邻硝基对氯苯酚的合成工艺研究

摘要: 本文作者在参考目前文献的基础上,通过考察不同的相转移催化剂、碱浓度、搅拌速度等条件,以价格低廉、易得的对二氯苯为原料,经硝化,常压水解合成邻硝基对氯苯酚,得到了较高的产率。并降低了对反应条件的要求,达到了工业化应用的要求。

关键词: 邻硝基对氯苯酚合成工艺四丁基溴化铵

邻硝基对氯苯酚,由于其酚羟基比较稳定的特点,已经被广泛应用于染料、医药、农药等领域。邻硝基对氯苯酚是合成氯唑沙宗(一种中枢松弛剂,临床用于治疗腰背痛,神经痛,风湿性关节炎扭伤,以及脊椎疾病引起的肌肉痉挛、强直等病症,总有效率达98.59%[1]-[2],疗效优于布洛芬,是麦芬生的四倍[3])的重要中间体,对其产率的提高具有理论和实际意义。

邻硝基对氯苯酚通常有以下几种工艺方法:

在工艺二的基础上,笔者提出工艺三,对催化剂进行变换,以四丁基溴化铵(TBAB)代替聚乙二醇200(PEG―200),以对二氯苯为原料,经硝化,常压下水解制得邻硝基对氯苯酚,缩短了反应步骤,节省了反应时间,在水解过程中取得了较满意的效果。另外,采用常压水解也降低了对反应容器的要求。

1.实验部分

1.1试剂及仪器

试剂:对二氯苯(99.9%),甲苯(C.P),HNO3(C.P),H2SO4(C.P),氢氧化钾(A.R),碘化钾(C.P),四丁基溴化铵(A.R,简称TBAB),聚乙二醇200(简称PEG-200),聚乙二醇400(简称PEG-400),四丁基溴化铵(A.R,简称TBAB),十六烷基三甲基溴化铵(A.R,简称CTMAB),苄基三乙基氯化铵(A.R)等。

仪器:JJ-1型电动搅拌器,DW-2型调温电热套,RE-52AA型旋转蒸发仪,HJ-6型磁力搅拌器,250nm薄层层析紫外灯,Shimadzu SPD-10A VP型液相色谱仪。

1.2邻硝基对二氯苯的合成

在装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管的250ml四口瓶中,加入40ml浓硫酸,34ml冷的硝酸,加热至58-60℃并保温10min,而后分批加入66.0g对二氯苯(大约50min加完),加完后维持58―65℃继续反应,点板跟踪检测至无原料点(约5h),反应结束。自然冷却至室温,有黄色固体析出,抽滤,滤饼分别用水、5%的NaOH溶液和水洗涤至中性,干燥,得固体产品77.9g,测其熔点为50―52℃,产率为98.1%,红外谱图分析与标准谱图一致。

1.3邻硝基对氯苯酚的合成

在装有电动搅拌器、回流冷凝管、温度计的250ml的四口瓶中,加入浓度为30%的KOH溶液,而后加入10.0g的邻硝基对二氯苯,加热至回流保持10min,而后加入1.2g的TBAB相转移催化剂,加热回流,点板跟踪检测至无原料点(6―8h),而后冷却至15℃左右有固体析出,过滤出固体a;在滤液中先加入HCl有固体析出,抽滤得固体b。将固体a、b合并,并用一定浓度的KOH微热溶解,得滤液,再加酸处理,得固体产品,干燥,称重,即得产品。

2.结果与讨论

2.1相转移催化剂的选择

从上表1中的结果可以看出,四丁基溴化铵作为相转移催化剂的活性优于其它催化剂,提高了反应的产率。

2.2碱浓度的选择

邻硝基对二氯苯的水解反应,属于芳香环上的亲核取代反应,由于硝基的定位效应亲核试剂(OH-)进攻苯环上2位上的与卤素相连的碳原子,该反应属于SN2反应,所以碱的浓度对反应影响也是比较大的。从表2中的结果可以发现,当碱的浓度达到30%时,得到的效果最好。

2.3反应时间和搅拌速度

对于水解反应而言,其反应时间的考察要根据原料的反应情况而定,我们采用点板跟踪检测来决定反应终止与否。而其搅拌速度不宜过快或过慢,应以60―80转/min为宜。

2.4压力影响

在相转移催化剂四丁基溴化铵存在的条件下,过高的压力容易产生副反应,给反应的后处理带来麻烦。

3.相转移催化剂的优点

由以上的实验结果表明,采用以四丁基溴化铵为相转移催化剂,通过邻硝基对二氯苯和氢氧化钾的亲核水解反应来制备邻硝基对氯苯酚,具有反应条件温和、时间短、产率高、污染小等优点,是合成邻硝基对氯苯酚的又一种行之有效的方法。

4.结语

利用清洁生产工艺路线合成邻硝基对氯苯酚,产生的污水量及COD值大大降低,减轻了后续处理的负担,合成收率比原工艺有所提高,实现了经济效益与环保效益的统一。

参考文献:

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