重氮化_水解法合成间甲酚的工艺研究
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Байду номын сангаас
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ
２００８ 年第 ０３ 期
科技与开发
重氮化 － 水解法合成间甲酚的工艺研究
梁荣宁， 叶庆国
（ 青岛科技大学化工学院， 山东 青岛 ２６６０４２）
摘 要： 间甲酚是一种重要的精细化工中间体， 以间甲苯胺为原料， 采用重氮化 － 水解法制备高纯度
间甲酚， 通过正交实验和单因素实验对重氮化反应工艺条件进行了优化。实验结果表明该反应的最佳
即得间甲酚粗品。
将粗品移入 １００ｍＬ 烧瓶中，在 －０．０７５ＭＰａ 压力下
加热，切取沸点为 １５４～１６０℃的馏分，采用气质联机
鉴定其结构和纯度。
２ 实验结果与讨论
２．１ 反应条件的初步确定
２．１．１ 加料方式的筛选
据文献［７］报道，加料方式对重氮化反应有较大影
响，因而应该首先筛选出间甲苯胺重氮化反应适宜的
重氮氨基化合物的可能性会大大增加，从而使得
ｗｉｔｈ ＰＴＣ ［Ｊ］．Ｊ．Ｆｌｕｏｒｉｎｅ Ｃｈｅｍ．１９８４，２４（４）：５３５－５３７．
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｑｉｎｇｄａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０４２， Ｓｈａｎｄｏｎｇ， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓ ｔｒａ ｃｔ：Ｔｈｅ ｍ－ ｃｒｅｓｏｌ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｏｆ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ ｍａｎｙ ｆｉｎｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｓ． Ｔｈｅ ｄｉａｚｏｔｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅ ｈｉｇｈ－ ｐｕｒｉｔｙ ｍ－ ｃｒｅｓｏｌ ｕｓｉｎｇ ｍ－ ｔｏｌｕｉｄｉｎｅ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｍａｔｅｒｉａｌ． Ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｂｙ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｄｅｓｉｇｎ． Ｉｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ： ｎ（ｓｕｌｐｈｕｒｉｃ ａｃｉｄ）∶ｎ （ｍ－ ｔｏｌｕｉｄｉｎｅ）＝２．８∶１， ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｌｐｈｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ３５ｗｔ％， ｏｒｄｉｎａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ａｄｄｉｎｇ ２７ｗｔ％ ＮａＮＯ２ ｓｏｌｕｔｉｏｎ， ｔｈｅ ａｄｄｉｎｇ ｔｉｍｅ ４０ｍｉｎ． Ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｍ－ ｃｒｅｓｏｌ ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ８５．２％ ｕｎｄｅｒ ｔｈｏｓｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｕｒｉｔｙ ｗａｓ ９９．５％． Ｔｈｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ＧＳ－ ＭＳ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒｄｓ ：ｍ－ ｔｏｌｕｉｄｉｎｅ； ｄｉａｚｏｔｉｚａｔｉｏｎ； ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ； ｍ－ ｃｒｅｓｏｌ
为间甲苯胺重氮化反应的加料方式。
３） 通过正交实验和单因素实验确定了最优反应
条件为：硫酸与间甲苯胺的摩尔比为 ２．８∶１，硫酸溶
液浓度为 ３５％，在间甲苯胺的投加量为 ０．１ｍｏｌ 时，以
的加料速度滴加 ２７％的亚硝酸钠溶液于液面以下，加
料时间 ４０ｍｉｎ。在最佳条件下重复实验，ｍ－ｃｒｅｓｏｌ 收
收稿日期： ２００８－１－１５ 作者简介： 梁荣宁（１９８２－），男，硕士在读，研究方向：精细化学反应工程。
２００８ 年 ０３ 月
重氮化 － 水解法合成间甲酚的工艺研究
率可达 ８５．２％），而且操作简便适于批量化生产，为间 甲酚的进一步工业化生产提供重要的理论依据。
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１ 实验部分
１．１ 主要试剂及仪器
ｅｎｚｙｍａｔｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ［Ｊ］． Ｊ． Ｐｈｙｓ．
Ｃｈｅｍ． Ｂ．， ２００２， １０６（６）： １４２１－１４２９．
［６］ 郝艳霞，陈树森．间甲苯胺制备间甲酚的工艺研究［Ｊ］．火
炸药学报， ２００２， （１）： ６４－６６．
由图 ２ 可知，亚硝酸钠加料时间越长，ｍ－ｃｒｅｓｏｌ ［７］ Ｓｗａｉｎ Ｃ Ｇ， Ｓｈｅａｔｓ Ｊ Ｅ， Ｇｏｒｅｎｓｔｉｎａｎ Ｄ Ｇ．． Ｍｅｔｈｏｄ
［２］ 董 云． 一硝基甲苯及其衍生物的应用 ［Ｊ］． 中国染料，
为进一步确定亚硝酸钠加料时间对反应规律的
２００４，７：１８－２６．
影响，在其它反应条件为较适宜的反应条件下，通过 ［３］ 贺年根，万泰仁，卢为学．合成间甲酚国内外生产与销售情
实验考察加料时间变化对合成间甲酚的影响，其结果
况［Ｊ］．燕山油化科技情报，１９８６，１９： ４－８．
钠溶液 ／ｍｉｎ）。
除间甲苯胺为化学纯外其余均为市售分析纯。 ２．２ 间甲酚合成反应规律研究
１０３ 型气相层析仪；美国 Ｆｉｎｎｉｇａｎ 公司 ＭＨＴ４５００ ２．２．１ 确定较适宜间甲酚合成反应条件
色质联机。 １．２ 实验操作
建立 Ｌ（９ ３４）正交实验，其水平和因素表见表 ２，实 验结果见表 ３，所得目的产物以 ｍ－ｃｒｅｓｏｌ 收率为评价
加料方式，以便于下一步的反应。重氮化反应加料方
式一般分为顺加法和快速顺加法两种，在反应条件为
文献［７］规定的较适宜反应条件下，通过对比实验对加
料方式进行了筛选，实验结果见表 １。
由对比实验结果看出，采用快速顺加法间甲酚的
收率较低，分析其原因是由于亚硝酸钠溶液突然大量
加入，重氮化反应速度加快，短时间内放出大量的热，
硝酸钠加料时间）是影响间甲酚收率的最主要因素，须
综上，在正交实验和单因素实验所得的较适宜反
进一步考察两显著性因素对合成间甲酚反应的影响。 应条件下，进行间甲苯胺重氮化 － 水解法制备间甲酚
２．２．２ 硫酸与间甲苯胺的配比对反应规律的的影响 的重复性实验，间甲酚的收率可达 ８５．２％，纯度 ９９．５％。 为得到最佳条件，在硫酸溶液质量百分数为 ３５％，
的重氮盐则易与未反应的芳胺发生自偶合反应，生成 参考文献： 重氮氨基化合物［８］。综合考虑，硫酸与间甲苯胺的适宜 ［１］ 董 云，嵇道成，杜 迎．间甲苯胺制备高纯间甲酚的工艺改
配比应为 ２．８∶１（ｍｏｌ）。
进［Ｊ］．染料与染色，２００６，４３（２）： ３８－４０．
２．２．３ 亚硝酸钠加料时间对反应规律的影响
反应条件为： 硫酸与间甲苯胺的摩尔比为 ２．８：１ ， 硫酸溶液浓度为 ３５ｗｔ ％， 采用顺式加料法滴加 ２７ｗｔ ％
的亚硝酸钠溶液， 加料时间为 ４０ｍｉ ｎ。在最佳条件下重复实验， 间甲酚收率可达 ８５．２％， 纯度 ９９．５％。采用
ＧＳ－ ＭＳ 对其结构和含量进行了表征。
关键词： 间甲苯胺； 重氮化； 水解； 间甲酚
的产率越高，但是当加料时间达到某临界值时
ｆｏｒ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｍ－Ｃｒｅｓｏｌ ［Ｊ］． Ｊ． Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．，
ｍ－ｃｒｅｓｏｌ 的产率迅速开始下降。其原因主要是由于若
１９７５，９７：７９１－７９７．
加料时间太长，即加料速度太慢，重氮盐与芳胺生成 ［８］ Ｉｗａｍｏｔｏ Ｈ． Ｄｉａｚｏｔｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｏａ－ｎｉｌｉｎｅ
液质量百分数为 ２７．５％，其加料时间为 ４０ 分钟。
时间过快，会促使重氮化合物分解，提高了生成偶合
根据极差判断，ＡＢＣＤ 四种因素的影响显著性顺序 副产物的可能性导致反应收率下降。因此，结合图 ２
为：Ｂ＞Ｄ＞Ａ＞Ｃ，Ｂ（硫酸与间甲苯胺摩尔比）和 Ｄ（亚 可知亚硝酸钠的适宜加料时间应为 ４０ｍｉｎ。
由图 １ 可知，随着硫酸用量的增加，ｍ－ｃｒｅｓｏｌ 收 率可达 ８５．２％，纯度 ９９．５％。
率逐渐增加，但当硫酸用量超过一定值时，ｍ－ｃｒｅｓｏｌ
４）利用 ＧＳ－ＭＳ 确定了间甲酚产品的结构和纯度，
收率反而下降。分析其原因可能是由于在过量的酸溶 验证了其结构与文献的一致性。
液存在下，重氮盐比较容易分解，但若酸量不足，生成
中图分类号： Ｏ ６２３．４
文献标示码： Ａ
文章编号： １００６－ ２５３ｘ（２００８）０３－ ０１４－ ３
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ ｍ－ Ｃｒｅｓｏｌ ｂｙ Ｄｉａｚｏｔｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｏｆ ｍ－ Ｔｏｌｕｉｄｉｎｅ
ＬＩＡＮＧ Ｒｏｎｇ－ ｎｉｎｇ， ＹＥ Ｑｉｎｇ－ ｇｕｏ
亚硝酸钠溶液质量百分数为 ２７．５％，加料时间为 ４０ 分 ３ 结论
钟以及其它反应条件为最优的情况下，考察硫酸的不
同用量对间甲酚收率的影响（取间甲苯胺为 １ｍｏｌ），结
１）以间甲苯胺为原料，经过重氮化、水解以及提
果见图 １。
纯合成出了高纯度的 ｍ－ｃｒｅｓｏｌ 产品。
２）对重氮化加料方式进行筛选，确定了顺加法作
见图 ２。
［４］ 姚蒙正．精细化产品全程原理（第二版） ［Ｍ］．北京：中国石
化出版社，２０００：５４４－５７１．
［５］ Ｏｇｕｃｈｉ Ｔ， Ｗａｋｉｓａｋａ Ａ， ｅｔ ａｌ． Ｓｅｌｆ－ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ
ｍ－ｃｒｅｓｏｌ ｉｎ ａｑｕｅｏｕｓ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｏｌｖｅｎｔｓ： ｒｅｌａｔｉｏｎ ｔｏ
使反应溶液局部温度过高，致使生成的重氮盐不稳定
由正交试验结果知，筛选出的较适宜反应条件
而分解。因此，本实验采用顺加法加料（０．５ｍＬ 亚硝酸 为：在重氮化反应中，硫酸溶液质量百分数为 ３５％，硫
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Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ
２００８ 年第 ０３ 期
酸用量与间甲苯胺用量的摩尔比为 ３．０，亚硝酸钠溶 ｍ－ｃｒｅｓｏｌ 的收率降低，然而若加料时间太短，即加料
间甲酚（ｍ－ｃｒｅｓｏｌ）是合成农药、染料、医药、感光 材料及香料等产品的重要精细化工中间体，广泛应用 于电子工业和医药行业等领域［１］。近年来伴随着全球 间甲酚市场需求的不断扩大［２］，采用合成法制取间甲 酚的研究与开发越来越受到国内外学者的关注［３］。
目前，间甲酚的主要合成方法有：甲苯磺化碱熔 法、异丙基甲苯法、邻二甲苯氧化法、间甲苯胺法、苯 酚烷基化法以及氯甲基水解法等［４］。国内外工业生产 中主要采用异丙基甲苯法合成间甲酚［５］，但该法存在 工艺复杂、产品成本较高以及氧化工序一次转化率不
高（低于 ３０％）等一系列缺点，因而突破间甲酚工业化 生产的瓶颈、研究开发新的间甲酚生产合成工艺迫在 眉睫。间甲苯胺法合成间甲酚的工艺反应条件温和、 工艺操作简便，具有较好的经济效益和工业化前景［６］， 但由于该工艺的关键步骤由间甲苯胺合成间甲酚的 技术不过关，其工业化一直未获得成功。本文采用间 甲苯胺重氮化 － 水解的方法合成间甲酚，通过正交实 验和单因素实验对工艺条件进行优化。实验结果表 明，重氮化 － 水解法是一种较有工业价值的高效的合 成间甲酚的方法，该方法不但 ｍ－ｃｒｅｓｏｌ 收率较高（收
１．２．１ 重氮化－ 水解法制备间甲酚
标准的正交实验处理结果见表 ４ 。
合成反应在实验室自组装的间歇式装置中进行，
即在装有电动搅拌器和温度计的 ２５０ｍＬ 三口烧瓶中，
按一定配比加入一定浓度的硫酸溶液和间甲苯胺，搅
拌待反应物全部溶解后，冰浴冷却至 ５℃以下 １ｈ，然
后将一定浓度的亚硝酸钠溶液缓慢滴入上述溶液，在
滴加过程中维持反应温度在 ０～５℃。滴加完毕，继续
反应，直至加入少许尿素晶体无气泡逸出时反应结
束。保温于下一步备用。
将上一步所得重氮盐慢慢滴加到一定浓度的硫
酸、溶剂及催化剂的混合溶液中，保温 １５ 分钟，然后
降温至 ３０～４０℃。待反应结束后，将反应液静置分层，
取上层油状物加入 ５％碳酸钠溶液中和至 ｐＨ 值为 ７，
Байду номын сангаас
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ
２００８ 年第 ０３ 期
科技与开发
重氮化 － 水解法合成间甲酚的工艺研究
梁荣宁， 叶庆国
（ 青岛科技大学化工学院， 山东 青岛 ２６６０４２）
摘 要： 间甲酚是一种重要的精细化工中间体， 以间甲苯胺为原料， 采用重氮化 － 水解法制备高纯度
间甲酚， 通过正交实验和单因素实验对重氮化反应工艺条件进行了优化。实验结果表明该反应的最佳
即得间甲酚粗品。
将粗品移入 １００ｍＬ 烧瓶中，在 －０．０７５ＭＰａ 压力下
加热，切取沸点为 １５４～１６０℃的馏分，采用气质联机
鉴定其结构和纯度。
２ 实验结果与讨论
２．１ 反应条件的初步确定
２．１．１ 加料方式的筛选
据文献［７］报道，加料方式对重氮化反应有较大影
响，因而应该首先筛选出间甲苯胺重氮化反应适宜的
重氮氨基化合物的可能性会大大增加，从而使得
ｗｉｔｈ ＰＴＣ ［Ｊ］．Ｊ．Ｆｌｕｏｒｉｎｅ Ｃｈｅｍ．１９８４，２４（４）：５３５－５３７．
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｑｉｎｇｄａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０４２， Ｓｈａｎｄｏｎｇ， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓ ｔｒａ ｃｔ：Ｔｈｅ ｍ－ ｃｒｅｓｏｌ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｏｆ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ ｍａｎｙ ｆｉｎｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｓ． Ｔｈｅ ｄｉａｚｏｔｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅ ｈｉｇｈ－ ｐｕｒｉｔｙ ｍ－ ｃｒｅｓｏｌ ｕｓｉｎｇ ｍ－ ｔｏｌｕｉｄｉｎｅ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｍａｔｅｒｉａｌ． Ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｂｙ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｄｅｓｉｇｎ． Ｉｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ： ｎ（ｓｕｌｐｈｕｒｉｃ ａｃｉｄ）∶ｎ （ｍ－ ｔｏｌｕｉｄｉｎｅ）＝２．８∶１， ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｌｐｈｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ３５ｗｔ％， ｏｒｄｉｎａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ａｄｄｉｎｇ ２７ｗｔ％ ＮａＮＯ２ ｓｏｌｕｔｉｏｎ， ｔｈｅ ａｄｄｉｎｇ ｔｉｍｅ ４０ｍｉｎ． Ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｍ－ ｃｒｅｓｏｌ ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ８５．２％ ｕｎｄｅｒ ｔｈｏｓｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｕｒｉｔｙ ｗａｓ ９９．５％． Ｔｈｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ＧＳ－ ＭＳ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒｄｓ ：ｍ－ ｔｏｌｕｉｄｉｎｅ； ｄｉａｚｏｔｉｚａｔｉｏｎ； ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ； ｍ－ ｃｒｅｓｏｌ
为间甲苯胺重氮化反应的加料方式。
３） 通过正交实验和单因素实验确定了最优反应
条件为：硫酸与间甲苯胺的摩尔比为 ２．８∶１，硫酸溶
液浓度为 ３５％，在间甲苯胺的投加量为 ０．１ｍｏｌ 时，以
的加料速度滴加 ２７％的亚硝酸钠溶液于液面以下，加
料时间 ４０ｍｉｎ。在最佳条件下重复实验，ｍ－ｃｒｅｓｏｌ 收
收稿日期： ２００８－１－１５ 作者简介： 梁荣宁（１９８２－），男，硕士在读，研究方向：精细化学反应工程。
２００８ 年 ０３ 月
重氮化 － 水解法合成间甲酚的工艺研究
率可达 ８５．２％），而且操作简便适于批量化生产，为间 甲酚的进一步工业化生产提供重要的理论依据。
·１５·
１ 实验部分
１．１ 主要试剂及仪器
ｅｎｚｙｍａｔｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ［Ｊ］． Ｊ． Ｐｈｙｓ．
Ｃｈｅｍ． Ｂ．， ２００２， １０６（６）： １４２１－１４２９．
［６］ 郝艳霞，陈树森．间甲苯胺制备间甲酚的工艺研究［Ｊ］．火
炸药学报， ２００２， （１）： ６４－６６．
由图 ２ 可知，亚硝酸钠加料时间越长，ｍ－ｃｒｅｓｏｌ ［７］ Ｓｗａｉｎ Ｃ Ｇ， Ｓｈｅａｔｓ Ｊ Ｅ， Ｇｏｒｅｎｓｔｉｎａｎ Ｄ Ｇ．． Ｍｅｔｈｏｄ
［２］ 董 云． 一硝基甲苯及其衍生物的应用 ［Ｊ］． 中国染料，
为进一步确定亚硝酸钠加料时间对反应规律的
２００４，７：１８－２６．
影响，在其它反应条件为较适宜的反应条件下，通过 ［３］ 贺年根，万泰仁，卢为学．合成间甲酚国内外生产与销售情
实验考察加料时间变化对合成间甲酚的影响，其结果
况［Ｊ］．燕山油化科技情报，１９８６，１９： ４－８．
钠溶液 ／ｍｉｎ）。
除间甲苯胺为化学纯外其余均为市售分析纯。 ２．２ 间甲酚合成反应规律研究
１０３ 型气相层析仪；美国 Ｆｉｎｎｉｇａｎ 公司 ＭＨＴ４５００ ２．２．１ 确定较适宜间甲酚合成反应条件
色质联机。 １．２ 实验操作
建立 Ｌ（９ ３４）正交实验，其水平和因素表见表 ２，实 验结果见表 ３，所得目的产物以 ｍ－ｃｒｅｓｏｌ 收率为评价
加料方式，以便于下一步的反应。重氮化反应加料方
式一般分为顺加法和快速顺加法两种，在反应条件为
文献［７］规定的较适宜反应条件下，通过对比实验对加
料方式进行了筛选，实验结果见表 １。
由对比实验结果看出，采用快速顺加法间甲酚的
收率较低，分析其原因是由于亚硝酸钠溶液突然大量
加入，重氮化反应速度加快，短时间内放出大量的热，
硝酸钠加料时间）是影响间甲酚收率的最主要因素，须
综上，在正交实验和单因素实验所得的较适宜反
进一步考察两显著性因素对合成间甲酚反应的影响。 应条件下，进行间甲苯胺重氮化 － 水解法制备间甲酚
２．２．２ 硫酸与间甲苯胺的配比对反应规律的的影响 的重复性实验，间甲酚的收率可达 ８５．２％，纯度 ９９．５％。 为得到最佳条件，在硫酸溶液质量百分数为 ３５％，
的重氮盐则易与未反应的芳胺发生自偶合反应，生成 参考文献： 重氮氨基化合物［８］。综合考虑，硫酸与间甲苯胺的适宜 ［１］ 董 云，嵇道成，杜 迎．间甲苯胺制备高纯间甲酚的工艺改
配比应为 ２．８∶１（ｍｏｌ）。
进［Ｊ］．染料与染色，２００６，４３（２）： ３８－４０．
２．２．３ 亚硝酸钠加料时间对反应规律的影响
反应条件为： 硫酸与间甲苯胺的摩尔比为 ２．８：１ ， 硫酸溶液浓度为 ３５ｗｔ ％， 采用顺式加料法滴加 ２７ｗｔ ％
的亚硝酸钠溶液， 加料时间为 ４０ｍｉ ｎ。在最佳条件下重复实验， 间甲酚收率可达 ８５．２％， 纯度 ９９．５％。采用
ＧＳ－ ＭＳ 对其结构和含量进行了表征。
关键词： 间甲苯胺； 重氮化； 水解； 间甲酚
的产率越高，但是当加料时间达到某临界值时
ｆｏｒ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｍ－Ｃｒｅｓｏｌ ［Ｊ］． Ｊ． Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．，
ｍ－ｃｒｅｓｏｌ 的产率迅速开始下降。其原因主要是由于若
１９７５，９７：７９１－７９７．
加料时间太长，即加料速度太慢，重氮盐与芳胺生成 ［８］ Ｉｗａｍｏｔｏ Ｈ． Ｄｉａｚｏｔｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｏａ－ｎｉｌｉｎｅ
液质量百分数为 ２７．５％，其加料时间为 ４０ 分钟。
时间过快，会促使重氮化合物分解，提高了生成偶合
根据极差判断，ＡＢＣＤ 四种因素的影响显著性顺序 副产物的可能性导致反应收率下降。因此，结合图 ２
为：Ｂ＞Ｄ＞Ａ＞Ｃ，Ｂ（硫酸与间甲苯胺摩尔比）和 Ｄ（亚 可知亚硝酸钠的适宜加料时间应为 ４０ｍｉｎ。
由图 １ 可知，随着硫酸用量的增加，ｍ－ｃｒｅｓｏｌ 收 率可达 ８５．２％，纯度 ９９．５％。
率逐渐增加，但当硫酸用量超过一定值时，ｍ－ｃｒｅｓｏｌ
４）利用 ＧＳ－ＭＳ 确定了间甲酚产品的结构和纯度，
收率反而下降。分析其原因可能是由于在过量的酸溶 验证了其结构与文献的一致性。
液存在下，重氮盐比较容易分解，但若酸量不足，生成
中图分类号： Ｏ ６２３．４
文献标示码： Ａ
文章编号： １００６－ ２５３ｘ（２００８）０３－ ０１４－ ３
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ ｍ－ Ｃｒｅｓｏｌ ｂｙ Ｄｉａｚｏｔｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｏｆ ｍ－ Ｔｏｌｕｉｄｉｎｅ
ＬＩＡＮＧ Ｒｏｎｇ－ ｎｉｎｇ， ＹＥ Ｑｉｎｇ－ ｇｕｏ
亚硝酸钠溶液质量百分数为 ２７．５％，加料时间为 ４０ 分 ３ 结论
钟以及其它反应条件为最优的情况下，考察硫酸的不
同用量对间甲酚收率的影响（取间甲苯胺为 １ｍｏｌ），结
１）以间甲苯胺为原料，经过重氮化、水解以及提
果见图 １。
纯合成出了高纯度的 ｍ－ｃｒｅｓｏｌ 产品。
２）对重氮化加料方式进行筛选，确定了顺加法作
见图 ２。
［４］ 姚蒙正．精细化产品全程原理（第二版） ［Ｍ］．北京：中国石
化出版社，２０００：５４４－５７１．
［５］ Ｏｇｕｃｈｉ Ｔ， Ｗａｋｉｓａｋａ Ａ， ｅｔ ａｌ． Ｓｅｌｆ－ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ
ｍ－ｃｒｅｓｏｌ ｉｎ ａｑｕｅｏｕｓ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｏｌｖｅｎｔｓ： ｒｅｌａｔｉｏｎ ｔｏ
使反应溶液局部温度过高，致使生成的重氮盐不稳定
由正交试验结果知，筛选出的较适宜反应条件
而分解。因此，本实验采用顺加法加料（０．５ｍＬ 亚硝酸 为：在重氮化反应中，硫酸溶液质量百分数为 ３５％，硫
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Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ
２００８ 年第 ０３ 期
酸用量与间甲苯胺用量的摩尔比为 ３．０，亚硝酸钠溶 ｍ－ｃｒｅｓｏｌ 的收率降低，然而若加料时间太短，即加料
间甲酚（ｍ－ｃｒｅｓｏｌ）是合成农药、染料、医药、感光 材料及香料等产品的重要精细化工中间体，广泛应用 于电子工业和医药行业等领域［１］。近年来伴随着全球 间甲酚市场需求的不断扩大［２］，采用合成法制取间甲 酚的研究与开发越来越受到国内外学者的关注［３］。
目前，间甲酚的主要合成方法有：甲苯磺化碱熔 法、异丙基甲苯法、邻二甲苯氧化法、间甲苯胺法、苯 酚烷基化法以及氯甲基水解法等［４］。国内外工业生产 中主要采用异丙基甲苯法合成间甲酚［５］，但该法存在 工艺复杂、产品成本较高以及氧化工序一次转化率不
高（低于 ３０％）等一系列缺点，因而突破间甲酚工业化 生产的瓶颈、研究开发新的间甲酚生产合成工艺迫在 眉睫。间甲苯胺法合成间甲酚的工艺反应条件温和、 工艺操作简便，具有较好的经济效益和工业化前景［６］， 但由于该工艺的关键步骤由间甲苯胺合成间甲酚的 技术不过关，其工业化一直未获得成功。本文采用间 甲苯胺重氮化 － 水解的方法合成间甲酚，通过正交实 验和单因素实验对工艺条件进行优化。实验结果表 明，重氮化 － 水解法是一种较有工业价值的高效的合 成间甲酚的方法，该方法不但 ｍ－ｃｒｅｓｏｌ 收率较高（收
１．２．１ 重氮化－ 水解法制备间甲酚
标准的正交实验处理结果见表 ４ 。
合成反应在实验室自组装的间歇式装置中进行，
即在装有电动搅拌器和温度计的 ２５０ｍＬ 三口烧瓶中，
按一定配比加入一定浓度的硫酸溶液和间甲苯胺，搅
拌待反应物全部溶解后，冰浴冷却至 ５℃以下 １ｈ，然
后将一定浓度的亚硝酸钠溶液缓慢滴入上述溶液，在
滴加过程中维持反应温度在 ０～５℃。滴加完毕，继续
反应，直至加入少许尿素晶体无气泡逸出时反应结
束。保温于下一步备用。
将上一步所得重氮盐慢慢滴加到一定浓度的硫
酸、溶剂及催化剂的混合溶液中，保温 １５ 分钟，然后
降温至 ３０～４０℃。待反应结束后，将反应液静置分层，
取上层油状物加入 ５％碳酸钠溶液中和至 ｐＨ 值为 ７，