2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺合成工藝的改進(jìn)

張?jiān)雠d，張泉泉，李俊奇，趙紅英

（1.浙江巍華新材料股份有限公司， 浙江 紹興 312300；2.浙江巍華化工有限公司， 浙江 東陽 322109）

2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺合成工藝的改進(jìn)

張?jiān)雠d1，張泉泉2，李俊奇2，趙紅英2

（1.浙江巍華新材料股份有限公司， 浙江 紹興 312300；2.浙江巍華化工有限公司， 浙江 東陽 322109）

研究了2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺合成工藝中生成2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚副反應(yīng)的影響因素，通過工藝改進(jìn)，減少了副產(chǎn)物的生成，并將反應(yīng)收率從72.8%提高至88.6%。

對三氟甲基苯胺；2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺；2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚；工藝改進(jìn)

2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺，熔點(diǎn)：33℃～36℃，是重要的醫(yī)藥、農(nóng)藥和染料中間體[1-2]。目前已經(jīng)工業(yè)化的合成工藝主要有：（1）3，4，5-三氯三氟甲苯直接高壓氨解合成2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺[3]；（2）對氯三氟甲苯（或 3，4-二氯三氟甲苯）在180℃與二甲基甲酰胺在堿存在下進(jìn)行氨解反應(yīng)，然后在光照下通氯水解脫甲基后再通氯得到 2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺[4]；（3）對三氟甲基苯胺環(huán)氯化生成2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺，其環(huán)氯化方法有在溶劑下直接通氯氣氯化和雙氧水/鹽酸體系的氧化氯化[5-6]。我公司所采用的工藝是以對三氟甲基苯胺為原料，雙氧水/鹽酸體系的氧化氯化，該工藝有反應(yīng)條件簡單易控、多氯化物生成量少、氯原子利用率高等優(yōu)點(diǎn)。該工藝具體過程為：先將對三氟甲基苯胺溶于10當(dāng)量的稀鹽酸（10%～18%）中，再緩慢加入2～4當(dāng)量雙氧水（50%），并控制反應(yīng)溫度在50℃～80℃，雙氧水加完后保溫2～3 h，冷卻、靜置分層，上層水相去濃縮后套用，下層有機(jī)相經(jīng)水洗后簡單蒸餾得2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺產(chǎn)品。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中有一較高的副反應(yīng)發(fā)生，如控制不當(dāng)副產(chǎn)物含量最高可達(dá)20%左右，嚴(yán)重影響了反應(yīng)收率和產(chǎn)品的質(zhì)量。我們對此副產(chǎn)物進(jìn)行了提純并進(jìn)行了相關(guān)的定性分析，并確定其為2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚，其分子結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚結(jié)構(gòu)式

該副反應(yīng)相當(dāng)于產(chǎn)品2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺中氨基被羥基取代，該副反應(yīng)在本合成工藝中都未見文獻(xiàn)報(bào)道，所以筆者對此副反應(yīng)進(jìn)行了研究，以找出不同反應(yīng)條件對該副反應(yīng)的影響因素，進(jìn)而可以在實(shí)際生產(chǎn)中采取相應(yīng)措施來降低其發(fā)生。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

試劑：對三氟甲基苯胺 （本公司，純度：99.5%）；2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺 （本公司，純度：99.8%）；鹽酸（32%），雙氧水（50%）為工業(yè)級。

儀器：島津GC-14C高效氣相色譜。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

在常溫常壓下，將對三氟甲基苯胺70 g分批加入到1.0 L鹽酸（15%）中，充分?jǐn)嚢枋蛊涑甥}。加熱至50℃后開始滴加100 g雙氧水，控制反應(yīng)溫度在70℃。雙氧水加完后保溫5 h，冷卻分相，上層水相經(jīng)蒸餾濃縮后可循環(huán)套用，下層有機(jī)相用200 mL水洗滌后簡單蒸餾得2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺粗品107 g，含量77.7%，其中副產(chǎn)物2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚含量為20.1%。粗品經(jīng)熔融結(jié)晶后得2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺純品（99.5%），總收率72.8%。反應(yīng)式見圖2。

圖2 氧化氯化反應(yīng)

2 結(jié)果與討論

為探索研究副反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)機(jī)理和影響因素，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：

2.1 探索雙氧水是否參與副反應(yīng)

實(shí)驗(yàn)步驟同上，將對三氟甲基苯胺溶于鹽酸成鹽后，不加雙氧水，70℃攪拌5 h，GC檢測無任何反應(yīng)發(fā)生，固可推理出副反應(yīng)需雙氧水參與。

2.2 鹽酸質(zhì)量濃度對副反應(yīng)的影響

因?qū)θ谆桨费趸然磻?yīng)中鹽酸的適宜濃度為8%～18%，故研究了該濃度范圍內(nèi)不同鹽酸濃度下反應(yīng)得到的2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚的含量，其它反應(yīng)條件同實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3。

從圖3中可看出在鹽酸濃度為8%～18%范圍內(nèi)，不同的鹽酸濃度下反應(yīng)體系最后得到的2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚的含量幾乎無差別，故可推理出在8%～18%的鹽酸濃度范圍內(nèi)，鹽酸的濃度對該副反應(yīng)無影響。

2.3 反應(yīng)溫度對副反應(yīng)的影響

因?qū)θ谆桨费趸然倪m宜反應(yīng)溫度為50℃～80℃，故研究了該溫度范圍內(nèi)不同反應(yīng)溫度下反應(yīng)最后得到的2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚的含量，其它反應(yīng)條件同實(shí)驗(yàn)步驟，結(jié)果見圖4。

圖4 反應(yīng)溫度對副反應(yīng)的影響

從圖4中可看出，反應(yīng)體系最后得到的2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚的含量隨反應(yīng)溫度上升而增加，且反應(yīng)溫度越高，增加趨勢越明顯，故可推理出高溫有利于副反應(yīng)的進(jìn)行。

2.4 反應(yīng)時(shí)間對反應(yīng)的影響

為保證原料能夠被完全二氯化，現(xiàn)有工藝中雙氧水加完后一般再保溫（70℃）反應(yīng)5 h以上，現(xiàn)將反應(yīng)溫度控制在50℃，其它反應(yīng)條件同實(shí)驗(yàn)步驟，以雙氧水滴加完畢后開始計(jì)時(shí)，研究反應(yīng)體系中產(chǎn)物2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺和副產(chǎn)物2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚的含量隨時(shí)間的變化，結(jié)果見表1。

從表1中可看出，副產(chǎn)物2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚的含量隨反應(yīng)時(shí)間增加而不斷增加，而產(chǎn)物2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺含量先隨時(shí)間增加而增加，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為3.5 h時(shí)，產(chǎn)物的含量達(dá)到最大，為91.3%，隨后隨反應(yīng)時(shí)間增加而開始緩慢減小，推測是產(chǎn)物2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺分子中氨基繼續(xù)被羥基取代生成2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚。因筆者在研究之前認(rèn)為2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺分子中氨基兩邊有兩個較大的氯原子“包裹”保護(hù)，其性質(zhì)應(yīng)該穩(wěn)定，不會再發(fā)生其它反應(yīng)；副產(chǎn)物2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚是原料對三氟甲基苯胺被水解成對三氟甲基苯酚后再被氯化后生成的。為驗(yàn)證2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺在該實(shí)驗(yàn)條件下可繼續(xù)被水解生成2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚，進(jìn)行了下面的實(shí)驗(yàn)。

表1 反應(yīng)時(shí)間對反應(yīng)的影響

2.5 2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺水解實(shí)驗(yàn)

將2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺純品 （99.8%）替代對三氟甲基苯胺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)溫度控制在50℃，其它反應(yīng)條件同實(shí)驗(yàn)步驟，以雙氧水滴加完畢后開始計(jì)時(shí)，研究反應(yīng)體系中2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺和2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚的含量隨時(shí)間的變化，結(jié)果見表2。

表2 2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺水解實(shí)驗(yàn)

從表2數(shù)據(jù)可推測出：在該反應(yīng)條件下，2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺可轉(zhuǎn)化生成 2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚，2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺分子中的氨基仍有反應(yīng)活性，仍可被羥基取代。

綜合以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚有兩條生成路徑：（1）對三氟甲基苯胺被水解成對三氟甲基苯酚后再被氯化后生成；（2）2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺直接水解生成。所以為提高該反應(yīng)收率和減少副產(chǎn)物2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚產(chǎn)生，應(yīng)做好反應(yīng)中控，當(dāng)目標(biāo)產(chǎn)物含量達(dá)到最高時(shí)及時(shí)冷卻停止反應(yīng)。

2.6 反應(yīng)后處理工藝的改進(jìn)

因反應(yīng)副產(chǎn)物2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚為苯酚類物質(zhì)，其可以和堿反應(yīng)成鹽而溶于水，可利用該性質(zhì)對反應(yīng)后的粗品進(jìn)行處理，將2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚從產(chǎn)物中除去，從而利于后面熔融結(jié)晶的提純收率。具體實(shí)驗(yàn)操作同實(shí)驗(yàn)步驟，反應(yīng)溫度控制在50℃，反應(yīng)時(shí)間為3.5 h，反應(yīng)結(jié)束后下層有機(jī)相用200 mL氫氧化鈉溶液（5%）洗滌，再經(jīng)簡單蒸餾得 2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺粗品92.6 g，含量98.9%，粗品經(jīng)熔融結(jié)晶后得2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺純品，工藝改進(jìn)后的收率達(dá)88.6%。

2.7 反應(yīng)機(jī)理推測

綜合以上實(shí)驗(yàn)研究，提出圖5反應(yīng)機(jī)理如下：

該機(jī)理類似于苯胺類物質(zhì)和氧化劑亞硝酸反應(yīng)生成重氮鹽，再高溫水解生成苯酚類產(chǎn)物的反應(yīng)機(jī)理，該反應(yīng)機(jī)理中的氧化劑為雙氧水，苯環(huán)上氨基先被其氧化成堿性弱易離去的羥胺基團(tuán)，接著在酸性和加熱條件下離去，并剩下苯正離子，苯正離子立刻和親核的水分子反應(yīng)生成酚。筆者在該反應(yīng)結(jié)束后的水相中檢測到了鹽酸羥胺，可作為該機(jī)理的佐證。

3 結(jié)論

圖5 反應(yīng)機(jī)理

通過實(shí)驗(yàn)分析研究了氧化氯化生產(chǎn)2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺工藝中生成2，6-二氯-4-三氟甲基苯酚的副反應(yīng)，找出了影響該副反應(yīng)的因素，提出了可能的反應(yīng)機(jī)理。通過工藝改進(jìn)，使該副反應(yīng)得以控制，副產(chǎn)物含量從20%左右降低至7.8%，進(jìn)而將反應(yīng)收率從72.8%提高至88.6%。

[1] 劉宇.2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺的合成[J].農(nóng)藥，2002，41（6）:21.

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[3] 李惠躍，陳靜華，吳江偉，等.一種合成2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺的方法：CN，101289400 A[P].2008-10-22.

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Improved Synthesis of 2，6-Dichloro-4-（trifluoromethyl）benzenamine

ZHANG Zeng-xing1，ZHANG Quan-quan2，LIJun-qi2，ZHAO Hong-ying2
（1.Zhejiang Weihua Advanced Materials Co.，Ltd.，Shaoxing，Zhejiang 312300，China；2.Zhejiang Weihua Chemical Co.，Ltd.，Dongyang ，Zhejiang 322109，China）

This paper studied the factors of side reaction which produced by-product 2，6-dichloro-4-（trifluoromethyl）phenol in 2，6-dichloro-4-（trifluoromethyl）benzenamine synthesis.Through the process improvement，the by-product was reduced and the yield was increased from 72.8%to 88.6%.

4-aminobenzotrifluoride； 2，6-dichloro-4-（trifluoromethyl）benzenamine； 2，6-dichloro-4-（trifluoromethyl）phenol； process improvement

1006-4184（2017）12-0004-04

2017-08-31

張?jiān)雠d（1984-），男，工程師，主要從事含氟中間體開發(fā)及市場信息研究。E-mail:16484136@qq.com。