本發(fā)明涉及一種分散紅的合成方法,具體的就是分散紅cnb的合成方法,屬于化工染料的制造技術領域。
背景技術:
分散紅cnb又稱分散紅356,cas:159968-00-0,化學名為3-苯基-7(4-丙氧基苯基)-苯并二呋喃-2,6-二酮,是苯并二呋喃酮類分散染料的最大品種,分散紅cnb以其色澤鮮艷發(fā)色強度高及染色性能佳,特別是在聚酯超細纖維應用上所表現(xiàn)出的優(yōu)異性能而得到廣泛重視。分散紅cnb結構式為:
國內現(xiàn)有的分散紅cnb的生產方法主要是通過以下合成路線完成的:
上述合成反應中涉及到劇毒物氰化鈉,并且在氰化反應工段還有劇毒氣體氫氰酸產生,屬高危反應,因此該工段對安全環(huán)保措施特別嚴格。另外上述合成路線收率低,只有50%左右,生產成本也比較高。盡管國內外圍繞上述合成路線做出過不少的改進,如縮合物的工藝優(yōu)化、氧化劑的選擇、催化劑的添加、反應溶劑的選擇等,盡管收率得到了一定的提高,但是效果不顯著,生產成本仍是居高不下,且產品質量達不到預期效果。究其原因,主要來自于兩個方面,其一,縮合物的過量導致環(huán)合氧化過程中產生的焦油過多,從而造成產品質量下降、產生過多固廢;其二,氧化劑的選擇,如四氯氰醌、四氯苯醌等價格較高,導致成本居高不下。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明為了克服上述工藝中產生劇毒氣體氫氰酸、產物收率低、質量不穩(wěn)定、產品成本高,提出了一種新的合成分散紅cnb的方法。
本發(fā)明的技術方案概述如下:一種合成分散紅cnb的方法,主要包括以下步驟:
(1)加成-水解反應
合成路線:
以三氯甲烷為反應溶劑,以tbab為相轉移催化劑,以對丙氧基苯甲醛為反應原料,在堿性條件下加成,經酸性條件下水解獲得其中一中間體對丙氧基扁桃酸。
操作步驟:將一定量的三氯甲烷和對丙氧基苯甲醛投入反應器攪拌,加入少量的tbab,并將溫度控制在某一范圍開始滴加一定濃度的液堿,滴加時間控制在8h以上,滴加完畢保溫數(shù)小時,tlc跟蹤,以對丙氧基苯甲醛的原料點消失為反應終點,反應完畢降至常溫,加入定量的水和三氯甲烷,攪拌片刻,分層,除去有機層,將少量三氯甲烷加入水層攪拌片刻,再分層,除去有機層,兩次所得有機層合并、蒸餾、回收三氯甲烷。然后開始對水層進行鹽酸(30w%)滴加,以ph<3為終點。攪拌1h,過濾,得淡黃色固體對丙氧基扁桃酸,50℃真空干燥24h,待用。
(2)環(huán)合-氧化反應
合成路線:
以硝基苯為反應溶劑和氧化劑,以硫酸為催化劑,以縮合物5-羥基-2-氧代-3-苯基-2,3-二氫苯并呋喃和對丙氧基扁桃酸為反應原料。
操作步驟:將一定量的硝基苯和少量的硫酸投入到反應器,加入定量的縮合物和對丙氧基扁桃酸,升溫至一定的溫度開始保溫數(shù)小時,hplc中控,以對丙氧基扁桃酸的含量不超過2%為反應終點,反應完畢,將溫度在原來的基礎上上調至一定的溫度,開始保溫數(shù)小時,hplc繼續(xù)跟蹤,以環(huán)合物不超過2%為反應終點,反應完畢,降溫至70℃附近,不關閉加熱系統(tǒng),開始滴加一定量的甲醇,二分之一的甲醇量要求在3h內滴加完畢,剩余一半的甲醇在1h內滴加完畢,緩慢降溫至40~45℃,抽濾,濾餅用甲醇浸泡0.5h,抽干后,熱水洗滌至無色,烘干,得暗紅色染料即目標產物。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下顯著優(yōu)點:(1)避免使用劇毒物氰化鈉,免除了高危操作的風險,也大大緩解了環(huán)保處理氰化廢水帶來的壓力;(2)硝基苯不僅是反應溶劑,也是氧化劑,因此與傳統(tǒng)的甲苯、鄰二氯苯、醋酸等反應溶劑相比,具有顯著的優(yōu)越性,即環(huán)合結束后的氧化工段不需要添加氧化劑。不僅減少了操作步驟,而且降低了合成成本;(3)硝基苯與甲苯、鄰二氯苯、醋酸等相比,對縮合物的溶解性能較好,所得產物殘留焦油較少,因此產品質量較好;(4)降低縮合物的用量使其摩爾量略微過量,因此縮合物高溫聚合和分解的可能性降低,從而降低了反應體系中焦油的量;(5)硝基苯作為反應溶劑和氧化劑,環(huán)合和氧化兩個工段幾乎同時進行,該工段的后期通過提升溫度,確保氧化反應進行徹底,因此,整個環(huán)合氧化工段都反應的比較徹底,從而得到較高的收率。
具體實施方式
具體反應步驟如下:
(1)加成-水解反應:將一定量的三氯甲烷和對丙氧基苯甲醛投入反應器攪拌片刻,加入少量的tbab,其中三氯甲烷與對丙氧基苯甲醛的質量比為5:1,tbab與對丙氧基苯甲醛的質量比為0.2~1:10,并將溫度控制在25~65℃的范圍,然后開始滴加質量分數(shù)為30%~50%的液堿,液堿與對丙氧基苯甲醛的質量比為4~6:1,滴加時間控制在8h以上,滴加完畢保溫數(shù)小時,tlc跟蹤,以對丙氧基苯甲醛的原料點消失為反應終點,反應完畢降至常溫,加入定量的水和三氯甲烷,水與對丙氧基苯甲醛的質量比為2.5:1,需補加的三氯甲烷與對丙氧基苯甲醛的質量比為2.5:1,攪拌片刻,靜置、分層,除去下層有機層,留下水層,然后再將少量的三氯甲烷加入水層,此時三氯甲烷與對丙氧基苯甲醛的質量比為1.5:1,攪拌片刻、靜置、分層,除去有機層。兩次所得有機層合并、蒸餾、回收三氯甲烷。然后開始對水層進行鹽酸滴加,滴加時間不低于1h,以ph<3為終點。攪拌1h,過濾,得淡黃色固體對丙氧基扁桃酸,50℃真空干燥24h,待用。
(2)環(huán)合-氧化反應:將一定量的硝基苯和少量的硫酸投入到反應器,加入定量的縮合物和對丙氧基扁桃酸,其中硝基苯和對丙氧基扁桃酸的質量比為5:1,硫酸和硝基苯的質量比為0.5~1:40,縮合物和對丙氧基扁桃酸的質量比為1.3~1.6:1。升溫至90~95℃開始保溫數(shù)小時,hplc中控,以對丙氧基扁桃酸的含量不超過2%為反應終點,反應完畢,將溫度在原來的基礎上上調5~10℃,開始保溫數(shù)小時,hplc繼續(xù)跟蹤,以環(huán)合物不超過2%為反應終點,反應完畢,降溫至70℃附近,不關閉加熱系統(tǒng),開始滴加一定量的甲醇,甲醇與硝基苯的質量比為1.5~2.5:1,二分之一的甲醇量要求在3h內滴加完畢,剩余一半的甲醇在1h內滴加完畢,緩慢降溫至40~45℃,抽濾,濾餅用甲醇浸泡0.5h,抽干后,熱水洗滌至無色,烘干,得暗紅色染料。
實施例1
(1)對丙氧基扁桃算的制備:將200g的三氯甲烷和40g的對丙氧基苯甲醛投入反應器中,攪拌均勻,加入0.8g的tbab,繼續(xù)攪拌,25℃開始勻速滴加30w%的液堿240g,反應溫度不超過30℃,10h滴加完畢,開始保溫,tlc跟蹤,保溫5h,原料點消失,對丙氧基苯甲醛反應完全,停止保溫,在該溫度下加入100g的水和100g的三氯甲烷,攪拌片刻,靜置、分層,除去下層有機層,留下水層。然后再將60g的三氯甲烷加入水層,攪拌片刻,靜置、分層,將下層有機層分出并與初次分出的有機層合并,回收三氯甲烷。然后開始對水層進行鹽酸(30w%)滴加,滴加時間不低于1h,以ph<3為終點。攪拌1h,過濾,得淡黃色固體對丙氧基扁桃酸,50℃真空干燥24h,得干品46.2g,收率92.4%,待用。
(2)目標產物的制備:將231g的硝基苯和2.9g的硫酸投入反應器,攪拌均勻,加入60g的縮合物和46.2g的對丙氧基扁桃酸,升溫至90℃,hplc中控,保溫5h,原料殘余1.7%,開始上調溫度至95℃,hplc繼續(xù)跟蹤,保溫7h,環(huán)合物殘余1.2%,開始降溫至70℃,滴加甲醇345g,滴加時間控制在4h,降至45℃以下,抽濾,濾餅用甲醇浸泡0.5h,抽干后,熱水洗滌至無色,烘干,得暗紅色染料。烘干、稱重,得干品70.2g,收率78.56%。檢測結果如表1和表2所示。
實施例2
(1)對丙氧基扁桃算的制備:將200g的三氯甲烷和40g的對丙氧基苯甲醛投入反應器中,攪拌均勻,加入4g的tbab,繼續(xù)攪拌,25℃開始勻速滴加30w%的液堿240g,反應溫度不超過30℃,10h滴加完畢,開始保溫,tlc跟蹤,保溫3.5h,原料點消失,對丙氧基苯甲醛反應完全,停止保溫,在該溫度下加入100g的水和100g的三氯甲烷,攪拌片刻,靜置、分層,除去下層有機層,留下水層。然后再將60g的三氯甲烷加入水層,攪拌片刻,靜置、分層,將下層有機層分出并與初次分出的有機層合并,回收三氯甲烷。然后開始對水層進行鹽酸(30w%)滴加,滴加時間不低于1h,以ph<3為終點。攪拌1h,過濾,得淡黃色固體對丙氧基扁桃酸,50℃真空干燥24h,得干品45.4g,收率90.8%,待用。
(2)目標產物的制備:將227g的硝基苯和5.7g的硫酸投入反應器,攪拌均勻,加入59g的縮合物和46.2g的對丙氧基扁桃酸,升溫至90℃,hplc中控,保溫4h,原料殘余1.5%,開始上調溫度至95℃,hplc繼續(xù)跟蹤,保溫7h,環(huán)合物殘余1.6%,開始降溫至70℃,滴加甲醇340g,滴加時間控制在4h,降至45℃以下,抽濾,濾餅用甲醇浸泡0.5h,抽干后,熱水洗滌至無色,烘干,得暗紅色染料。烘干、稱重,得干品68.4g,收率76.54%。檢測結果如表1和表2所示。
實施例3
(1)對丙氧基扁桃算的制備:將200g的三氯甲烷和40g的對丙氧基苯甲醛投入反應器中,攪拌均勻,加入4g的tbab,繼續(xù)攪拌,50℃開始勻速滴加30w%的液堿240g,反應溫度不超過65℃,10h滴加完畢,開始保溫,tlc跟蹤,保溫1.5h,原料點消失,對丙氧基苯甲醛反應完全,停止保溫,在該溫度下加入100g的水和100g的三氯甲烷,攪拌片刻,靜置、分層,除去下層有機層,留下水層。然后再將60g的三氯甲烷加入水層,攪拌片刻,靜置、分層,將下層有機層分出并與初次分出的有機層合并,回收三氯甲烷。然后開始對水層進行鹽酸(30w%)滴加,滴加時間不低于1h,以ph<3為終點。攪拌1h,過濾,得淡黃色固體對丙氧基扁桃酸,50℃真空干燥24h,得干品45.8g,收率91.6%,待用。
(2)目標產物的制備:將229g的硝基苯和2.9g的硫酸投入反應器,攪拌均勻,加入59.5g的縮合物和45.8g的對丙氧基扁桃酸,升溫至95℃,hplc中控,保溫4h,原料殘余1.8%,開始上調溫度至100℃,hplc繼續(xù)跟蹤,保溫5h,環(huán)合物殘余1.5%,開始降溫至70℃,滴加甲醇343g,滴加時間控制在4h,降至45℃以下,抽濾,濾餅用甲醇浸泡0.5h,抽干后,熱水洗滌至無色,烘干,得暗紅色染料。烘干、稱重,得干品67.5g,收率75.54%。檢測結果如表1和表2所示。
實施例4
(1)對丙氧基扁桃算的制備:將200g的三氯甲烷和40g的對丙氧基苯甲醛投入反應器中,攪拌均勻,加入4g的tbab,繼續(xù)攪拌,65℃開始勻速滴加30w%的液堿240g,滴加時開始回流,溫度不再上升,10h滴加完畢,開始保溫,tlc跟蹤,保溫0.5h,原料點消失,對丙氧基苯甲醛反應完全,停止保溫,在該溫度下加入100g的水和100g的三氯甲烷,攪拌片刻,靜置、分層,除去下層有機層,留下水層。然后再將60g的三氯甲烷加入水層,攪拌片刻,靜置、分層,將下層有機層分出并與初次分出的有機層合并,回收三氯甲烷。然后開始對水層進行鹽酸(30w%)滴加,滴加時間不低于1h,以ph<3為終點。攪拌1h,過濾,得淡黃色固體對丙氧基扁桃酸,50℃真空干燥24h,得干品46.1g,收率92.2%,待用。
(2)目標產物的制備:將230.5g的硝基苯和2.9g的硫酸投入反應器,攪拌均勻,加入60g的縮合物和46.1g的對丙氧基扁桃酸,升溫至95℃,hplc中控,保溫4h,原料殘余1.4%,開始上調溫度至105℃,hplc繼續(xù)跟蹤,保溫4h,環(huán)合物殘余1.7%,開始降溫至70℃,滴加甲醇346g,滴加時間控制在4h,降至45℃以下,抽濾,濾餅用甲醇浸泡0.5h,抽干后,熱水洗滌至無色,烘干,得暗紅色染料。烘干、稱重,得干品66.8g,收率74.75%。檢測結果如表1和表2所示。
實施例5
(1)對丙氧基扁桃算的制備:將200g的三氯甲烷和40g的對丙氧基苯甲醛投入反應器中,攪拌均勻,加入4g的tbab,繼續(xù)攪拌,25℃開始勻速滴加50w%的液堿160g,溫度不超過30℃,8h滴加完畢,開始保溫,tlc跟蹤,保溫3h,原料點消失,對丙氧基苯甲醛反應完全,停止保溫,在該溫度下加入100g的水和100g的三氯甲烷,攪拌片刻,靜置、分層,除去下層有機層,留下水層。然后再將60g的三氯甲烷加入水層,攪拌片刻,靜置、分層,將下層有機層分出并與初次分出的有機層合并,回收三氯甲烷。然后開始對水層進行鹽酸(30w%)滴加,滴加時間不低于1h,以ph<3為終點。攪拌1h,過濾,得淡黃色固體對丙氧基扁桃酸,50℃真空干燥24h,得干品45.4g,收率90.8%,待用。
(2)目標產物的制備:將227g的硝基苯和2.8g的硫酸投入反應器,攪拌均勻,加入72.6g的縮合物和45.4g的對丙氧基扁桃酸,升溫至95℃,hplc中控,保溫4h,原料殘余1.2%,開始上調溫度至105℃,hplc繼續(xù)跟蹤,保溫4h,環(huán)合物殘余1.5%,開始降溫至70℃,滴加甲醇340g,滴加時間控制在4h,降至45℃以下,抽濾,濾餅用甲醇浸泡0.5h,抽干后,熱水洗滌至無色,烘干,得暗紅色染料。烘干、稱重,得干品68.3g,收率76.43%。檢測結果如表1和表2所示。
實施例6
(1)對丙氧基扁桃算的制備:將200g的三氯甲烷和40g的對丙氧基苯甲醛投入反應器中,攪拌均勻,加入4g的tbab,繼續(xù)攪拌,50℃開始勻速滴加50w%的液堿160g,溫度不超過65℃,8h滴加完畢,開始保溫,tlc跟蹤,保溫1.5h,原料點消失,對丙氧基苯甲醛反應完全,停止保溫,在該溫度下加入100g的水和100g的三氯甲烷,攪拌片刻,靜置、分層,除去下層有機層,留下水層。然后再將60g的三氯甲烷加入水層,攪拌片刻,靜置、分層,將下層有機層分出并與初次分出的有機層合并,回收三氯甲烷。然后開始對水層進行鹽酸(30w%)滴加,滴加時間不低于1h,以ph<3為終點。攪拌1h,過濾,得淡黃色固體對丙氧基扁桃酸,50℃真空干燥24h,得干品46.8g,收率93.6%,待用。
(2)目標產物的制備:將234g的硝基苯和2.9g的硫酸投入反應器,攪拌均勻,加入74.9g的縮合物和46.8g的對丙氧基扁桃酸,升溫至95℃,hplc中控,保溫4h,原料殘余1.7%,開始上調溫度至105℃,hplc繼續(xù)跟蹤,保溫4h,環(huán)合物殘余1.4%,開始降溫至70℃,滴加甲醇351g,滴加時間控制在4h,降至45℃以下,抽濾,濾餅用甲醇浸泡0.5h,抽干后,熱水洗滌至無色,烘干,得暗紅色染料。烘干、稱重,得干品68.6g,收率76.77%。檢測結果如表1和表2所示。
實施例7
(1)對丙氧基扁桃算的制備:將200g的三氯甲烷和40g的對丙氧基苯甲醛投入反應器中,攪拌均勻,加入4g的tbab,繼續(xù)攪拌,65℃開始勻速滴加50w%的液堿160g,滴加時開始回流,溫度不再上升,8h滴加完畢,開始保溫,tlc跟蹤,保溫0.5h,原料點消失,對丙氧基苯甲醛反應完全,停止保溫,在該溫度下加入100g的水和100g的三氯甲烷,攪拌片刻,靜置、分層,除去下層有機層,留下水層。然后再將60g的三氯甲烷加入水層,攪拌片刻,靜置、分層,將下層有機層分出并與初次分出的有機層合并,回收三氯甲烷。然后開始對水層進行鹽酸(30w%)滴加,滴加時間不低于1h,以ph<3為終點。攪拌1h,過濾,得淡黃色固體對丙氧基扁桃酸,50℃真空干燥24h,得干品45.7g,收率91.4%,待用。
(2)目標產物的制備:將228.5g的硝基苯和2.9g的硫酸投入反應器,攪拌均勻,加入73.1g的縮合物和45.7g的對丙氧基扁桃酸,升溫至95℃,hplc中控,保溫4h,原料殘余1.4%,開始上調溫度至105℃,hplc繼續(xù)跟蹤,保溫4h,環(huán)合物殘余1.7%,開始降溫至70℃,滴加甲醇343g,滴加時間控制在4h,降至45℃以下,抽濾,濾餅用甲醇浸泡0.5h,抽干后,熱水洗滌至無色,烘干,得暗紅色染料。烘干、稱重,得干品67.9g,收率75.98%。檢測結果如表1和表2所示。
實施例8
(1)對丙氧基扁桃算的制備:將200g的三氯甲烷和40g的對丙氧基苯甲醛投入反應器中,攪拌均勻,加入4g的tbab,繼續(xù)攪拌,50℃開始勻速滴加50w%的液堿160g,溫度不超過65℃,8h滴加完畢,開始保溫,tlc跟蹤,保溫1.5h,原料點消失,對丙氧基苯甲醛反應完全,停止保溫,在該溫度下加入100g的水和100g的三氯甲烷,攪拌片刻,靜置、分層,除去下層有機層,留下水層。然后再將60g的三氯甲烷加入水層,攪拌片刻,靜置、分層,將下層有機層分出并與初次分出的有機層合并,回收三氯甲烷。然后開始對水層進行鹽酸(30w%)滴加,滴加時間不低于1h,以ph<3為終點。攪拌1h,過濾,得淡黃色固體對丙氧基扁桃酸,50℃真空干燥24h,得干品46.4g,收率92.8%,待用。
(2)目標產物的制備:將232g的硝基苯和2.9g的硫酸投入反應器,攪拌均勻,加入74.2g的縮合物和46.4g的對丙氧基扁桃酸,升溫至95℃,hplc中控,保溫4h,原料殘余1.6%,開始上調溫度至105℃,hplc繼續(xù)跟蹤,保溫4h,環(huán)合物殘余1.4%,開始降溫至70℃,滴加甲醇580g,滴加時間控制在4h,降至45℃以下,抽濾,濾餅用甲醇浸泡0.5h,抽干后,熱水洗滌至無色,烘干,得暗紅色染料。烘干、稱重,得干品70.03g,收率78.36%。檢測結果如表1和表2所示。
根據(jù)上述實施例,可知優(yōu)選工藝條件為:
(1)對丙氧基扁桃算的制備中,反應試劑三氯甲烷與對丙氧基苯甲醛的質量比為5:1,一次補加的三氯甲烷和水與對丙氧基苯甲醛的質量比均為2.5:1,二次補加的三氯甲烷與對丙氧基苯甲醛的質量比為1.5:1。tbab與對丙氧基苯甲醛的質量比為0.2~1:10。液堿質量分數(shù)為30%~50%,液堿與對丙氧基苯甲醛的質量比為4~6:1,反應溫度為25~65℃,液堿滴加時間在8h以上。酸化時滴加鹽酸的量以ph<3為準。對丙氧基扁桃酸的干燥條件為50℃真空干燥24h。
(2)目標產物制備所述的硝基苯和對丙氧基扁桃酸的質量比為5:1,硫酸和硝基苯的質量比為0.5~1:40,縮合物和對丙氧基扁桃酸的質量比為1.3~1.6:1,甲醇與硝基苯的質量比為1.5~2.5:1。環(huán)合溫度為90~95℃,氧化溫度為95~105℃。hplc中控參數(shù):原料點對丙氧基扁桃酸和環(huán)合物均不超過2%。
表1單個樣品色光測試試驗結果統(tǒng)計
表2單個樣品色牢度測試試驗結果統(tǒng)計