对硝基苯酚重氮盐水解合成新工艺研究

李 月 李亚拿 李 杰 金 懿

（衢州学院，浙江 衢州 324000）

对硝基苯酚重氮盐水解合成新工艺研究

李 月 李亚拿 李 杰 金 懿*

（衢州学院，浙江 衢州 324000）

以对硝基苯胺为原料，与质量分数50%的硫酸成盐，在低温下与亚硝酸钠溶液反应制得重氮盐，所得重氮盐溶液与质量分数50%硫酸溶液和高沸点有机溶剂组成的混合溶液进行水解反应得到对硝基苯酚。通过筛选得到一系列较好苯系高沸点有机溶剂，其中以间二氯苯效果较佳，套用3次后收率达到88%左右。此方法与传统制备方法比较除了具有操作简便、安全外，生产过程中产生的反应母液经过简单的处理可以回收套用，从源头上减少了含酚废水的排放。

对硝基苯酚；对硝基苯胺；重氮盐水解；高沸点有机溶剂

对硝基苯酚作为一种基础精细化工原料，用途广泛，是生产非那西丁、扑热息痛、农药1605的关键原料，也用于染料化工中合成多种染料。

目前工业上多采用高温加压水解法制备对硝基苯酚，以对氯硝基苯为原料，与烧碱在150～173℃、1 MPa左右的压力条件下反应2～4 h制得[1]。此方法虽然具有较高的收率，但是反应过程中涉及到加压、高温、废水排放严重等问题。另一种苯酚直接硝化法一般在室温下进行，得到的邻位产物转化率有30%～40%，对位转化率为15%；用浓硫酸和硝酸钠作为反应的硝化试剂时，其对位转化率可升高到23%。直接硝化法不仅产率低，而且得到的是异构体的混合物，增加了混合物的分离纯化难度[2]。

2011年Krishna Gopal T等报道，以对溴硝基苯为原料，在D-葡萄糖、醋酸铜催化下，水和二甲基亚砜（DMSO）为溶剂，120℃下与氢氧化钾进行水解反应制备对硝基苯酚，收率可以达到99%。但是反应时间较长，需要24 h[3]。

以对溴硝基苯为原料与碱进行水解反应制备对硝基苯酚的方法近年来也有很多报道，都有较高的收率，但是普遍存在反应时间长或催化剂制备困难等问题[4-6]。

为了有效改善以上工艺存在的问题，以对硝基苯胺为原料，采用理论体系更为成熟的重氮盐水解反应，制备对硝基苯胺，在水解反应操作时加入第2相的有机高沸点溶剂，可获得减少重氮盐副反应，提高收率与产品品质的效果，同时产生的酸性含酚废酸，大部分可回收套用，或转变为固体废渣排放。

研究涉及的重氮盐水解法制备酚类，其工艺较为简单，优化过程在此不再展开。主要针对在传统重氮盐水解基础上，在水解反应中加入的第2相高沸点有机溶剂，以及溶剂和母液的回收套用方法进行相应的探讨。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

试剂：对硝基苯胺，浓硫酸（质量分数98%），亚硝酸钠，尿素，活性炭，甲苯，氯苯，二甲苯，间二氯苯等，均为化学纯或分析纯。

仪器：低温恒温浴槽，旋转蒸发仪，真空干燥箱，循环水式真空泵。

1.2 实验步骤

1.2.1 重氮化反应

250 mL四口烧瓶中加入40 g水，搅拌条件下缓慢加入浓硫酸40 g，硫酸加完后，观察温度情况，分3次加入4-硝基苯胺13.8 g（约100 mmol），加毕升温回流，反应10 min至溶液澄清，撤油浴，空气冷却至50℃以下，大量白色固体析出，换水浴冷却至室温。

低温恒温浴槽冷却至5℃以下，将7.25 g（约

105 mmol）亚硝酸钠配制成饱和溶液，缓慢滴加至反应液中，控制反应温度在0～5℃。随着反应的进行，反应液逐渐溶清，滴毕后，保温反应1 h。在反应液中加入适量尿素至取样淀粉碘化钾试纸呈浅蓝色或无色。最后将重氮盐溶液低温过滤，除机械杂质，得到浅黄色清液，低温保存待用。

1.2.2 水解反应溶剂

500 mL四口烧瓶中，加入水50 g，浓硫酸50 g，稍降温后，加入第2相高沸点有机溶剂15 g，升温至冷凝管微有回流，将上步所得重氮盐清液移至恒压滴液漏斗中，控制重氮盐溶液30 min内滴毕，保温10 min，降温至10℃，大量黄色固体析出，抽滤少量水淋洗，得到黄色晶体粉末对硝基苯酚。真空45℃干燥，得到目标化合物，收率75%～85%。

2步反应式为：

1.2.3 母液及第2相高沸点溶剂回收套用

将滤出的母液分层，分离有机层与水层，有机溶剂回收率在80%左右，前3次加入新溶剂补足所需量后直接套用，套用3次后或者对水解反应收率及反应效果有明显影响时，将有机层重蒸后再补足量套用。

水层补加硫酸至其总H+质量分数接近50%的硫酸溶液后取水解所需量直接套用，随着套用次数增多，水层母液中有机残留以及硫酸钠盐含量不断增加，对反应会产生影响。对于有机残留，可以使用母液质量5%～10%的活性炭，在50℃时脱色吸附0.5 h后趁热过滤，使用活性炭处理母液时，母液回收率在60%左右，基本满足水解反应所需量。对于无机的硫酸钠盐，可以将母液降温至-5℃析盐，过滤即可进行套用。

2 结果与讨论

2.1 高沸点溶剂的选择及其用量

以对硝基苯胺为原料经重氮盐水解反应制备对硝基苯酚的方法鲜有见报道，其原因是对硝基苯胺重氮盐在高温条件下水解，其自身以及与生成的对硝基苯酚之间易发生多种偶联副反应。当水解过程中加入了第2相的有机溶剂后，反应生成的对硝基苯酚大部分进入有机相，减少了与重氮盐的接触，有效降低了副反应发生的几率，使在水相中发生的水解反应可以顺利进行。因此选择的高沸点有机溶剂需要考虑其对产品的溶解性、对重氮盐稳定、易于回收及对环境友好等因素。经过筛选后，确定了一系列苯系物的高沸点有机溶剂，结果见表1。

表1 高沸点溶剂的选择及用量对反应结果的影响Tab1 Choiceofhigh-boilingsolventanditseffectsonthereaction

由表1可知，空白实验收率较低，只有46%。水解过程中高沸点有机溶剂的存在明显提高了收率，其中以间二氯苯的效果较优，收率可以达到85%左右。同时以间二氯苯为第2相有机溶剂对溶剂用量做了简单的优化。

由表1还可知，有机溶剂用量过多，降温后产品损失量较大；用量较少，反应时产品的溶解量降低，副反应就会增多。因此较优的有机相溶剂用量为水解酸液质量的15%。

2.2 母液后处理及套用次数对反应的影响

反应后所得的母液中含有重氮化反应生成的硫酸钠盐、对硝基苯酚、副产物等。重氮化反应和水解反应都使用的是总H+质量分数50%的硫酸溶液，初衷是希望可以将母液完全回收套用，通过补加硫酸，使母液总H+质量分数接近50%硫酸溶液进行套用。但是在套用至重氮化反应时，与对硝基苯胺成盐后分散性不佳，同时母液中的有机残留对重氮化反应有较大影响，重氮化反应一步酸液未进行套用，准备在后期的研究中进行解决。因此仅对母液套用至水解反应进行相关探讨结果如表2（水解温度均为120℃）。

表2 母液后处理及套用次数对反应的影响Tab 2 Effects of mother liquor post-treatment and recycling time on the reaction

由表2可知，母液套用3次后，反应收率明显降低，需要使用活性炭进行有机残留的处理，无机硫酸盐套用6次后，低温析盐只有少量盐析出，说明对反应影响较小。母液在进行活性炭处理时，回收率较低只有60%左右，因为每次母液只有部分套用，因此可以以剩余母液量补足所需量，减少排放。

2.3 第2相溶剂的套用对反应的影响

第2相溶剂套用方法：水解反应完成后，反应母液分层，有机相量取体积后，套用过程中补足损失量，有机溶剂回收率为80%左右，以间二氯苯为例，其套用对于反应的影响如表3所示 （水解温度均为120℃）。

表3 第2相溶剂的套用对反应的影响Tab 3 Effects of recycling of the second phase organic solvent on the reaction

由表3可知，随着有机相溶剂套用次数的增加，反应收率有所提高，可以达到88%左右；但套用7次后，收率会稍有降低。使用第2相有机溶剂，即使在较低温度下对产品对硝基苯酚还是有一定的溶解性，随着套用次数增加有机溶剂对产品溶解达到饱和后，收率也随之增加。

3 结论

以对硝基苯胺为原料，经重氮化反应，第2相高沸点有机溶剂参与的水解反应制备对硝基苯酚，具有较高的收率，操作安全简单，筛选得到一系列较好的苯系高沸点溶剂，其中以间二氯苯表现较佳，套用3次后使整个工艺收率可以达到88%左右。第2相有机溶剂的加入有效降低了重氮盐水解的副反应，同时产生的含酚酸性母液及有机溶剂经过简单的处理，可以反复回收套用，从源头上减少了废酸、废水的排放，具有较好的工业化应用前景。

[1]李德昌,郑从钦,刘峰,等.对硝基苯酚的制备方法:中国, 101759570[P].2010-06-30.

[2]韩广甸,赵树纬,李述文,等.有机制备化学手册[M].北京:化学工业出版社,1990.

[3]Krishna Gopal T,Dhandapani G,Govindasamy S.D-Glucose as green ligand for selective copper-catalyzed phenol synthesis from aryl halides with an easy catalyst removal[J].Chem Commun,2011,23:6692-6694.

[4]Priyadarshini S,Amal Joseph J,Lakshmi Kantam M,et al. Copper MOF:scope and limitation in catalytic hydroxylation and nitration of aryl halides[J].Tetrahedron,2013,31:6409-6414.

[5]Xiao Y,Xu Y N,Cheon H S,et al.Copper(II)-catalyzed hydroxylation of aryl halides using glycolic acid as a ligand [J].J Org Chem,2013,11:5804-5809.

[6]Amal Joseph P J,Priyadarshini S,Lakshmi Kantam M,et al. Sulfonic acid resin and copper salts:a novel heterogeneous catalytic system for direct hydroxylation of haloarenes[J]. Catal Sci&Techno,2011,4:582-585.氟乙烷的产品质量、生产工艺、药学原理进行了深入研究，同时还外请专家进行药用生产质量管理体系培训，为药用四氟乙烷提供了可靠的技术支持和稳定的产品质量保证。

浙江巨化股份有限公司药用四氟乙烷获国际“通行证”

此次药用四氟乙烷的成功注册，进一步将巨化四氟乙烷产品延伸至医药市场，开拓了新的市场应用领域，实现了传统化工向医药化工的成功跨越，标志着巨化四氟乙烷的产品运用逐步走向高端化、精益化、差异化。

近日，浙江巨化股份有限公司有机氟厂从浙江省食品药品监督管理局领到了药用HFC-134a（四氟乙烷）的药品注册证书，同时还获得美国DMF归档号，成功取得了国际、国内药用市场的“通行证”。

据了解，四氟乙烷是CFCs（破坏臭氧层制冷剂）应用于气雾剂抛射剂的主要替代品。巨化股份公司有机氟厂从2007年开始着手准备注册申请材料，并成立了项目组，对药用四

（本刊编辑部）

TQ246.1+4

A

10.3969/j.issn.1006-6829.2015.01.007

2014-12-23

国家级大学生科技创新项目（201311488006）；衢州学院校级科学研究基金项目（KZY1201）*通讯作者。电子邮件：jinyi1336126@163.com