CN101624348B - 一种对氟苯胺的制备方法 - Google Patents

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本发明公开了一种对氟苯胺的制备方法：3，5-二氯-4-氟硝基苯与溶剂混合形成反应液，反应液在催化剂作用下于高压釜中加氢进行还原脱氯反应，反应压力为1.0～4.0MPa、反应温度为60～120℃、反应时间为2～5小时；催化剂与3，5-二氯-4-氟硝基苯的质量比为1％～40％；反应结束后，收集液态反应产物，过滤，滤液加入抗氧化剂后经精馏得到对氟苯胺。采用该方法制备对氟苯胺，具有工艺简洁、收率高、成本低的特点。

Description

一种对氟苯胺的制备方法
技术领域
本发明涉及一种有机化合物的合成方法，特别是对氟苯胺(p-Fluoroaniline)的合成方法。
背景技术
结构式如S-1所示的对氟苯胺是一种重要的精细化工中间体，主要用于医药、染料和农药等行业。国外对该产品的开发较早，而国内始于上世纪90年代初。
Figure G2009101017333D00011
综合文献报道，对氟苯胺的合成方法可分为一步法和两步法。
一步法通常是以叠氮基苯(美国专利US4145364)或N-苯基氢氧化铵(美国专利US4291991)或对氯硝基苯(美国专利US3900519)等为原料经一步反应直接合成对氟苯胺。该类方法受原料来源限制或需采用强腐蚀氢氟酸等原因，工业化困难。
二步法通常是先以氟苯(日本专利特开昭63-225250)或对氯硝基苯为原料合成对氟硝基苯，再经还原而制得对氟苯胺。但氟苯硝化的选择性较差，需高效精馏塔分离硝化产物，且氟苯的价格较高，因此氟苯路线的生产成本较高。以对氯硝基苯为原料，用碱金属氟化物进行反应制备对氟硝基苯相对较优，目前国内多数厂家采用该工艺。对氟硝基苯的还原有加氢还原法和铁粉还原法两种工艺，前者收率较高，三废少，但存在催化剂使用和再生问题；后者设备简单，操作方便，但铁粉耗用量大，产生废水和废渣。
2，3，4-三氟硝基苯是合成氧氟沙星的重要中间体，合成该化合物的一条路线是由2，6-二氯氟苯经硝化、氟化得到目标产物，其中硝化这一步将产生副产物3，5-二氯-4-氟硝基苯，目前，该副产物3，5-二氯-4-氟硝基苯因没有得到有效利用而常成为废料，有时甚至产生污染，开发其有价值的利用途径具有重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简洁、收率高、成本低的对氟苯胺的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种对氟苯胺的制备方法：3，5-二氯-4-氟硝基苯与溶剂混合形成反应液，反应液在催化剂作用下于高压釜中加氢进行还原脱氯反应，反应压力为1.0～4.0MPa、反应温度为60～120℃、反应时间为2～5小时；催化剂与3，5-二氯-4-氟硝基苯质量比为1％～40％；反应结束后，收集液态反应产物，过滤，滤液加入抗氧化剂后经精馏得到对氟苯胺。
作为本发明的对氟苯胺的制备方法的改进：催化剂为Pd/C催化剂，其中Pd负载量为5％或10％(质量百分比)。
作为本发明的对氟苯胺的制备方法的进一步改进：反应液中3，5-二氯-4-氟硝基苯的质量百分含量为1％～20％。
作为本发明的对氟苯胺的制备方法的进一步改进：溶剂为低级脂肪醇或低级脂肪醇水溶液，低级脂肪醇水溶液中低级脂肪醇的质量百分含量为70％～99.9％；低级脂肪醇例如为甲醇、乙醇或异丙醇。
作为本发明的对氟苯胺的制备方法的进一步改进：抗氧化剂为硫代硫酸钠或丙三醇(甘油)；抗氧化剂的用量为3，5-二氯-4-氟硝基苯质量的2％～5％。
在发明的对氟苯胺的制备方法中：优选的催化剂与3，5-二氯-4-氟硝基苯质量比为1％～20％；优选的溶剂为乙醇水溶液，此乙醇水溶液中较好的乙醇质量百分含量为70％～98％，更好的是乙醇质量百分含量为92％～97％；3，5-二氯-4-氟硝基苯与上述乙醇水溶液混合所形成的反应液中，3，5-二氯-4-氟硝基苯的优选质量百分含量为2％～12％、最佳质量百分含量为5％～10％。
本发明制备对氟苯胺的反应方程式如下：
Figure G2009101017333D00021
主要的副反应为：
Figure G2009101017333D00022
在本发明中，反应结束后，收集液态反应产物，过滤，回收固体催化剂(即Pd/C催化剂)，滤液加入抗氧化剂，经精馏，收集184～186℃下的馏分，得到对氟苯胺。经GC-MS分析，所得产物为对氟苯胺。
本发明的对氟苯胺的制备方法，具有如下优点：
1、本发明所用原料3，5-二氯-4-氟硝基苯来源于2，3，4-三氟硝基苯生产中的副产物，因此本发明一方面可以解决2，3，4-三氟硝基苯生产中的副产物的综合利用问题，另一方面也提供了对氟苯胺新的工艺路线。
因此，本发明具有来源广泛、成本低等特点，还充分体现了变废为宝的特性，属于绿色环保的生产路线。
2、与合成对氟苯胺常规工艺的原料对氯硝基苯相比，本发明所采用的原料3，5-二氯-4-氟硝基苯在苯环上已有氟原子取代，可省去置换氟化的反应步骤；同时又将生产2，3，4-三氟硝基苯产生的副产物中的氟资源得到了合理的利用。
3、以Pd/C为催化剂，因此具有催化剂制备简单的优点，且催化剂能被回收进行重复利用，还能进一步降低生产成本。
4、本发明在较低的氢气压力下完成硝基还原和脱氯两步反应，制备得到对氟苯胺，具有工艺简洁、收率高的特点。
具体实施方式
实施例1、一种对氟苯胺的制备方法，以3，5-二氯-4-氟硝基苯为起始原料，依次进行以下步骤：
(1)将21g(0.1mol)3，5-二氯-4-氟硝基苯加入到150mL 95％乙醇水溶液中，搅拌均匀，配成含3，5-二氯-4-氟硝基苯的反应液。
(2)将反应液转入高压反应釜中，并加入用量为3，5-二氯-4-氟硝基苯质量5％的Pd/C催化剂(Pd负载量5％)。
(3)将高压反应釜用氮气检漏后，充入氢气，压力为1.0MPa，升温至120℃，反应5小时。
(4)收集液态反应产物，过滤回收固体催化剂(即Pd/C催化剂)，滤液加入抗氧化剂硫代硫酸钠，硫代硫酸钠的用量为3，5-二氯-4-氟硝基苯质量的2％，经精馏，收集184～186℃下的馏分，得到对氟苯胺，收率68％。
实施例2、一种对氟苯胺的制备方法，以3，5-二氯-4-氟硝基苯为起始原料，依次进行以下步骤：
(1)将21g(0.1mol)3，5-二氯-4-氟硝基苯加入到150mL 95％乙醇水溶液中，搅拌均匀，配成3，5-二氯-4-氟硝基苯反应液。
(2)将反应液转入高压反应釜中，并加入用量为3，5-二氯-4-氟硝基苯质量1％的Pd/C催化剂(Pd负载量5％)。
(3)将高压反应釜用氮气检漏后，充入氢气，压力为1.0MPa，升温至60℃，反应5小时。
(4)收集液态反应产物，过滤回收固体催化剂(即Pd/C催化剂)，滤液加入抗氧化剂硫代硫酸钠，硫代硫酸钠的用量为3，5-二氯-4-氟硝基苯质量的2％，经精馏，收集184～186℃下的馏分，得到对氟苯胺，收率62％。
实施例3、一种对氟苯胺的制备方法，以3，5-二氯-4-氟硝基苯为起始原料，依次进行以下步骤：
(1)将21g(0.1mol)3，5-二氯-4-氟硝基苯加入到150mL 95％甲醇水溶液中，搅拌均匀，配成3，5-二氯-4-氟硝基苯反应液。
(2)将反应液转入高压反应釜中，并加入用量为3，5-二氯-4-氟硝基苯质量10％的Pd/C催化剂(Pd负载量5％)。
(3)将高压反应釜用氮气检漏后，充入氢气，压力为4.0MPa，升温至120℃，反应2小时。
(4)收集液态反应产物，过滤回收固体催化剂(即Pd/C催化剂)，滤液加入抗氧化剂硫代硫酸钠，硫代硫酸钠的用量为3，5-二氯-4-氟硝基苯质量的3％，经精馏，收集184～186℃下的馏分，得到对氟苯胺，收率55％。
实施例4、一种对氟苯胺的制备方法，以3，5-二氯-4-氟硝基苯为起始原料，依次进行以下步骤：
(1)将21g(0.1mol)3，5-二氯-4-氟硝基苯加入到150mL 95％甲醇水溶液中，搅拌均匀，配成3，5-二氯-4-氟硝基苯反应液。
(2)将反应液转入高压反应釜中，并加入用量为3，5-二氯-4-氟硝基苯质量40％的Pd/C催化剂(Pd负载量5％)。
(3)将高压反应釜用氮气检漏后，充入氢气，压力为3.0MPa，升温至80℃，反应3小时。
(4)收集液态反应产物，过滤回收固体催化剂(即Pd/C催化剂)，滤液加入抗氧化剂硫代硫酸钠，硫代硫酸钠的用量为3，5-二氯-4-氟硝基苯质量的5％，经精馏，收集184～186℃下的馏分，得到对氟苯胺，收率48％。
实施例5、一种对氟苯胺的制备方法，以3，5-二氯-4-氟硝基苯为起始原料，依次进行以下步骤：
(1)将21g(0.1mol)3，5-二氯-4-氟硝基苯加入到150mL 95％乙醇水溶液中，搅拌均匀，配成3，5-二氯-4-氟硝基苯反应液。
(2)将反应液转入高压反应釜中，并加入用量为3，5-二氯-4-氟硝基苯质量10％的Pd/C催化剂(Pd负载量5％)。
(3)将高压反应釜用氮气检漏后，充入氢气，压力为2.0MPa，升温至100℃，反应4小时。
(4)收集液态反应产物，过滤回收固体催化剂(即Pd/C催化剂)，滤液加入抗氧化剂丙三醇，丙三醇的用量为3，5-二氯-4-氟硝基苯质量的2％，收集184～186℃下的馏分，得到对氟苯胺，收率70％。
实施例6、一种对氟苯胺的制备方法，以3，5-二氯-4-氟硝基苯为起始原料，依次进行以下步骤：
(1)将21g(0.1mol)3，5-二氯-4-氟硝基苯加入到150mL 95％乙醇水溶液中，搅拌均匀，配成3，5-二氯-4-氟硝基苯反应液。
(2)将反应液转入高压反应釜中，并加入用量为3，5-二氯-4-氟硝基苯质量15％的Pd/C催化剂(Pd负载量5％)。
(3)将高压反应釜用氮气检漏后，充入氢气，压力为2.0MPa，升温至80℃，反应4小时。
(4)收集液态反应产物，过滤回收固体催化剂(即Pd/C催化剂)，滤液加入抗氧化剂丙三醇，丙三醇的用量为3，5-二氯-4-氟硝基苯质量的3％，收集184～186℃下的馏分，得到对氟苯胺，收率65％。
实施例7、一种对氟苯胺的制备方法，以3，5-二氯-4-氟硝基苯为起始原料，依次进行以下步骤：
(1)将21g(0.1mol)3，5-二氯-4-氟硝基苯加入到150mL 95％异丙醇水溶液中，搅拌均匀，配成3，5-二氯-4-氟硝基苯反应液。
(2)将反应液转入高压反应釜中，并加入用量为3，5-二氯-4-氟硝基苯质量5％的Pd/C催化剂(Pd负载量5％)。
(3)将高压反应釜用氮气检漏后，充入氢气，压力为2.0MPa，升温至70℃，反应3小时。
(4)收集液态反应产物，过滤回收固体催化剂(即Pd/C催化剂)，滤液加入抗氧化剂丙三醇，丙三醇的用量为原料3，5-二氯-4-氟硝基苯质量的5％，收集184～186℃下的馏分，得到对氟苯胺，收率63％。
实施例8、一种对氟苯胺的制备方法，以3，5-二氯-4-氟硝基苯为起始原料，依次进行以下步骤：
(1)将21g(0.1mol)3，5-二氯-4-氟硝基苯加入到150mL 95％异丙醇水溶液中，搅拌均匀，配成3，5-二氯-4-氟硝基苯反应液。
(2)将反应液转入高压反应釜中，并加入用量为3，5-二氯-4-氟硝基苯质量10％的Pd/C催化剂(Pd负载量10％)。
(3)将高压反应釜用氮气检漏后，充入氢气，压力为2.0MPa，升温至100℃，反应3小时。
(4)收集液态反应产物，过滤回收固体催化剂(即Pd/C催化剂)，滤液加入抗氧化剂丙三醇，丙三醇的用量为原料3，5-二氯-4-氟硝基苯质量的5％，收集184～186℃下的馏分，得到对氟苯胺，收率69％。
实施例9、一种对氟苯胺的制备方法，以3，5-二氯-4-氟硝基苯为起始原料，依次进行以下步骤：
(1)将21g(0.1mol)3，5-二氯-4-氟硝基苯加入到150mL 95％甲醇水溶液中，搅拌均匀，配成3，5-二氯-4-氟硝基苯反应液。
(2)将反应液转入高压反应釜中，并加入用量为3，5-二氯-4-氟硝基苯质量1％的Pd/C催化剂(Pd负载量10％)。
(3)将高压反应釜用氮气检漏后，充入氢气，压力为1.0MPa，升温至50℃，反应5小时。
(4)收集液态反应产物，过滤回收固体催化剂(即Pd/C催化剂)，滤液加入抗氧化剂硫代硫酸钠，硫代硫酸钠的用量为原料3，5-二氯-4-氟硝基苯质量的3％，收集184～186℃下的馏分，得到对氟苯胺，收率67％。
实施例10、一种对氟苯胺的制备方法，以3，5-二氯-4-氟硝基苯为起始原料，依次进行以下步骤：
(1)将21g(0.1mol)3，5-二氯-4-氟硝基苯加入到150mL 95％甲醇水溶液中，搅拌均匀，配成3，5-二氯-4-氟硝基苯反应液。
(2)将反应液转入高压反应釜中，并加入用量为3，5-二氯-4-氟硝基苯质量5％的Pd/C催化剂(Pd负载量10％)。
(3)将高压反应釜用氮气检漏后，充入氢气，压力为2.0MPa，升温至80℃，反应4小时。
(4)收集液态反应产物，过滤回收固体催化剂(即Pd/C催化剂)，滤液加入抗氧化剂丙三醇，丙三醇的用量为原料3，5-二氯-4-氟硝基苯质量的3％，收集184～186℃下的馏分，得到对氟苯胺，收率63％。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种对氟苯胺的制备方法，其特征在于：3，5-二氯-4-氟硝基苯与溶剂混合形成反应液，所述反应液在催化剂作用下于高压釜中加氢进行还原脱氯反应，反应压力为1.0～4.0MPa、反应温度为60～120℃、反应时间为2～5小时；催化剂与3，5-二氯-4-氟硝基苯的质量比为0.01～0.4∶1；反应结束后，收集液态反应产物，过滤，滤液加入抗氧化剂后经精馏得到对氟苯胺；所述抗氧化剂为硫代硫酸钠或丙三醇；抗氧化剂的用量为3，5-二氯-4-氟硝基苯质量的2％～5％。
2.根据权利要求1所述的对氟苯胺的制备方法，其特征在于：所述催化剂为Pd/C催化剂，其中Pd的负载量为5％或10％。
3.根据权利要求2所述的对氟苯胺的制备方法，其特征在于：所述反应液中3，5-二氯-4-氟硝基苯的质量百分含量为1％～20％。
4.根据权利要求2或3所述的对氟苯胺的制备方法，其特征在于：所述溶剂为低级脂肪醇或低级脂肪醇水溶液，所述低级脂肪醇水溶液中低级脂肪醇的质量百分含量为70％～99.9％；所述低级脂肪醇为甲醇、乙醇或异丙醇。
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