4-氨基-4'-甲氧基二苯胺合成的工艺研究

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4-氨基-4-甲氧基二苯胺是重要的精细化工中间体,广泛应用于染料、医药、炸药稳定剂和橡胶助剂等领域。目前-氨基-4-甲氧基二苯胺相关的研究较少,技术不成熟,工艺较落后。本文以4-硝基氯苯为原料,经过甲氧基化、水合肼还原、乌尔曼缩合、催化加氢还原得到目标产物4-氨基-4-甲氧基二苯胺。本研究主要内容包括:  ⑴在对甲氧基化反应研究中,以硝基氯苯、甲醇和氢氧化钠为原料,过量的甲醇为溶剂,聚乙二醇1000为相转移催化剂,考察了物料摩尔比、反应温度和反应时间对产品收率的影响,通过单因素实验和正交实验确定最佳工艺条件。确定最佳的工艺条件为:氢氧化钠与对硝基氯苯摩尔比为2.5∶1,反应温度为70℃,反应时间为6h,聚乙二醇1000相转移催化剂的用量为4-硝基氯苯质量的6%,收率可达95.6%,高效液相色谱分析纯度达到98.4%。  ⑵在还原反应中,以对硝基苯甲醚为原料,自制的Fe-Al/C为催化剂,采用水合肼还原合成对甲氧基苯胺,考察了催化剂用量、物料摩尔比、反应温度、反应时间对产品收率的影响,通过单因素实验和响应面实验优化反应条件,确定了最佳工艺条件。较适宜的工艺条件为:乙醇为溶剂,催化剂Fe-Al/C的用量为原料对硝基苯甲醚质量的13%,水合肼与对硝基苯甲醚的摩尔比为3.3∶1,反应温度为78℃,反应时间为140 min,收率可达98.0%,高效液相色谱分析纯度达到97.0%。  ⑶在乌尔曼反应中,以对硝基氯苯、对甲氧基苯胺为原料,以碳酸钾为缚酸剂、氧化铜为催化剂,缩合生成4-硝基-4-甲氧基二苯胺,考察了物料摩尔比、催化剂用量、反应温度和脱水率对产品收率的影响,并通过单因素实验和响应面法优化反应条件,确定最佳工艺。确定较优的工艺条件为:对甲氧基苯胺与对硝基氯苯摩尔比为2.9∶1,催化剂氧化铜用量为对硝基氯苯质量的14%,缚酸剂碳酸钾与对硝基氯苯的摩尔比为2.2∶1,反应温度187℃,脱水率98%,缩合反应时间8h,经减压精馏和重结晶得4-硝基-4-甲氧基二苯胺,缩合收率96.2%(以对硝基氯苯计)。  ⑷在催化加氢还原反应中,采用Raney Ni为催化剂,将4-硝基-4-甲氧基二苯胺还原成4-氨基-4-甲氧基二苯胺,考察了催化剂用量、氢压、还原温度和反应时间对产品收率的影响,通过单因素实验确定最佳工艺条件。较适宜的工艺条件为:催化剂用量为8%(质量分数),还原温度为85℃,氢气压力为1.5 MPa,反应时间为80 min,4-氨基-4-甲氧基二苯胺的合成收率为97.0%。产品通过熔点法、高效液相色谱法、红外光谱法、元素分析、热重分析、XRD谱图等检测方法对中间产物和目标产物进行表征。
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