570-24-1/2-甲基-6-硝基苯胺的制備

背景及概述^[1][2]

2-甲基-6-硝基苯胺，又名 2-氨基 -3-硝基甲苯，是一種重要的精細(xì)化工中間體和染料中間體，廣泛用于有機(jī)合成，是印染、橡膠、制藥、塑料和油漆等行業(yè)的重 要原料，其熔點(diǎn)適宜，也可作為混合炸藥的組分。傳統(tǒng)方法采用一鍋煮方法合成 2-甲基-6-硝基苯胺，即鄰甲苯胺乙?；磻?yīng)后，在同一反應(yīng)器中直接進(jìn)行硝化反應(yīng)，然后分離出硝化產(chǎn)物，再經(jīng)鹽酸去乙酰化得到 2-甲基-6-硝基苯胺和 2-甲基-4-硝基苯胺的鹽酸鹽混合液，用水稀釋鹽酸鹽進(jìn)行產(chǎn)物分離的方法。

一鍋煮方法既有硝化放熱，又有配酸放熱，溫度不易控制，容易發(fā)生危險(xiǎn)，對(duì)設(shè)備和操作要求極高，很難應(yīng)用于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，且 2-甲基-6-硝基苯胺純度較低。2-甲基- 6-硝基苯胺的產(chǎn)率最高為 59.7%，純度僅為 97%。

針對(duì)傳統(tǒng)一鍋煮方法存在的缺陷，有研究將乙?；磻?yīng)和硝化反應(yīng)分步實(shí)施，即首先制備出乙酰化產(chǎn)物，然后將其加入事先配好的硝化試劑中得到乙酰化的硝化產(chǎn)物混合物，用鹽酸水解得 2-甲基-6-硝基苯胺和 2-甲基-4-硝基苯胺鹽酸鹽混合液，再用水稀釋鹽酸鹽即得 2-甲基 -6-硝基苯胺，產(chǎn)率最高為 59.4%，純度 99%以上 。改進(jìn)后的方法硝化反應(yīng)溫度容易控制，對(duì)設(shè)備和操作無特殊要求，較適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn) 。

應(yīng)用^[2]

2-甲基-6-硝基苯胺在現(xiàn)代化工生產(chǎn)中的應(yīng)用較為廣泛，如橡膠制造、藥品制造、印染制造等行業(yè)都有運(yùn)用。

制備^[2-4]

方法1：

步驟1：鄰甲苯胺的乙?；?/p>

1）直接乙酰化。向配有機(jī)械攪拌器、溫度計(jì)及恒壓滴液漏斗的 250 mL三口瓶中加入 100 mL乙酸酐，常溫下滴加 53.5 mL鄰甲苯胺，加料速度以控制體系溫度不超過 40 ℃為宜，滴加完畢繼續(xù)反應(yīng) 0.5 h后，冷卻至 10 ℃以下，有固體逐漸析出，抽濾得白色固體，母液用 NaOH溶液調(diào)至 pH =8 ～ 9，又析出少量白色固體，過濾，合并濾餅，真空干燥得白色固體共計(jì) 62.6 g，經(jīng)鑒 定為2-甲基乙酰苯胺，收率為 84%。

2）催化乙?；合蚺溆袡C(jī)械攪拌器、溫度計(jì)及恒壓滴液漏斗的 250 mL三口瓶中加入 60 mL乙酸酐和 21.65 g六水合硝酸鑭，常溫下滴加 53.5 mL鄰甲苯胺 。加料速度以 控制體系溫度不超過 40 ℃為宜，滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng) 0.5 h。將反應(yīng)液冷卻至 10 ℃以下，有白色固體逐漸 析出，抽濾，真空干燥得白色固體共計(jì) 64.5 g，經(jīng)鑒定為 2-甲基乙酰苯胺，收率為 86.6%。

步驟2：2-甲基乙酰苯胺的硝化：向配有機(jī)械攪拌器、溫度計(jì)及恒壓滴液漏斗的 500 mL三口瓶中加入 240 mL乙酸酐和 30 mL乙酸，控制溫度在 10 ～ 12 ℃左右，滴加 63 mL濃硝酸。滴加完畢后，分批加入固體 2-甲基乙酰苯胺 74.5 g,加料速度應(yīng)嚴(yán)格控制體系溫度在 10 ～ 12 ℃，加畢繼續(xù)反應(yīng)約 0.5 h，直至溫度不再上升為止，然后將物料倒入 1500 mL冰水中，有大量淺黃色固體析出，攪拌，抽濾得淺黃色固體，干燥備用。

步驟3：2-甲基乙酰苯胺硝化產(chǎn)物的水解和后處理 將上述淺黃色固體轉(zhuǎn)移到 500 mL燒瓶中，加入 36% ～ 38%的濃鹽酸 150 mL，機(jī)械攪拌下水浴加熱回流 3 h得暗紅色溶液, 并有少量橙黃色固體析出。然 后冷卻至室溫，將 750 mL冰水倒入上述暗紅色物料中，繼續(xù)攪拌 30 min,中間有大量橙黃色固體析出，過濾，用 100 mL蒸餾水洗滌 3 次，濾餅干燥后得 51.1 g 橙黃色固體粗品，母液呈暗紅色。所得粗品用 125 mL 乙醇[ φ(CH3CH2 OH)=95%]重結(jié)晶，得 46 g橙紅色針狀晶體,經(jīng)鑒定為 2-甲基 -6-硝基苯胺。熔點(diǎn) 94 ～ 96 ℃(文獻(xiàn)值 95 ～ 96 ℃，收率 59.4%(以 2-甲乙酰苯胺計(jì) )。

方法2：

步驟1：鄰甲苯胺的乙?；?/p>

2-甲基-6-硝基苯胺的合成工藝優(yōu)化，突破了傳統(tǒng)鹽酸混 合處理的情況，采用硝化反應(yīng)控制溫度，由此，在對(duì)2-甲基-6-硝基苯胺合成材料初步處理時(shí)，首先運(yùn)用酰化進(jìn)行成分處理，再進(jìn)行產(chǎn)物合成，直接將鄰甲苯胺進(jìn)行?；幚怼Ｖ苯訉⑵?與濃硝酸融合后，鄰甲苯胺會(huì)生成2-甲基乙酰苯胺，經(jīng)過鑒定原有物質(zhì)反應(yīng)比重為80%；其次，借助乙酸酐和六合水硝酸 鑭進(jìn)行進(jìn)行催化，經(jīng)過冷卻、干燥后，回收89.5% 的2-甲基乙酰苯胺。經(jīng)過兩次反應(yīng)處理后，原材料中的鄰甲苯安成分，實(shí)現(xiàn)了較大比例的初步性提取。

步驟2：: 2-甲基乙酰苯胺酸化處理 取本次實(shí)驗(yàn)提取后的2- 甲基乙酰苯胺產(chǎn)物，按照1∶2的 比例，加入乙酸酐和乙酸反應(yīng)物質(zhì)，并將其反應(yīng)溫度控制在 15℃左右，然后逐步加入20mL 的濃硝酸。待瓶中物質(zhì)完全反應(yīng)后，運(yùn)用冰水進(jìn)行溶液降溫，初步進(jìn)行溶液處理后，將溶 液中的固體物質(zhì)過濾出來，干燥后密封收集。

步驟3：: 2-甲基乙酰苯胺產(chǎn)物溶解 將2-甲基乙酰苯胺與乙酸、乙酸酐反應(yīng)后的物質(zhì)，放入濃鹽酸中，此時(shí)物質(zhì)與液體的配備比重為10∶3，然后將兩 種物質(zhì)充分?jǐn)嚢?。待攪拌液體呈現(xiàn)暗紅色時(shí)，將溶液與黃色 固體分離，并同時(shí)將其中放置在冷卻環(huán)境中，待5~10min 左右，繼續(xù)在變色的液體中加入冰水，繼續(xù)攪拌，待溶液攪拌過程 中出現(xiàn)黃色固狀物體時(shí)，停止攪拌。

最后，采取蒸餾處理的方式，對(duì)2- 甲基乙酰苯胺化合反 應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行處理，并應(yīng)用濃度為50% 的乙醇溶液進(jìn)行 固體物清洗，即可得到2- 甲基 -6- 硝基苯胺。為了進(jìn)一步驗(yàn) 證所產(chǎn)生物品的合格程度，對(duì)提取后的2- 甲基 -6- 硝基苯胺 進(jìn)行檢測(cè)，其相關(guān)值為 ：熔點(diǎn)為135℃、H NMR（400MHz，CDCl3），苯環(huán)上的 CH 數(shù)量為3 200、2 900，與2- 甲基 -6- 硝 基苯胺合成參考數(shù)值相比，在其成分合格控制范圍內(nèi)。

方法3：以鄰硝基苯胺為:原料，經(jīng)乙?；磻?yīng)、甲基化反應(yīng)，最后水解得到 2-甲基-6-硝基苯胺。反應(yīng)步驟簡(jiǎn)單，并且用不到強(qiáng)酸性物質(zhì)，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求不高，溫度容易控制，操作簡(jiǎn)單方便。用該方法合成的的 2-甲基-6- 硝基苯胺產(chǎn)率高達(dá) 93.9%，大大提高了產(chǎn)率，且產(chǎn) 物純度為 99.6%，滿足市場(chǎng)需求，適用于工業(yè)化大 規(guī)模生產(chǎn)。目標(biāo)產(chǎn)物的合成路線如下：

步驟1：在 250 mL 三口燒瓶上，分別安裝攪拌器，滴液漏斗及溫度計(jì)。快速稱取 16.0 g 經(jīng)研細(xì)的無水 AlCl3，放入燒瓶中，并立即加入 13.8 g 鄰硝基苯胺 和 30 mL 乙醚。勻速震動(dòng)燒瓶，使其充分溶解。再 用滴液漏斗滴加 9.45 mL 乙酸酐。滴完后關(guān)閉滴液漏斗旋塞，在石棉網(wǎng)上小火加熱，在一定溫度下保 持緩緩回流數(shù)小時(shí)。

回流完畢后，將三口燒瓶浸入 冷水中，靜置冷卻，有橙黃色針狀結(jié)晶體析出，在 常溫條件下抽濾，所得到的過濾物用蒸餾水洗滌三次，將粗產(chǎn)物烘干，保留約 17.8 g 粗產(chǎn)物。將粗產(chǎn) 物溶于蒸餾水，加熱溶液，冷卻重結(jié)晶，得到純鄰 硝基乙酰苯胺 17.4 g，產(chǎn)率 96.7 %，mp 74-76 ℃，純度 99.5%。

步驟2將上步合成的 17.4 g 鄰硝基乙酰苯胺和 30 mL 乙醚加入到 250 mL 三口燒瓶中，快速稱取 16.0 g 經(jīng)研細(xì)的無水 AlCl3，分別安裝攪拌器，滴液漏斗及溫度計(jì)。再在滴液漏斗中加入 9.17 mL 硫酸二甲 酯。滴完后關(guān)閉滴液漏斗旋塞，在石棉網(wǎng)上小火加 熱，在一定溫度下保持緩緩回流數(shù)小時(shí)。

然后將三 口燒瓶浸入冷水中，攪拌下慢慢滴加 19.34 mL 20 % NaOH 溶液。靜置冷卻，有黃色棱柱結(jié)晶體析出，在常溫條件下抽濾，所得到的過濾物依次用 20% NaOH 溶液、蒸餾水各 20 mL 洗滌三次，將粗產(chǎn)物 烘干，保留約14.5 g 粗產(chǎn)物。將粗產(chǎn)物溶于蒸餾水，加 熱溶液，冷卻重結(jié)晶，得到純2-甲基-6-硝基苯胺14.3 g，產(chǎn)率 97.2%，mp 95~97 ℃，純度 99.6 %。

主要參考資料

[1] 2-甲基 -6-硝基苯胺的合成工藝研究

[2] 2-甲基-6-硝基苯胺的合成工藝

[3] 2-甲基-6-硝基苯胺的合成及表征