二氯苯酚的合成新工艺研究 (2).doc
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1、摘 要麦草畏,商品名百草敌或百草畏,化学名为3,6-二氯-2-甲氧基苯甲酸,纯品为白色晶体,是一种高效内吸传导型的除草剂,主要用于旱地农作物除草。主要几种不同的制备方法,工业生产中应用最广泛的为3,6-二氯水杨酸醚化制备麦草畏的方法。2,5-二氯苯酚是3,6-二氯水杨酸制备中重要的原料。通常由2,5-二氯苯胺重氮化后酸性条件下水解制得,也可由1,4-二氯苯催化氧化制得,此外还有1,2,4-三氯苯碱性醇解等方法。2,5-二氯苯酚在精细化工生产中有重要应用,除用作除草剂麦草畏的中间体,还应用于医药、染料等其他领域,在氮肥增效、皮革防腐方面有着重要的应用。本文以2,5-二氯苯胺重氮化水解制备2,5-
2、二氯苯酚为基础,改进合成工艺,以盐酸代替传统硫酸制备重氮盐,对硫酸与原料配比、反应温度、亚硝酸钠的用量等反应条件进行优化,并尝试催化氧化方法合成2,5-二氯苯酚。当2,5-二氯苯胺与硫酸摩尔比达到5:2,反应温度为145,亚硝酸钠与原料摩尔比为1.6-1.8之间,常规蒸馏可得到92.4的收率,高效液相色谱分析纯度为97.5。关键词:麦草畏;2,5-二氯苯胺;2,5-二氯苯酚;2,5-二氯苯甲醚 - -2,5-二氯苯酚的合成新工艺研究The Study on Synthesis of 2,5-Dichlorophenol Abstract Dicamba, which trade name is
3、 Banvel and chemical name is 3,6-dichloro-2-methoxy- benzoic acid. Dicamba is a kind of high efficiency in the absorption of the type of herbicide, and it is mainly used for drill and crop weeding. There are several major methods of preparation. In industrial production, the most widely used methods
4、 is etherifying 3,6-dichlorosilicylic acid to produce Dicamba.2,5-dichlorophenol is an important starting material to prepare 3,6-dichlorosalicylic acid. Generally use the methods of diazotizing and hydrolyzing 2,5-dichloroaniline to produce Dicamba. 1,4-Dichlorobenzene can be also oxidized to 2,5-d
5、ichlorophenol. In addition to that, the method of using 1,2,4-trichlorobenzene to occurs alcoholysis reaction in alkaline environment is also used.2,5-dichlorophenol in fine chemical production has important applications, and also be used in medicine, dyes and other fields. It can be used to make ni
6、trogen fertilizer efficiency and used as leather preservatives.In this paper, 2,5-dichloroaniline was used to diazotize and hydrolyze in the solution of sodium hydroxide to produce 2,5-dichlorophenol, and process was improved. Diazonium salt was prepared of by hydrochloric acid instead of traditiona
7、l sulfuric acid. Optimize the reaction conditions such as the sulfuric acid and raw materials ratio, the reaction temperature, the amount of sodium nitrite and other reaction conditions. And try to synthesize 2,5-dichlorophenol by catalytic oxidation. When the molar ratio of 2,5-dichloroaniline and
8、sulfuric acid reaches to 5: 2, the molar ratio of sodium nitrite and raw material is between 1.6 and 1.8, react at temperature of 145, the yield can reach to 92.4%. Use high performance liquid chromatography to analysis of the purity, and the purity of the results can reach to 9 97.5%.Key Words:Dica
9、mba; 2,5-dichloroaniline; 2,5-dichlorophenol; 2,5-dichloroanisole- -2,5-二氯苯酚的合成新工艺研究目 录摘 要IAbstractII1 文献综述31.1 研究背景及目的31.2 2,5-二氯苯酚的制备方法简介31.2.1 2,5-二氯苯胺重氮化、水解制备2,5-二氯苯酚31.2.2 1,2,4三氯苯碱性水醇解制备2,5-二氯苯酚61.2.3 1,4-二氯苯催化氧化制备2,5-二氯苯酚71.2.4 1,4-二氯苯傅克酰基化、氧化、水解制备2,5-二氯苯酚81.2.5 1,4-二氯苯光催化氧化制备2,5-二氯苯酚91.2.5 反
10、应器101.3 麦草畏的制备111.3.1 以2,5-二氯苯酚为原料合成111.3.2 以1,2,4-三氯苯为原料合成131.3.3 以2-氨基-3,6-二氯苯甲酸为原料合成131.3.4 以2,5-二氯-4-溴苯酚为原料合成141.3 总结及论文研究内容142 实验部分162.1试剂与仪器162.1.1 主要试剂162.1.2 主要仪器162.2 2,5-二氯苯酚的合成172.2.1 2,5-二氯苯胺重氮化172.2.2 2,5-二氯苯胺重氮盐酸盐水解172.3 2,5-二氯苯甲醚的合成183 结果与讨论193.1 重氮化水解合成2,5-二氯苯酚工艺改进193.1.1 重氮化工艺改进193.
11、1.2 水解工艺改进193.1.3 亚硝酸钠用量对实验结果的影响213.1.4 水解温度对实验的影响213.1.5 水蒸气蒸馏对反应的影响213.1.6 产物结构分析223.1.7 废水酸度测定243.1.8 氧化方法制备2,5-二氯苯酚的工艺243.1.9 小结253.2 2,5-二氯苯甲醚的合成工艺263.2.1 反应温度的选择263.2.2 氢氧化钠浓度的选择263.2.3 反应时间的选择273.2.4 硫酸二甲酯273.2.5 产物结构分析283.2.6 小结29结 论30参考文献31附录A 化合物的结构表征33致 谢35 1 文献综述1.1 研究背景及目的麦草畏是安息香酸系除草剂(苯
12、甲酸类),具有内吸传导作用,对一年生或多年生阔叶杂草具有显著防效,且毒性较低。近年来,全球温室效应问题严重,温室气体减排越来越要求严格,化工生产中越发重视环保问题。农业生产中,氯磺隆和甲磺隆等除草剂因对环境污染较大而被禁止或限制使用,毒性较低的农药麦草畏,越来越多的被使用,市场需求日益增加,前景良好。因此,2,5-二氯苯酚的制备对于开发低毒高效的除草剂至关重要。 2,5-二氯苯酚是化工生产中常用的化学物质,主要应用于医药、染料等领域,可用于氮肥增效剂,皮革防腐剂等,最主要的应用是作为麦草畏中间体,合成除草剂。高纯度的 2,5二氯苯酚为白色针状的晶体,具有特殊臭味,长时间放置空气中会慢慢变黄色,
13、颜色逐渐加深。 传统合成方法常以2,5-二氯苯胺为原料,在酸性条件下与亚硝酸钠溶液发生重氮化反应,生成重氮盐,再经酸性水解生成2,5-二氯苯酚。传统的重氮化水解方法中用到大量的浓硫酸,废水处理问题是生产过程中的一大难题。2,5-二氯苯酚在化工有机合成中应用广泛,提高其收率也是化工领域的研究热点。 本课题探索在保障2,5-二氯苯酚稳定收率的情况下,减少浓硫酸与原料的配比,减少酸的使用,降低废酸处理难度,并尝试使用催化氧化方法合成2,5-二氯苯酚。 1.2 2,5-二氯苯酚的制备方法简介1.2.1 2,5-二氯苯胺重氮化、水解制备2,5-二氯苯酚(1)2,5-二氯苯胺的制备 2,5-二氯苯胺白色至
14、浅黄色晶体,是一种常用的染料中间体,可用于合成弱酸性染料红B等,亦可用作氮肥增效剂N-2,5二氯苯基琥珀酰胺酸。有毒,受热可分解出苯胺等毒性气体。常见的合成方法有以对二氯苯为原料,混酸硝化后还原制备。曾丽平1等人以对二氯苯为原料,浓硫酸和浓硝酸混合而成的混酸硝化制备2,5-二氯硝基苯。研究表明,反应温度在60(3)、混酸比为1:1、反应时间为2小时时产率最高,且实验发现,反应前先加入1.7mol底酸(H2SO4)时,反应产率有很大提高。这是因为1,4-二氯苯在发生硝化反应前,可以均匀的分散在底部的硫酸溶液中,滴入混酸液体后,可以充分反应,促进了反应的进行。曾丽平等采用铁粉还原2,5-二氯硝基苯
15、,当铁粉与2,5-二氯硝基苯的摩尔比达到4时反应效果最佳。陆跃进2等以2,5-二氯硝基苯为原料,Raney Ni(0.6g)为催化剂,甲醇(30mL)为溶剂,在高压釜中加氢还原制备2,5-二氯苯胺,并采用双氰胺(0.05g)为脱氯抑制剂。反应温度在60左右时收率可达90%以上。 2,5-二氯硝基苯催化加氢机理如图1.1所示: 图1.1 2,5-二氯苯胺催化加氢反应方程式Fig. 1.1 2,5-dichloroaniline catalytic hydrogenation reaction equation (2)2,5-二氯苯胺重氮化、水解制备2,5-二氯苯酚 2,5-二氯苯胺的氨基化学性质
16、活泼,易发生重氮化反应,在酸性环境中,氨基与亚硝酸钠发生反应,生产重氮硫酸盐,再在浓硫酸存在下酸性水解,生成2,5-二氯苯酚。根据相关文献,重氮化反应也可以在高温下进行,但取代基不同,设备的差异很大3。秦永康4等使用连续化方法制备芳伯胺重氮盐,将芳伯胺与酸的混合溶液,以及亚硝酸钠溶液连续输入到带有冷却装置的管式反应器底部,反应后的产物从顶部流出。反应需要严格控制芳伯胺、硫酸(或盐酸)、亚硝酸钠溶液的比例。 反应方程式如下(图1.2): 图1.2 2,5-二氯苯胺重氮化、水解方程式Fig. 1.2 2,5-dichloroaniline diazotization and hydrolysis
17、equation 章小波5等以2,5-二氯苯胺为原料,经过重氮化反应、水解反应合成麦草畏中间体2,5-二氯苯酚。将预先粉碎的2,5-二氯苯胺固体加入到75左右的浓硫酸中,冷却至-5后,边搅拌边逐渐加入一定量的亚硝酸钠固体。加完反应一段时间,将反应液升温到室温,再在150下将重氮盐溶液滴加到75%的浓硫酸溶液中。滴加完后继续加热至反应完成。冷却析出红色固体,抽滤、重结晶得到2,5-二氯苯酚。 蔡春6也采用类似方法,直接升温水解重氮盐,水蒸气蒸馏出产物。产率高达99。Richard H等人7改进了重氮化的工艺,将98的浓硫酸与2,5-二氯苯胺先于常温下搅拌一小时以上,其中H2SO4与2,5-二氯苯
18、胺的重量配比为4-71。反应结束后,冷却反应混和液至5以下,加入NaNO2固体搅拌5-8小时,2,5-二氯苯胺与NaNO2的摩尔配比为11.0-1.2。这种工艺通过物料替换,使反应条件宽松简便,初始反应物完全溶解于浓硫酸中,均匀液态的混合液与固体亚硝酸钠反应,搅拌没有障碍,反应得以充分进行,反应完成后重氮化的收率可高达85-90。 陆志勋8等对传统方法进行了改进,先将2,5-二氯苯胺溶于浓硫酸后,滴加亚硝酸钠的水溶液制备重氮盐,然后将澄清的重氮盐溶液加热后用泵运输至浓硫酸溶液中,同时用泵运输尿素水溶液以分解多余亚硝酸钠。高温的重氮盐在水解釜中发生水解反应,生成2,5-二氯苯酚。最后产品与水共沸
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