4-氟-n-甲基-3-硝基苯胺的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种有机化学中间体的制备方法，尤其是涉及一种高品质的4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺的制备方法。
【背景技术】
[0002] 4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺属于苯胺类化合物，是一种重要的化工、医药中间体，可 用于染料、染发剂、医药、农药等多个领域。
[0003] 关于4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺的制备方法报道较少，现在已知的关于4-氟-N-甲 基-3-硝基苯胺的制备方法有:采用甲醛硫酸体系进行苯胺类化合物甲基化的方法。以8倍 质量的硫酸为溶剂，1.58倍质量的多聚甲醛为甲基化试剂，反应完成后将反应液稀释到冰 水中，经过萃取得到产品。但是，上述制备方法，在后处理过程中会生成大量的副产品，很难 精制除去，实际质量收率不足50%，且纯度很难达到95%以上，当采用该方法放大生产时问 题尤为严重。同时采用该方法会产生大量的硫酸铵废盐，污染严重，较难实现工业化生产。 [000 4]为了提尚4_氣-N-甲基_3_硝基苯胺的内在的质量品质，提尚广品的收率与生广的 稳定性，本发明经过多次尝试提供了一种制备高品质4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺的方法。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种新的高品质4-氟-N-甲基-3-硝 基苯胺的制备方法，在提高产品质量品质的同时减少环境污染，使产品生产清洁化、环保 化，使产品更适宜大批量生产。
[0006] -种4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺的制备方法，包括下述步骤：
[0007] (1)甲基化反应：以4-氟-3-硝基苯胺为原料，以质量浓度为60~98 %的硫酸为溶 剂，甲醛为甲基化试剂，在20~60°C下反应得到甲基化反应液；
[0008] (2)中和:将甲基化反应液滴加至质量浓度为10~28 %的氨水与有机溶剂的混合 液中，滴加完成后经回流降温过滤或者分液浓缩得到4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺粗品；
[0009] (3)纯化:4_氣-N-甲基_3_硝基苯胺粗品经结晶、干燥后得到4_氣-N-甲基_3_硝基 苯胺精制品。
[0010] 本发明合成路线如下：
[0011
[0012] 本发明以4-氟-3-硝基苯胺为原料，以硫酸为溶剂，甲醛为甲基化试剂，在一定温 度下进行甲基化反应，然后将反应液按照一定比例稀释到氨水与有机溶剂的混合溶液中进 行回流，过滤得到产品经纯化后纯度高，质量好，该合成方法适合工业化生产。
[0013] 作为优选，步骤(1)中，硫酸与原料4-氟-3-硝基苯胺的重量比为2~7.5:1;所述甲 醛为三聚甲醛、多聚甲醛、甲醛水溶液中的一种，其与原料4-氟-3-硝基苯胺的重量比为0.3 ~1 · 4:1 〇
[0014] 作为优选，步骤(1)中，甲基化反应温度为30~50°C。
[0015] 作为优选，步骤(2)中，氨水与原料4-氟-3-硝基苯胺的重量比4~10:1;所述的有 机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、甲苯、四氢呋喃、甲基叔丁基醚中的一种或二种以上的任意组 合，其用量与原料4-氟-3-硝基苯胺的重量比3~10:1。
[0016] 作为优选，步骤⑵中，滴加温度控制在-10~20°C，滴加时间1~20h。
[0017] 作为优选，步骤(3)中，结晶用的有机溶剂为低沸点醇，所述低沸点醇为甲醇、乙 醇、异丙醇中的一种，其用量与原料4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺的重量比为3~8:1。
[0018] 作为优选，步骤(3)中，干燥温度为30~70°C。
[0019] 作为优选，所述的4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺的制备方法，包括下述步骤：
[0020] (1)甲基化反应：以80~98 %浓度硫酸为溶剂，多聚甲醛为甲基化试剂，甲基化反 应温度控制在30~50 °C;其中，4-氟-3-硝基苯胺、硫酸、多聚甲醛的重量比为1:3~6:0.5~ 1.2；
[0021 ] (2)中和:将甲基化反应液滴加至15~25 %氨水与甲醇的混合液中，滴加温度控制 在0~15°C之间，滴加时间控制在1.5~12h，滴加完成后升温至回流，回流一段时间后，降温 至5 °C以下过滤得到4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺粗品；其中，4-氟-3-硝基苯胺、氨水、甲醇的 重量比为1:5~9:4~8;
[0022] (3)纯化：4_氟-N-甲基-3-硝基苯胺粗品加入甲醇中升温至回流，然后经冷却结 晶、过滤、干燥得4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺精制品；其中，甲醇与4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺 的重量比为4~7:1;干燥温度为40~60 °C。
[0023] 作为优选，所述的4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺的制备方法，包括下述步骤：
[0024] (1) 1000L搪瓷反应釜R1中吸入质量浓度为98 %硫酸1125kg，投入4-氟-3-硝基苯 胺250kg，投入4-氟-3-硝基苯胺时反应放热，R1夹套通循环水控制温度在30~35 °C，投完后 升温至45 °C ;在该温度下分批加入250kg多聚甲醛，每0.5h加入25kg多聚甲醛，加毕，保温反 应2h后，取样HPLC检测至原料4-氟-3-硝基苯胺反应完全，降温至20°C，备用；
[0025] (2)5000L搪瓷反应釜R2中吸入25%氨水1752kg和甲醇1440kg，R2夹套通冰盐水降 温至10°C以下，开始滴加甲基化反应液，控制滴加温度在12~15 °C，滴加时间1 Oh，滴加完毕 后，升温至65~70°C回流lh，取样HPLC检测至4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺主含量>95%，再降 温至5°C以下，放料至滤缸中，2400kg水洗涤滤饼，然后离心得到4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺 粗品；
[0026] (3)将得到的4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺粗品再投入到甲醇1300kg中，升温至60°C， 保温搅拌30min，然后降温至5~10°C，放料至滤缸中，离心，烘干后得到4-氟-N-甲基-3-硝 基苯胺精制品。
[0027]本发明工艺简单，产品后处理简便，环境污染小，制备得到的4-氟-N-甲基-3-硝基 苯胺产品质量品质高，稳定性好，制得的产品除可以用于普通用途外，还可以用于高端树脂 的制备，是一种适合工业化制备的方法。
【具体实施方式】
[0028]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明所要保护的范围并不限于 此。
[0029] 实施例1
[0030] 取40g 4-氟-3-硝基苯胺和180g质量浓度为90%的硫酸，在25°(：温度下搅拌均匀， 升温至40~45°C，在该温度下分批加入42.3g多聚甲醛(每0.5h加入7.7g多聚甲醛），加毕， 保温反应2h后，降温至20°C，备用（甲基化反应液）。
[0031] 取280g质量浓度为25%氨水和240g甲醇降温至10°C以下，开始滴加甲基化反应 液，控制滴加温度在1 〇~15 °C，滴加时间1.5h，滴加完毕后，升温至65~70 °C回流1 h，再降温 至5°C以下，析晶过滤得到4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺粗品42g。
[0032] 粗品加入200g甲醇中升温至回流，然后降温至10°C抽滤，400g水洗涤滤饼，60°C干 燥得到4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺精制品40.5g，收率为92.9%，产品HPLC 2 99.2%。
[0033] 实施例2
[0034] 1000L搪瓷反应釜R1中吸入质量浓度为98%硫酸1125kg，投入4-氟-3-硝基苯胺 250kg，投入4-氟-3-硝基苯胺时反应放热，R1夹套通循环水控制温度在30~35°C，投完后升 温至45°C。在该温度下分批加入250kg多聚甲醛(每0.5h加入25kg多聚甲醛），加毕，保温反 应2h后，取样HPLC检测至原料4-氟-3-硝基苯胺反应完全，降温至20°C，备用。
[0035] 5000L搪瓷反应釜R2中吸入25%氨水1752kg和甲醇1440kg，R2夹套通冰盐水降温 至10 °C以下，开始滴加甲基化反应液，控制滴加温度在12~15 °C，滴加时间1 Oh，滴加完毕 后，升温至65~70°C回流lh，取样HPLC检测至4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺主含量>95%，再降 温至5°C以下，放料至滤缸中，2400kg水洗涤滤饼，然后离心得到4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺 粗品270kg，将得到的4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺粗品再投入到甲醇1300kg中，升温至60°C， 保温搅拌30min，然后降温至5~10°C，放料至滤缸中，离心，烘干后得到4-氟-N-甲基-3-硝 基苯胺精制品260kg，收率为95.4%，产品HPLC2 99.9%。
[0036] 实施例3
[0037] 取40g 4-氟-3-硝基苯胺和220g质量浓度为80%的硫酸，在25°(：温度下搅拌均匀， 升温至40~45°C，在该温度下分批加入30g多聚甲醛(每0.5h加入6g多聚甲醛），加毕，保温 反应2h后，降温至20°C，备用（甲基化反应液）。
[0038] 取320g质量浓度为15%氨水和320g甲醇降温至10°C以下，开始滴加甲基化反应 液，控制滴加温度在5~10 °C，滴加时间1.5h，滴加完毕后，升温至65~70°C回流lh，再降温 至5°C以下，析晶过滤得到4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺粗品40g。
[0039] 粗品加入240g甲醇中升温至回流，然后降温至10°C抽滤，400g水洗涤滤饼，50°C干 燥得到4-氟-N-甲基-3-硝基苯胺精制品36.4g，收率为83.5%，产品HPLC 2 99.0%。
[0040] 实施例4
[00411取40g 4-氟-3-硝基苯胺和150g质量浓度为90%的硫酸，在25°(：温度下搅拌均匀， 升温至45~50°C，在该温度下分批加入45g多聚甲醛(每0.5h加入7.5g多聚甲醛），加毕，保 温反应2h后，降温至20°C，备用（甲基化反应液）。
[0042] 取250g质量浓度为25%氨水和200g甲醇降温至10°C以下，开始滴加甲基化反应 液，控制滴加温度在1 〇~15 °C，滴加时间1.5h，滴加完毕后，升温至65~70 °C回流1 h，再降温 至5°C以下，析晶过滤得到4-氟-N-甲基-3-硝基