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(yáng) 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(yáng) 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(guò)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(jiǎn)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(guò)程為：先將對(duì)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(jiǎn)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(guò)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(duì)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(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道，所以筆者對(duì)此副反應(yīng)進(jìn)行了研究，以找出不同反應(yīng)條件對(duì)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(lái)降低其發(fā)生。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

試劑：對(duì)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(jí)。

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(duì)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(kāi)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(jiǎn)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(jiàn)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(duì)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(cè)無(wú)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(duì)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(jiàn)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(wú)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(duì)該副反應(yīng)無(wú)影響。

2.3 反應(yīng)溫度對(duì)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(jiàn)圖4。

圖4 反應(yīng)溫度對(duì)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(shì)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(duì)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(kāi)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(jiàn)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(kāi)始緩慢減小，推測(cè)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(gè)較大的氯原子“包裹”保護(hù)，其性質(zhì)應(yīng)該穩(wěn)定，不會(huì)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(duì)三氟甲基苯胺被水解成對(duì)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(duì)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(duì)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(kāi)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(jiàn)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(cè)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(duì)三氟甲基苯胺被水解成對(duì)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(lèi)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(duì)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(jiǎn)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(cè)

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(lèi)似于苯胺類(lèi)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(lèi)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(cè)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(guò)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(guò)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%。

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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(kāi)發(fā)及市場(chǎng)信息研究。E-mail:16484136@qq.com。