它 载体担载的Pt,Pd催化剂.发现都有一定的活性。如symon,Ted口31就研究过Pt/Al。os催化荆,发现 收率也较高。 总之,用贵金属Pt,Pd确实起到良好的催化作用,都能制取相应的防老剂,但造价太高,不太适 宜工业化生产。 2.过涟金一作催化剂的研究 在过去几十年中,研究得最多的过渡金属是cu或Ni催化剂。如1977年wison等“”详细研究 了Ni/硅藻土催化剂,发现RT培司与酮反应收率达75%,而添加某些酸如4一甲基苯磺酸和某些有 机硫化合物如PtlSMe后,防老剂的收率增加到100%。而对于铜催化剂的研究则更为广泛,Volof.
橡胶防老剂4020合成新工艺的工业化研究
橡胶防老剂4020合成新工艺的工业化研究橡胶防老剂4020为N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基对苯二胺的商品代号,简称为4020,属于对苯二胺类防老剂,它广泛用于飞机、汽车、自行车轮胎,用于电缆工业、防水工程等橡胶制品中,有其特别优异的防护性能。
以往的合成工艺是用4-氨基二苯胺与甲基异丁基酮,在高压下经催化加氢缩合而制得。
这种方法的缺点在于,生产过程是在高压下进行,增加了设备投资和操作难度,同时也增加了生产的危险性;同时这种方法所用的原料均为精细化工中间体,价格昂贵,增加了4020的生产成本。
文献对4020合成新方法进行了研究,开辟了一条新的工艺路线,其特点是从相对较小的分子出发,即以对氨基苯酚、甲基异丁基酮、甲酸、苯胺为原料,在常压下经3步反应而成。
在小试和中试的基础上,本工作完成了工业化生产的研究。
验证了中试的工艺条件,对工业化过程的相关因素进行了探索。
其结果表明,两台相同的反应釜并联,差时半个生产周期启动,与一台同体积的蒸馏釜配套,实现了最佳节省时间的组合。
同时减小了其它设备尺寸和投资。
釜中装有冷却蛇管,缩短了生产时间。
新工艺具有设备投资低,操作安全,反应平稳,原料来源方便,价格相对低廉,收率高(90 .1%)等优点,成为4020生产的一条新途径。
1 生产过程1. 1 化学反应原理4020的合成新方法由3步反应进行。
第一步由对氨基苯酚与甲基异丁基酮反应,生成对-1,3-二甲基亚丁基氨基苯酚.第二步是将第一步反应的产物对-1,3-二甲基亚丁基苯酚与甲酸反应,生成N-(1,3-二甲基丁基)对氨基苯酚。
第三步是将第二步反应的产物N-(1,3-二甲基丁基)对氨基苯酚在新型催化剂的作用下与苯胺反应生成4020。
工业化过程所用的主要原料有对氨基苯酚,工业品,纯度不小于95%;甲酸,二级工业品,纯度不小于88%;甲基异丁基酮、苯胺、氢氧化钠均为一级工业品,纯度99.5%;二甲苯,一级工业品,纯度99. 2%;白土,工业品。
对苯二胺的合成工艺研究
作 者 简 介 :周 石 洋 ( 1 9 8 6 一 ) ,男 ,湖 南 怀 化 人 ,工 程 师 ,研 究 方 向为 有 机 合 成 。 ( E — ma i l :z h o u s h i y a n g 5 2 0 @1 2 6c o m)
对 氨 基偶氮 苯催 化 加氢 法 、对溴 苯胺 氨解 法 、对 苯
目标产 物 合成路 线 如下 。
二 酚 氨解 法等 。这 些方 法合 成 的产 物收 率不 高 ,一 般在 8 0 % ̄ 9 0 %不 等 ,产 物 的纯 度 不 足 9 5 %。难 以 满 足 市 场 的需 要 ,合 成 条件 苛刻 [ 4 - 7 ] ,需要 高温 高
( 1 . C h o n g Q i n g Mu g e F o o d C o . ,L t d . ,C h o n g q i n g 4 0 1 5 2 0,C h i n a ;2 . Y u c a i C o l l e g e ,S o u t h w e s t U n i v e r s i t y ,
降 解 2步 反 应 在 低 温 常 压 条 件 [ 1 1 - 1 5 ] 下 合 成 对 苯二
胺 ,收率 达 到 9 6 . 1 %,纯度 达 到 9 9 . 6 % 1 6 - 1 8 ] 。该 合
成方 法收率 高 ,纯度 高 ,操作 技术难 度低 ,具 有较
好 的工业应 用 前景 l 1 9 - 2 0 ] 。
( 1 .重庆 牧哥食 5 2 0 ; 2 .西 南大学 育 才学 院 , 重庆
4 0 1 5 2 4 )
摘 要 :以 4 一 氨基 苯 甲 酸 为原 料 ,经 氨 解 、 霍 夫 曼 降解 2步合 成 对 苯 二 胺 ,并采 用 I R、 H N MR和 C N MR对 产物 结构 进行 了表 征 。考察 了氨 水 用量 、反 应 p H值 、 滴加 4 一 氨 基 苯 甲酸速 率 对 4 一 氨 解 苯 甲酰胺 合 成 的影 响 .以及 滴加 4 一 氨 基 苯 甲酰胺 速 率 、重排 温 度 、脱羧 温 度 、脱 羧 时 间 对对 苯二 胺 合 成的 影 响 。 在 优化 合成 条件 下 ,对 苯二胺 的收率 可达 9 6 . 1 %。结 果表 明 ,本合 成 方 法提 高 了收 率和 纯度 ,具有较 好 的
对苯二胺产品指标及合成方法
对苯二胺产品指标及合成方法对苯二胺(p-Phenylenediamine),又名乌尔丝D,是一种被广泛应用的中间体,主要用于制造偶氮染料和硫化染料,也可作毛皮黑D、毛皮兰黑DB以及橡胶防老剂,还可用作汽油阻聚剂及显影剂的原料,是生产对位芳纶的主要原料。
其分子式为C6H8N2,CAS号为106-50-3,根据其等级不同,对苯二胺产品指标是不一样的,请看以下分析。
(产品指标部分引用安诺化学,转载请注明出处。
)对苯二胺等级指标:医药级:外观:白色至淡红色片状或块状,熔铸体纯度:99.9%%(≥)水分:0.1%(≤)初熔点:138.0°C(≥)纤维级:外观:白色至浅黄色或浅红色片状或熔铸体,储存时允许颜色变深纯度:99.9%(≥)水分:0.1%(≤)初熔点:138.0°C(≥)工业级:外观:白色至黄色或红色片状或熔铸体,储存时允许颜色变深纯度:99.9%(≥)水分:0.1%(≤)初熔点:137.0°C(≥)对苯二胺合成工艺的不同,也会影响产量、纯度等指标。
常见的合成方法有,由对硝基苯胺在酸性介质中用铁粉还原而得、对二氯苯氨解法、催化加氢工艺等。
对硝基苯胺在酸性介质中用铁粉还原制备对苯二胺,具体方法是将铁粉投入盐酸中,加热至90℃,搅拌下加入对硝基苯胺。
加毕,于95-100℃反应0.5h,然后再滴加浓盐酸,使还原反应完全。
冷却后,用饱和碳酸钠溶液中和至PH7-8,煮沸后趁热过滤,用热水洗涤滤饼。
将滤液与洗液合并,减压浓缩,冷却结晶或减压蒸馏,得对苯二胺,收率95%。
对二氯苯氨解法,分两种制备工艺,第一种,向带有搅拌器的高压釜中加入氯化铜二水合物170g(0.01mol),然后冷却,搅拌下加入28%的氨水15g,再加入对二氯苯0.74g(0.005mol)。
在210℃下反应6h。
反应混合物中加入四氢呋喃50ml,过滤固体物,用四氢呋喃30ml充分洗涤,滤液和洗液合并,对苯二胺含量90%。
一种N,N-二甲基对苯二胺的合成方法[发明专利]
(10)申请公布号 (43)申请公布日 2010.11.24*CN101891630A*(21)申请号 201010221409.8(22)申请日 2010.07.08C07C 211/51(2006.01)C07C 209/36(2006.01)(71)申请人浙江工业大学地址310014 浙江省杭州市下城区朝晖六区(72)发明人裴文 潘海燕 胡香凝 孙莉王昭 王菊华 董志刚(74)专利代理机构杭州天正专利事务所有限公司 33201代理人黄美娟 王兵(54)发明名称一种N ,N-二甲基对苯二胺的合成方法(57)摘要本发明公开了一种N ,N-二甲基对苯二胺的合成方法,所述的方法为:在质子极性溶剂中,在催化剂CuO/C 的存在下,如式(Ⅱ)所示的对硝基-N ,N-二甲基苯胺与水合肼在20~100℃下搅拌反应,TLC 跟踪至反应完全,反应结束后反应液后处理制得如式(Ⅰ)所示的N ,N-二甲基对苯二胺;所述如式(Ⅱ)所示的对硝基-N ,N-二甲基苯胺、水合肼的物质的量比为1:1~5;所述催化剂CuO/C 中CuO 的负载量为8~10%。
本发明利用水合肼还原,反应生成的是氮气和水,解决了对环境带来的污染问题,且以含铜化合物为催化剂,既廉价又有很好的催化效果,反应条件温和、产率高、对设备要求简单,是一种有应用前景的绿色合成技术。
(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页CN 101891630 AC N 101891630 A1.一种如式(Ⅰ)所示的N,N-二甲基对苯二胺的合成方法,其特征在于所述的方法为:在质子极性溶剂中,在催化剂CuO/C的存在下,如式(Ⅱ)所示的对硝基-N,N-二甲基苯胺与水合肼在20~100℃下搅拌反应,TLC跟踪至反应完全,反应结束后反应液后处理制得如式(Ⅰ)所示的N,N-二甲基对苯二胺;所述如式(Ⅱ)所示的对硝基-N,N-二甲基苯胺、水合肼的物质的量比为1:1~5;所述催化剂CuO/C中CuO的负载量为8~10%;。
n.n-二甲基对苯二胺草酸盐合成
n.n-二甲基对苯二胺草酸盐合成
n.n-二甲基对苯二胺是一种重要的有机化合物,常用于染料、药物和聚合物的合成中。
要合成n.n-二甲基对苯二胺草酸盐,首先需要将n.n-二甲基对苯二胺与草酸反应。
草酸是一种二元羧酸,具有两个羧基(-COOH)。
当草酸和
n.n-二甲基对苯二胺反应时,两者会发生酸碱反应,生成草酸盐。
这个反应通常在室温下进行,并且可以在水中或有机溶剂中进行。
反应过程中,n.n-二甲基对苯二胺中的氨基(-NH2)与草酸中的羧基(-COOH)发生中和反应,形成草酸盐。
反应完全后,可以通过结晶、过滤和干燥等步骤得到n.n-二甲基对苯二胺草酸盐。
需要注意的是,在实验室中进行这个反应时,应该注意安全操作,避免接触到有毒的化学物质,并且要严格控制反应条件,以确保反应的选择性和产率。
总的来说,合成n.n-二甲基对苯二胺草酸盐是一个相对简单的化学反应,但在实验室操作时需要谨慎对待化学品,并且需要掌握一定的化学实验技能。
二甲基对苯二胺盐酸盐别名
二甲基对苯二胺盐酸盐别名1. 什么是二甲基对苯二胺盐酸盐?好家伙,今天咱们聊聊一个听上去有点拗口的东西——二甲基对苯二胺盐酸盐。
听名字就觉得挺复杂的,其实这玩意儿跟咱们的日常生活还是有点关系的。
别担心,咱们慢慢来,轻松点聊。
首先,它的别名可多了去了,像“DMDMH”这样的简称让人觉得亲切。
其实,这种化合物主要用于染料和化妆品,尤其是在染发剂里,大家有没有在理发店看到那种五颜六色的染发剂,嘿,就是它们的“幕后推手”之一!它能让你的头发瞬间变得绚丽多彩,简直是个小魔法师。
1.1 它的来历说到这儿,有人可能会问,这东西是从哪来的呢?其实,二甲基对苯二胺盐酸盐不是从天上掉下来的,而是通过化学合成得到的。
它的“爸妈”是苯二胺,听起来就很专业对吧?这位父亲可了不得,苯二胺可谓是个化学界的常客,用途广泛,真是一个“多面手”。
而二甲基对苯二胺则是它的一个变种,这个小家伙被赋予了新的功能,使得它在染料行业特别受欢迎。
你看,就像人一样,长大了就有了不同的职场选择嘛。
1.2 它的用途说到用途,咱们就不能不提染料和化妆品了。
除了头发染剂,二甲基对苯二胺盐酸盐还常常被用在纺织染料中,给衣服上色。
你想啊,衣服如果没有颜色,那得多单调呀!这就像一碗白粥,虽然健康,但少了点料,总觉得没味儿。
而在化妆品中,它也扮演着重要角色,有些护肤品和美妆产品中也会出现它的身影。
虽然在用的时候可能大家不一定会想到它,但它却是让你更美的“幕后功臣”。
简直就是“隐形英雄”嘛!2. 小心使用不过,话说回来,虽然二甲基对苯二胺盐酸盐有不少优点,但在使用的时候可得小心翼翼。
毕竟,这种化学成分也有可能会引起过敏反应。
想象一下,刚染完头发,结果过几天发现头皮发痒,哎呀,那种感觉真的是“一言难尽”啊!所以说,在选择含有这种成分的产品时,最好先做个皮肤测试。
就像吃东西之前,先看看有没有过敏源一样,别让自己摔了跟头。
2.1 如何测试那么,怎么测试呢?很简单,取一点产品,涂在手腕内侧,等24小时看看有没有反应。
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2-甲基对苯二胺合成工艺的研究医药化工学院高分子材料与工程学生:陈骁国摘要:在系统介绍2, 5-二氨基甲苯基本合成方法的基础上,以经济、环保和新型工业化作要求, 重点评述了各种方法的工艺特点、研究中的技术进展以及实施商品化生产的可行性。
结果表明, 以邻甲苯胺为原料经重氮偶合、还原氢解是合成2, 5-二氨基甲苯及其系列产品优先的技术路线。
关键词:2, 5-二氨基甲苯;合成工艺;1 前言自20世纪纪初2-甲基对苯二胺系列物质的出现至80年代,由于受应用范围的限制需求量一直不大;90年代起,随着美容美发在全球范围的兴起,2-甲基对苯二胺可以作为染毛剂的有效低毒前体以及在高档化妆品中取代对苯二胺,针对2-甲基对苯二胺易分解之特性、依据不同的储存、运输及应用要求,相继研究并出现了稳定性良好的2-甲基对苯二胺系列产品,2-甲基对苯二胺作为染毛剂具有的特殊氧化发色能力。
尤其是进入21世纪以来,随着对染发剂专用化学品的认识和技术精细化程度的不断上升。
2-甲基对苯二胺系列物质的合成路线开发和应用研究已成为热门课题而展开,其系列产品的商品化步伐逐渐加快。
现今在化妆品染发剂上使用的高质量2-甲基对苯二胺系列产品,仅一个产品全球需求量就达600t/a以上。
此外由于2,5-TDA结构中含有对位的两个氨基,首先可作为高性能聚酰亚胺和聚酰胺等高分子新单体使用;也可以在其甲基的对位上引入硝基、同时对甲基继续进行反应制得电子推.拉式的二苯乙烯类二胺新单体,用于制各二阶非线性光学聚酰亚胺高分子材料;还可先制得二元的酰亚胺羧酸新单体,进行用于聚(酯-酰亚胺)和聚(酰胺,酰亚胺)等高分子的合成,因此,2-甲基对苯二胺系列产品的应用,在用于化妆品提高人们生活质量的同时,已开始瞄准高技术新材料及国防工业的特殊领域,且此方面需求量至少在每年千吨以上,具有潜在的应用市场和良好的发展前景。
2 2-甲基对苯二胺的化学性质,质量标准及用途CAS号:95-70-5分子量:122.17分子式:C7H10N2别名:2-甲基-1,4-苯二胺;2-甲基对苯二胺;2,5-甲苯二胺;甲苯-2,5-二胺;邻甲基对苯二胺;对分子结构:2.1 化学性质表面棕黑内部类白色块状结晶加热时溶解于水、乙醇、乙醚和苯,冷时溶解较少。
熔点 64°C沸点 273°C2.2 质量标准含量:≥99.5%熔点/沸点: 60℃~63℃2.3 用途毛发染料及高分子单体用于染发剂、皮革染料的合成3 合成路线2-甲基对苯二胺的合成研究始子20世纪20年代,按起始原料主要可分为三大类:第一类以问甲苯胺(MT)为原料,有经氨基保护后硝化水解制得4-硝基间甲苯胺(NMT),最后经还原反应的合成路线(1)。
也有MT直接硝化制NMT的路线(1-2);第二大类以邻甲苯胺(OT)为原料,首先有经保护后硝化、脱保护合成4-硝基邻甲苯胺(rb-RL)、再还原的工业化制备路线(2),也有OT自身重氮偶台为c.I.11160中间体、再断裂还原氢解的合成路线(3),以及OT氨基保护后、再重氮偶合、还原氢解的工艺(2.1)和c.I.11160氨基保护后、再还原氢解的路线(3.1);第三类以邻硝基甲苯(ONT)以及2,5一二硝基甲苯(DNT)为原料,经还原歧化为偶氮氧化物后、再进行还原断键氢解的合成路线(4)。
具体路线网络详见图1图13.1 2-甲基对苯二胺合成技术路线分析3.1.1 以MT为原料合成2-甲基对苯二胺以MT(间甲苯胺)为原料合成2-甲基对苯二胺的工艺,有通过中间体NMT路线和先合成偶氮化合物然后进行还原的路线两大类。
对于经中间体NMT硝基还原的合成技术路线,又分一步直接硝化法和多步保护硝化法,一步法即路线(1-2),有在85%硫酸中有采用硝酸胍为硝化剂直接进行低温硝化的制备方法,也有选用硝酸脲为硝化剂的工艺,虽然它们的收率均可达75%,但由于硝酸胍价高且难得而不利于产业化实施;而多步法路线(1)则由用乙酰基保护氨基、硝化和脱保护的工艺制得NMT,但其收率低,只有38.6%一57.3%”。
对于NMT的硝基还原,文献报道仅以Raney Ni为催化剂、在氯化铵水溶液体系中还原制备2.5-TDA 的技术,其收率为86%,且操作简便;可见,结合MT的硝酸脲(由硝酸和尿素生成)直接硝化工艺和Raney Ni加氢还原技术制备2,5-TDA的路线,应具有开发价值。
关于经中间体偶氮化台物再还原的路线(1—1),其断键的还原氢解在早期的文献中已有报道,主要有Zn—Hcl还原法”“,也有提及催化加氢制备法;关键是偶氮化合物的制备,虽然MT也可真身重氮偶合制得相应的偶氮化合物,但其在异丙醇.乙酸溶剂中重氮偶合的总收率仅为70%,其过程污染大、原料利用率低而不宜选择;加上MT的价格远高于OT一倍以上,经济上难以达到要求而失去产业化竞争的优势,除非MT售价接近0T时可重新选用。
3.1.2 以OT为原料制备2-甲基对苯二胺3.1.2.1经红色基RL的合成路线现行的工业化生产技术一般采用对rb—RL进行还原的方法,文献报道的有在4MPa高压氢和120℃的温度下的Raney Ni催化加氢,zn粉还原技术以及于乙醇溶剂中150℃、2MPa 下的水合肼还原等方法。
rb—RL是一种中高档冰染染料(商品名为红色基RL),关于它的的制备技术开发较多、进展较快。
具体分述如下:(1)以0T(邻甲苯胺)为原料,将其氨基进行保护后,硝化、再脱保护的合成工艺,即图1中的路线(2),其中用成熟的对甲基苯磺酰氯保护、硝化、水解法(即所谓B.I.O.S 方法)所生产的rb—RL商品,虽然其收率高达95%,但由于使用的原辅材料高达11种、费用甚高,加上对甲基苯磺酰氯价高且分子量大,使fb.RL售价已高达2-甲基对苯二胺价格的75%;虽然不断有使用苯磺酰氯、乙酐和甲酸进行氨基保护、以降低消耗和污染的技术进展”。
,但仍然存在反应步骤长、收率低、污染大、制造成本高等问题。
即使采用甲酸保护改进的专利技术可使原辅材料降至6种,但由于受保护后甲酰氨基的位阻较小而影响出-RL 的选择性,使其最高收率也只达70%…1;虽然经有效的后处理可回收获得近30%以5一硝基邻甲苯胺为主体的其他异构体,但其分离过程操作复杂,其综合制造费用也不见比B.I.O.S方法低。
因此,以OT为原料、经rb-RL的合成和硝基还原的组合技术制备2-甲基对苯二胺之工艺,在经济上渐失去竞争力而逐步趋于淘汰。
3.1.2.2经偶氮化合物中间体的合成路线(1)经OT衍生物与对氨基苯磺酸偶氮盐法OT经对甲基苯磺酰氯保护后再与对氨基苯磺酸重氮盐进行偶合,然后经Na2S2O4 。
还原、再H2SO4.水解先制得2-甲基对苯二胺,最后碱中和的技术制得2-甲基对苯二胺,即图1的路线(2-1)。
虽然此技术路线可制得质量较好的2-甲基对苯二胺,但由于其合成路线长、涉及原辅材料多。
污染及原料耗费甚大、工业化在经济和环保方面均无优势。
(2)经0T自身重氮偶合为偶氮化合物的路线虽然C.I.11160合成较为方便,国外早有商品来源,有采用OT先自身重氮偶合制得Fast GarnetGBC base(即C.I.11160),收率96%;也有采用异丙醇一乙酸作溶剂的OT 自身重氮偶合工艺,但收率仅为85%、生产成本高;还有较复杂的重氮缩合再F-C重排的工艺技术,但用到F—C催化剂无水三氯化铝,废气废水污染大,后处理工艺复杂并在甲醇中析出,原材料成本高、经济性差而不取。
3.1.3邻硝基甲苯法以0NT作原料,先中性还原制得2,2’-二甲基偶氮苯氧化物后,再进行硝化为4一硝基-2,2’-二甲基偶氮苯氧化物,最后使用SnCl2-Hcl还原技术合成2,5-TDA,但其选择性不佳,产品中含有苯肼类化合物,质量难以达到要求,而sncl2用量大经济上又难以被接受。
2, 5-二硝基甲苯( DNT)路线目前还没有以DNT为原料直接还原为2, 5-TDA的工艺报道, 但有分步还原的制备技术。
AndreT. 等人采用电化学选择还原制备5-羟氨基-2-硝基甲苯, 进而再电化学还原合成2,5-TDAS。
考虑此电化学还原法在产业化实施方面的技术难度, 暂不宜选用。
3.2.2-甲基对苯二胺生产技术路线的选择依据当今化工领域可持续发展和新型工业化的特征要求。
即原子经济性和产品高选择性,清洁生产及循环经济等要求,综合以上两部分中2-甲基对苯二胺合成路线及系列产品制备技术进展的全面分析,现今进一步发展2-甲基对苯二胺系列产品的生产技术应以下列两条合成路线为优选,即以OT为原料经重氮偶合得C.I.11160后、再还原氢解合成2,5-二氨基甲苯及其硫酸盐的路线(A),以及以MT为原料经直接硝化为NMT后、再还原合成2,5-二氨基甲苯的路线(B),也见图l中路线(3)和路线(1-2)。
和其他路线比较,它们均具有以下多种优势:①有机原料的选择符合原子经济性要求,理论上原料分子中的原子在产品分子中均存在,故原料的原子利用率为100%;②文献报道的收率均较高,工艺条件经交叉选择后,路线(A) 2-甲基对苯二胺实际收率69%以上,路线(B) 2-甲基对苯二胺实际收率64.5%;虽然其第一步反应收率可达96%和75%已属较高,但第二步收率分别为71%和86%,对还原反应而言仍有进一步提高的潜力,尤其是路线(A);③没有任何保护基团参与,有机污染可降到最小,可选择水作为反应溶剂,环境效益良好。
尤其是路线(A),若对OT进行循环使用后可使以OT计的2-甲基对苯二胺总收率达90%以上,加上OT的售价仅为MT的45%一50%,更具有研发价值。
虽然由于OT的循环使用使过程的实际操作趋于复杂,操作费用大,但经济上综合平衡的结果为路线(A)应比路线(B)更经济而作为该系列产品最有发展前途的技术路线。
只有当MT的价格降至OT的1.2倍时,路线(B)才显示出其简单有效的特色,可被选作生产路线。
4 2-甲基对苯二胺系列产品研究内容的建议针对2,5.TDA系列产品可广泛用于化妆品、药物及中间体、新型高分子材料等领域的特点,除作为医药、更高档染发剂的原料使用外,直接用于染发剂化妆品和高分子聚酰亚胺、聚酰胺的二胺类新单体时,其质量要求甚高。
对于化妆品领域,由于OT是一种致癌物质需严格控制,而对于高分子缩聚反应OT又将起到链终止剂的作用而影响高分子的聚合度和分子量,因此,2-甲基对苯二胺系列产品中首先需控制OT的含量在20mg/L以下,其纯度也需达99.5%,尤其是2-甲基对苯二胺用做高分子新单体其纯度必须达到99.8%以上。
为此对研发高纯度2-甲基对苯二胺系列产品商业化技术及工艺提出以下若干建议:(1)加快路线(A)由0T合成2-甲基对苯二胺的技术开发,包括以水为溶剂、OT的回收提纯及循环使用、廉价加氢催化剂的选择及套用等研究;以实现其经济合成、取代现有的B.I.O.S工艺;(2)研究路线(B)由MT合成2-甲基对苯二胺的工艺与技术,主要是提高收率和加氢催化剂的选择。