鄰氨基苯甲酸的合成

1、化工中間體鄰氨基苯甲酸的合成（胺化反應(yīng)）鄰氨基苯甲酸的合成工作任務(wù)1.鄰氨基苯甲酸概述鄰氨基苯甲酸是合成染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料的中間體。在合成染料方面，用于制造偶氮染料、蒽醌染料、靛族染料。例如分散黃GC分散黃5G分散橙GG活性棕K-B3Y、中性藍(lán)BNL。在醫(yī)藥方面，用于合成抗心律失常藥?？┻?、維生素L，非甾體類抗炎鎮(zhèn)痛藥甲滅酸、炎痛靜，非巴比妥類催眠藥安眠酮，強(qiáng)安定藥泰爾登。鄰氨基苯甲酸作為化學(xué)試劑，可用作測(cè)定鎘、鈷、汞、鎂、鎳、鉛、鋅和鈰等的絡(luò)合試劑，與1-萘胺共用可測(cè)定亞硝酸鹽。該品還用于其他有機(jī)合成。以鄰氨基苯甲酸為原料，經(jīng)成鹽、重氮化、還原、環(huán)合，可得到3-羥基吲唑（3-Hydrox

2、yindazole）。3.2合成鄰氨基苯甲酸的工作任務(wù)分析3.2.1鄰氨基苯甲酸分子結(jié)構(gòu)的分析 鄰氨基苯甲酸的分子式：HNCHkCOOH 鄰氨基苯甲酸的分子結(jié)構(gòu)式：2不難看出，目標(biāo)化合物基本結(jié)構(gòu)為苯環(huán)，在苯環(huán)上接有氨基和羧基。從基團(tuán)（官能團(tuán)）的 位置看，氨基和羧基處于鄰位。3.2.2鄰氨基苯甲酸合成路線分析從鄰氨基苯甲酸的結(jié)構(gòu)可以看出，合成鄰氨基苯甲酸要在苯環(huán)相鄰的兩個(gè)碳原子上引入 氨基和羧基，或者在含有氨基和羧基之一的苯衍生物苯環(huán)上再引入另一個(gè)基團(tuán)。氨基直接引 入苯環(huán)因轉(zhuǎn)化率低無(wú)實(shí)際應(yīng)用意義，苯環(huán)上氨基的引入可采用硝基還原，也可間接引入氨基， 即氨基置換苯環(huán)上已有的取代基。對(duì)于鄰氨基苯甲酸而

3、言，逆向推導(dǎo)如下：分析1 :2NO 2相應(yīng)合成路線1:由鄰硝基甲苯氧化得鄰硝基苯甲酸，鄰硝基苯甲酸還原得到鄰氨基苯甲酸。分析2：OHh+COOHO還原NH 2H+NO 2相應(yīng)合成路線2:鄰苯二甲酰亞胺用燒堿和次氯酸鈉溶液處理而制得:OIICC”。IIOQnhh 帥O相應(yīng)的合成路線3:由苯酐與氨進(jìn)行酰胺化反應(yīng)，生成鄰甲酰氨基苯甲酸鈉，經(jīng)次氯酸鈉 降解反應(yīng)，生成鄰氨基苯甲酸鈉，最后中和而得。、廠C NH 2 FGIL c _ 0H|Oi-CONaII00A 亠實(shí)際上，第三種路線與第二種路線非常相近，只不過(guò)第三種路線的起始出發(fā)物鄰苯二甲酸 酐更為常用。因此要想從這些合成路線中確定最理想的一條路線，并

4、成為工業(yè)生產(chǎn)上可用的 工藝路線，則需要綜合而科學(xué)地考察設(shè)計(jì)出的每一條路線的利弊，擇優(yōu)選用。3.2.3文獻(xiàn)中常見(jiàn)的鄰氨基苯甲酸合成方法從文獻(xiàn)資料上可以查出，目前鄰氨基苯甲酸的生產(chǎn)方法主要有下面的方法。1.鄰硝基苯甲酸還原該法以鄰硝基苯甲酸為原料，經(jīng)還原而得。如果鄰硝基苯甲酸原料的來(lái)源與價(jià)格合適，此法制備最為簡(jiǎn)單。但制備鄰硝基苯甲酸， 如用苯甲酸硝化，則羧基使硝化反應(yīng)困難；如用甲苯或乙苯硝化，產(chǎn)物主要為鄰位和對(duì)位的 混合物，對(duì)位產(chǎn)物的比例較高，所以這種方法生產(chǎn)對(duì)硝基苯甲酸中更為常用。2.鄰苯二甲酰亞胺用燒堿和次氯酸鈉溶液處理而制得。3由苯酐、氨及氫氧化鈉在低溫下進(jìn)行酰胺化反應(yīng)，生成鄰氨甲酰苯甲酸鈉

5、，經(jīng)次氯酸 鈉降解（脫羰基）反應(yīng)，生成鄰氨基苯甲酸鈉，最后中和而得。NH2 FGICOH 1HIONH 2 FGICO” NH C ”IIO分析3:cnh2CONaIIOC NaOH c”nhIIONlOO(DNa60 0aim熱COOHNaClOINH2NH2COHIIIOOCNH2NaCIOCONa III ONH2CONa II OHNH2COH由于所用原料成本較低，反應(yīng)產(chǎn)率高，此方法是工業(yè)生產(chǎn)上主要的生產(chǎn)方法。這里建議 同學(xué)們選用該法（路線 3）合成鄰氨基苯甲酸。下面我們將由此合成路線出發(fā)，將合成過(guò)程中 需要考慮的各種因素進(jìn)行剖析，找出一條相對(duì)合適的合成方案，并按此方案進(jìn)行合成來(lái)實(shí)際

6、檢驗(yàn)方案的可行性。假如采用其他的合成路線，請(qǐng)同學(xué)們沿此思路自己剖析，應(yīng)該不難找出 合適的合成的方案。3.2.4鄰氨基苯甲酸合成過(guò)程單元反應(yīng)及其控制分析對(duì)于第三條合成路線（即以苯酐為合成起始物的路線），胺化和次氯酸鈉降解（實(shí)際上也是胺化的一類）是合成鄰氨基苯甲酸過(guò)程實(shí)施的關(guān)鍵反應(yīng)。欲在合成中做好胺化反應(yīng)，就必 須對(duì)胺化反應(yīng)過(guò)程的情況作詳細(xì)了解。3.241苯酐的胺化及其控制分析1 .苯酐胺化反應(yīng)（1 ）胺化反應(yīng)胺化也稱氨解或氨基化，是指含有不同活性官能團(tuán)的有機(jī)物與胺化劑作用，生成胺類的 化學(xué)過(guò)程。例如苯系芳烴胺化可制備苯胺。反應(yīng)通式如下：R-Y+ NH3 t R-NH2 + HY其中胺解指的是氨與

7、有機(jī)化合物發(fā)生復(fù)分解而生成伯胺的反應(yīng)，氨與雙鍵加成反應(yīng)只能 叫胺化而不能叫氨解。胺化按被置換基團(tuán)的不同，可分為鹵化物的胺化，羥基化合物的胺化，羰基化合物的胺 化，磺酸基化合物的胺化和硝基化合物的胺化。（2）胺化試劑胺化反應(yīng)常用液氨、氨水、氣態(tài)胺或其他含氨基化合物作胺化劑。 液氨氨在常溫、常壓下是氣體。將氨在加壓下冷卻，使氨液化即可裝入鋼瓶，以便貯存、運(yùn) 輸。鋼頂上裝打兩個(gè)閥門，一個(gè)閥門在液面上，用來(lái)引出氣態(tài)氨：另一個(gè)閥門用管子插入液 氨中，用于引出液氨。液氨的臨界溫度是132.9 C,這是氨能保持液態(tài)的最高溫度。但是，液氨在高壓下可溶解 于許多液態(tài)有機(jī)化合物中。因此，如果有機(jī)化合物在反應(yīng)溫度下

8、是液態(tài)的，或者氨解反應(yīng)要 求在無(wú)水有機(jī)溶劑中進(jìn)行，則需要使用液氨作氨解劑。這時(shí)即使氨解溫度超過(guò)132.9 C,氨仍能保持液態(tài)。另外，有機(jī)反應(yīng)物在過(guò)量的液氨中也有一定的溶解度。液氨主要用于需要避免水解副反應(yīng)的氨解過(guò)程。例如：2-氰基-4-硝基氯苯氨解制2-氰基-4-硝基苯胺時(shí)，為了避免氰基的水解，要用液氨在氯苯溶劑中進(jìn)行氨解。液氨、有機(jī)溶劑高溫、高壓 1+ NH 4CI用液氨進(jìn)行氨解的缺點(diǎn)是：操作壓力高，過(guò)量的液氨較難再以液態(tài)氨的形式回收。 氨水氨在常壓和20C時(shí)在水中的溶解度為34.1% （重量）、在30 C時(shí)為29%,在40C為25.3%。為了減少和避免氨水在貯存運(yùn)輸中的揮發(fā)損失，工業(yè)氨水的

9、濃度一般為25%。在壓力下，氨在水中的溶解度增加，因此，使用氨水的胺解反應(yīng)可在高溫、高壓下進(jìn)行。這時(shí)甚至可以向 25 %氨水中通入一部分液氨或氨氣以提高氨水的濃度。對(duì)于液相氨化過(guò)程，氨水是使用最廣泛的氨化劑，它的優(yōu)點(diǎn)是操作方面，過(guò)量的氨可用 水吸收，回收的氨水可循環(huán)套用，適用面廣。另外，氨水還能溶解芳磺酸鹽以及氯蒽醌氨解 時(shí)所用的催化劑（銅鹽或亞銅鹽）和還原抑制劑（氯酸鈉、間硝基苯磺酸鈉。氨水的缺點(diǎn)是對(duì)某 些芳香族被氨化物溶解度小，水的存在有時(shí)會(huì)引起水解副反應(yīng)。用氨水進(jìn)行的氨解過(guò)程，應(yīng)該解釋為是由NH3引起的，而不是由NH4OH引起的。因?yàn)樗呛苋醯?酸”它和NH3的氫鍵締合作用很不穩(wěn)定，而氫

10、氧化銨是弱堿，它在氨水中的存在 量極少。HH+ - H：N + H2 -H N H ： O ： HNH4 +OH _HH由于OH的存在，在某些氨解反應(yīng)中會(huì)同時(shí)發(fā)生水解副反應(yīng)。（3）其他氨化劑其他氨化劑主要有氣氨、含氨基化合物等。氣態(tài)氨用于氣固相接觸催化氨解和胺化。含 氨基的化合物如尿素、碳酸氫銨、羥氨和芳胺等，只用于個(gè)別氨解和胺化反應(yīng)。經(jīng)過(guò)比較，本情境中可以選氨水作氨化劑。2 苯酐的胺化反應(yīng)機(jī)理酸酐的氨解是酰基上的親核取代反應(yīng)，其歷程遵循酰基親核反應(yīng)共同的加成-消除的反應(yīng)機(jī)制。首先是酸酐的碳?；袔Р糠终姾傻奶荚酉虿钒被由系哪┕灿秒娮訉?duì)作親 電進(jìn)攻，形成過(guò)渡絡(luò)合物，然后酸酐鍵斷裂，

11、而形成羧酰胺和羧酸。碳?；俏娮踊辊０贩肿又邪被由系碾娮釉泼芏冉档?，不容易再與親電 的酰化劑質(zhì)點(diǎn)相作用，即不容易生成N, N-二酰化物。所以，在一般情況下容易制得較純的酰胺，這和N-烷基化反應(yīng)是不一樣的。反應(yīng)中無(wú)水生成，反應(yīng)不可逆，因而反應(yīng)收率較高。由于苯酐氨解時(shí)產(chǎn)生一分子羧酸，能與氨進(jìn)一步結(jié)合形成銨鹽。但由于該羧酸的的酸性 較弱（參考情境2中苯甲酸的酸性），形成的銨鹽很容易解離。工業(yè)生產(chǎn)中，苯酐胺化是常用 氨水與NaOH一起胺化，此時(shí)產(chǎn)物鄰氨甲酰苯甲酸鈉，反應(yīng)式如下。2.KH3十 214<1OH主要副反應(yīng)主要是苯酐的水解。Ho-OCorLo2H+o c crL由于氨是強(qiáng)親

12、核性試劑，氨解的速度遠(yuǎn)大于水解的速度。3 .苯酐胺化的影響因素苯酐的胺化反應(yīng)主要受反應(yīng)物(苯酐、胺化劑)、傳質(zhì)、溫度等因素的影響。(1) 苯酐的反應(yīng)性質(zhì)鄰苯二甲酸酐俗稱苯酐，英文簡(jiǎn)寫(xiě)為 PA。它是白色鱗片狀固體及粉末，或白色針狀晶體， 比重1.527 (4C),熔點(diǎn)130.8 C,沸點(diǎn)284.5 C,易升華，稍溶于冷水，易溶于熱水并水解 為鄰苯二甲酸，溶于乙醇、苯和吡啶，微溶于乙醚。酸酐的分子結(jié)構(gòu)可以看作羰基和酯基相連，由于酯基的吸電子性，酸酐的羰基碳正電性 有所增加，有利于親電反應(yīng)的進(jìn)行，故苯酐在氨解中反應(yīng)活性較高。由于羰基雙鍵能與苯環(huán)電子云形成共軛，使羰基碳上電性部分轉(zhuǎn)移苯環(huán)上，故苯酐的活

13、 性較乙酐為低。(2) 氨水的性質(zhì)氨水為無(wú)色透明液體，有強(qiáng)烈的刺激性氣味。受熱或見(jiàn)光易分解，極易揮發(fā)出氨氣。濃 氨水對(duì)呼吸道和皮膚有刺激作用，并能損傷中樞神經(jīng)系統(tǒng)。具有弱堿性。II!11-PN +1 亠 HNH*T T-用氨水進(jìn)行的氨解過(guò)程，應(yīng)該解釋為是由NH3引起的，而不是由NH4OH引起的。因?yàn)樗呛苋醯摹八帷?，它和NH3的氫鍵締合作用很不穩(wěn)定，而氫氧化銨是弱堿，它在氨水中的存在 量極少。工業(yè)氨解時(shí)常用 25%的工業(yè)氨水，而實(shí)際生產(chǎn)中還應(yīng)根據(jù)氨解的難易以及設(shè)備的耐壓能 力確定氨水的濃度。(3) 胺比從反應(yīng)計(jì)量系數(shù)看， 氨的用量與苯酐的摩爾比約為1:1 ,產(chǎn)物分子中形成一個(gè)酰胺基和一個(gè)羧基。

14、但通常胺化反應(yīng)時(shí)氨水過(guò)量，這樣可以使底物(苯酐)轉(zhuǎn)化更完全。在氨水過(guò)量的條件下，多余的氨會(huì)和羧基反應(yīng)形成銨鹽，此時(shí)氨水的用量應(yīng)加倍；同時(shí)， 為了保證體系中有足夠濃度的氨，即胺比應(yīng)在2:1以上。但如果在胺化的同時(shí)加入NaOH使得銨鹽中的氨釋放出來(lái)，重新參與到胺化反應(yīng)中，則胺比可以控制在12:1。(4) 溫度一般而言，升高溫度可以增加有機(jī)物在氨水中的溶解度和加快反應(yīng)速率，對(duì)縮短反應(yīng)時(shí) 間有利，但溫度過(guò)高，也會(huì)增加副反應(yīng)的發(fā)生，甚至出現(xiàn)焦化現(xiàn)象，同時(shí)壓力也將升高。氨解反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，反應(yīng)速率過(guò)快，將使反應(yīng)熱的移除困難，因此對(duì)每一個(gè)氨解 反應(yīng)都規(guī)定有最高允許溫度。苯酐的氨解比較容易，反應(yīng)放熱，并且

15、氨水易揮發(fā)，故要控制反應(yīng)平穩(wěn)地進(jìn)行，反應(yīng)溫 度不宜過(guò)高。(5) 傳質(zhì)的影響攪拌效應(yīng)對(duì)反應(yīng)速率的影響有三種情況：兩者呈線性關(guān)系；無(wú)攪拌時(shí)反應(yīng)速率很慢， 有攪拌時(shí)初期反應(yīng)速率增加很快，達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后兩者呈線性關(guān)系；反應(yīng)速率與攪拌速率 無(wú)關(guān)。由于苯酐常溫下是固體，而氨水是液體，攪拌有利于苯酐的溶解，也有利于反應(yīng)熱的傳 遞。(6) 主要副反應(yīng)主要是苯酐的水解。Oh2oII-C -0 HLO, OH由于氨是強(qiáng)親核性試劑，氨解的速度遠(yuǎn)大于水解的速度。如果反應(yīng)時(shí)體系內(nèi)氨始終過(guò)量 的話，可將水解副反應(yīng)降到很低的程度。5.苯酐胺化反應(yīng)的監(jiān)控（1）反應(yīng)體系構(gòu)建要點(diǎn) 反應(yīng)溫度需控制平穩(wěn)，宜采用水浴控制反應(yīng)溫度； 由

16、于氨水易揮發(fā)，反應(yīng)體系需配有回流裝置，回流裝置出口可以考慮接尾氣吸收裝置。 反應(yīng)體系要能中間加料，宜采用多口反應(yīng)瓶。（2）反應(yīng)控制策略為了防止氨水中水帶來(lái)的水解副反應(yīng)，在加料方式上應(yīng)將苯酐加入到氨水中，使得反應(yīng) 時(shí)氨始終處于過(guò)量狀態(tài)。同時(shí)，也能使得反應(yīng)熱易于散發(fā)，反應(yīng)比較平穩(wěn)。但必須注意，如 果胺比控制在1:1左右時(shí)，由于苯酐氨解時(shí)同時(shí)形成銨鹽，從而使得體系中游離的氨分子的 濃度迅速降低，當(dāng)苯酐加入一半時(shí)可能會(huì)使體系中游離氨的濃度降到接近于0,如果繼續(xù)加入苯酐，將不會(huì)發(fā)生氨解反應(yīng)，而發(fā)生水解反應(yīng)。此時(shí)必須加入等摩爾的NaOH將銨鹽中的氨游離出來(lái)，再加入苯酐反應(yīng)。由于加入NaOH中和銨鹽會(huì)產(chǎn)生水

17、，故當(dāng)加入第二批苯酐時(shí)體系中氨水實(shí)際的濃度會(huì)下 降，影響氨解反應(yīng)速率，此時(shí)可稍加熱，一方面能促進(jìn)苯酐的溶解，另一方面能加快胺化速 度。同樣道理，當(dāng)?shù)诙紧尤氲揭话霑r(shí)，必須加入相應(yīng)等摩爾的NaOH中和銨鹽，使氨游離出來(lái)。依此類推，直至苯酐全部加完。如果控制氨水過(guò)量20%，則第三次加入苯酐后可不必加入NaOH。（3）氨解反應(yīng)終點(diǎn)的控制氨解反應(yīng)較快，當(dāng)原料苯酐溶解完全后氨解反應(yīng)基本就能完成?？梢詼y(cè)定體系的pH值，當(dāng)pH值不再下降時(shí)，反應(yīng)即到終點(diǎn)。也可以用TLC法對(duì)反應(yīng)進(jìn)行跟蹤。3.242 霍夫曼降解反應(yīng)及監(jiān)控這里是利用酰胺的霍夫曼降解反應(yīng)進(jìn)行脫羰基的。酰胺與次氯酸鈉（或次溴酸鈉）反應(yīng)， 失去碳基

18、，生成減少一個(gè)碳原子的伯胺，這一反應(yīng)稱霍夫曼重排，由于反應(yīng)生成少1個(gè)碳原子的胺，該反應(yīng)又稱霍夫曼降解。利用霍夫曼重排制胺的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)率高、純度高，工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常使用。1 .霍夫曼重排反應(yīng)機(jī)理酰胺霍夫曼重排反應(yīng)的歷程如下。O M八4 RC重排II2OOR-NH-C-OII?；e異氰酸酯 Na氨基甲酸N-鹵代酰胺的中間體。歷程步驟：酰胺的鹵代，即氮原子上的氫被鹵素取代，得到 在堿作用下，脫去鹵化氫，得到一個(gè)缺電子的氮原子（氮原子最外層只有六個(gè)電子）的中間體?；ｕ；┖懿环€(wěn)定，容易發(fā)生重排。烷基帶著一對(duì)電子轉(zhuǎn)移到缺電子的氮原 子上，生成異腈酸酯。異腈酸酯的水解反應(yīng)，即異腈酸酯在堿性水溶液中很

19、容易脫去CQ而生成伯胺和碳酸根離子。各步反應(yīng)均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，故霍夫曼降解反應(yīng)具有很高的產(chǎn)率。 2霍夫曼重排反應(yīng)的影響因素（1）酰胺的反應(yīng)性質(zhì) 發(fā)生霍夫曼重排的酰胺可以是脂肪族酰胺也可以是芳香族酰胺，要求是一級(jí)酰胺。鄰氨甲酰苯甲酸含酰胺基，可以發(fā)生霍夫曼降解反應(yīng)。（2）次氯（溴）酸鈉的反應(yīng)性質(zhì) 次氯（溴）酸鈉可用于霍夫曼降解，次氯酸鈉比次溴酸鈉價(jià)格便宜，工業(yè)生產(chǎn)中一般考慮使用次氯酸鈉。但相對(duì)于次氯酸鈉，次溴酸鈉反應(yīng)活性較高，且較穩(wěn)定。由于次氯酸鈉穩(wěn) 定性不高，使用時(shí)最好現(xiàn)配現(xiàn)用，以保證次氯酸鈉的有效氯10%固態(tài)次氯酸鈉為白色粉末。在空氣中極不穩(wěn)定。受熱后迅速自行分解。在堿性狀態(tài)時(shí)較 穩(wěn)定。一

20、般工業(yè)品是無(wú)色或淡黃色液體。易溶于冷水生成燒堿和次氯酸，次氯酸再分解生成 氯化氫和新生氧。是強(qiáng)氧化劑。（3）反應(yīng)介質(zhì)條件 霍夫曼重排反應(yīng)是在堿性條件下進(jìn)行的。堿性條件下，次氯酸鈉（或次溴酸鈉）穩(wěn)定性較高。故在重排反應(yīng)前需將鄰氨甲酰苯甲酸用堿進(jìn)行處理。（ 4）物料比從反應(yīng)機(jī)理上看， 鄰氨甲酰苯甲酸與次氯酸鈉的摩爾比應(yīng)為 1:1 ，考慮到次氯酸鈉容易分 解而損耗，實(shí)際加量應(yīng)略過(guò)量。（ 5）溫度 由于形成性質(zhì)很活潑的中間體?；驶舴蚵磻?yīng)開(kāi)始時(shí)溫度要低。低溫也有利于 次氯酸鈉（或次溴酸鈉）的穩(wěn)定。反應(yīng)后期，由于中間體氨基甲酸酯重排需要較高的反應(yīng)溫 度，故后期反應(yīng)要在較高溫度下進(jìn)行。（6）攪拌

21、由于是均相反應(yīng)體系，攪拌對(duì)反應(yīng)的影響不太大。但攪拌可以更好地控制反應(yīng)熱量的傳 遞，特別是重排階段，相對(duì)穩(wěn)定的溫度對(duì)重排反應(yīng)有利。3霍夫曼重排反應(yīng)的監(jiān)控（ 1 ）霍夫曼重排反應(yīng)體系的構(gòu)建要點(diǎn) 反應(yīng)初期在低溫下進(jìn)行，故需要配置冰鹽浴冷卻； 反應(yīng)后期需要較高溫度，故需要配置水浴裝置； 為避免反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)物料的揮發(fā)，體系要有回流裝置。體系無(wú)需避水，普通的回流 裝置即可。 考慮到加樣、測(cè)溫、攪拌的需要，反應(yīng)瓶宜選用多口反應(yīng)瓶。（2）霍夫曼重排反應(yīng)的控制策略前期在低溫下反應(yīng)，時(shí)間可以長(zhǎng)一些，以利于中間體的轉(zhuǎn)化；后期加溫速度要快，避免 副反應(yīng)的發(fā)生。（3）霍夫曼重排反應(yīng)終點(diǎn)的控制可以通過(guò) TLC 法對(duì)反應(yīng)

22、進(jìn)行跟蹤。參見(jiàn)附錄。3.2.4.3 酸化過(guò)程及控制 水解結(jié)束時(shí)，產(chǎn)物以鄰氨基苯甲酸鈉鹽的形式存在，為了得到目的產(chǎn)物鄰氨基苯甲酸， 必須將鄰氨基苯甲酸鈉鹽進(jìn)行酸化。反應(yīng)式如下：NH2CONa11OHNH2COHHIO當(dāng)酸化至pH=4左右，鄰氨基苯甲酸的溶解度最低，將從溶液中析出，可以采用過(guò)濾的方 法將產(chǎn)物過(guò)濾出來(lái)。特別要注意，酸化時(shí)不能酸化過(guò)頭，因?yàn)檫^(guò)量的酸會(huì)使得鄰氨基苯甲酸 重新溶解。酸化時(shí)采用的酸一般為濃鹽酸，這是因?yàn)椋浩湟?，濃鹽酸帶入的水較少；其二，過(guò)量的 濃鹽酸可以HCI的形式揮發(fā)出去。茫 + HCI 一-il I3.2.4.4 各單元反應(yīng)的銜接因?yàn)榘坊磻?yīng)產(chǎn)率較高，反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)物處于

23、堿性條件，與霍夫曼反應(yīng)要求的介質(zhì)條 件一致，故無(wú)需經(jīng)過(guò)分離就可以直接進(jìn)行霍夫曼重排反應(yīng)。另外，由于酸化是反應(yīng)的最后一步，直接影響到產(chǎn)物的存在狀態(tài)，通常把酸化過(guò)程納入 產(chǎn)物的分離過(guò)程一起討論。NHa-CI COH11O3.3鄰氨基苯甲酸的合成方法選用3.3.1鄰氨基苯甲酸的合成原理通過(guò)上面的分析，本項(xiàng)目可由苯酐與氨進(jìn)行酰胺化反應(yīng)，經(jīng)堿處理生成鄰甲酰氨基苯甲 經(jīng)次氯酸鈉降解反應(yīng)，生成鄰氨基苯甲酸鈉，最后中和而得。COCO1酸鈉,IINH 3OCCONH 2O H反應(yīng)式如下:|NHO H+ NaOH|OCCONH 2ONaH 2OiiNH 2ONa+ NaCIONaOH|NH 2C ONa+ CO

24、2+ NaCICO 2+ 2NaOHNa 2CO 33.3.2:鄰氨基苯甲酸的合成工藝條件1. 物料配比:1.1:1.025n（苯酐）：n （NH） ： n（次氯酸鈉） 12. 反應(yīng)溫度次氯酸鈉配制：溫度v 0C 苯酐胺化溫度：60-62 C次氯酸鈉溶液加入時(shí)溫度：-8 C 次氯酸鈉降解反應(yīng)溫度：70 C3. 壓力：常壓。4. 攪拌：良好。3.3.3鄰氨基苯甲酸的合成裝置3-1 :圖3-1鄰氨基苯甲酸制備反應(yīng)裝置苯酐為原料制備鄰氨基苯甲酸反應(yīng)參考裝置如圖裝置中主要儀器及作用:表3-2實(shí)驗(yàn)儀器及作用儀器作用三口燒瓶裝液、加熱Y形接頭多提供一個(gè)接口攪拌裝置加快傳熱、傳質(zhì)球形冷凝管回流滴液管加液注：

25、實(shí)驗(yàn)也可直接使用四口燒瓶。3.4鄰氨基苯甲酸合成中產(chǎn)物分離、精制、檢測(cè)方法3.4.1霍夫曼降解反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)物料的后處理1. 體系的組成及狀態(tài)霍夫曼降解反應(yīng)后的反應(yīng)體系中主要組成為鄰氨基苯甲酸鈉、碳酸鈉、氯化鈉、過(guò)量的 氨、過(guò)量的氫氧化鈉、水以及少量副產(chǎn)物等，以溶液的形式存在。2. 產(chǎn)物分離策略酸化時(shí)，除了碳酸鈉會(huì)形成溶解度較小的碳酸氫鈉沉淀外，其他物質(zhì)均不會(huì)形成沉淀， 因此可以考慮直接酸化沉淀的方法進(jìn)行分離。由于碳酸氫鈉在 pH=6時(shí)溶解度最小，而鄰氨基苯甲酸在pH=4時(shí)溶解度最小，因此酸化時(shí)，碳酸氫鈉會(huì)首先沉淀下來(lái)。Na2CO3 + HCINaHCO 3 | + NaCI繼續(xù)酸化時(shí)，鄰氨基

26、苯甲酸才會(huì)沉淀下來(lái)，這樣可以很方便地進(jìn)行過(guò)濾分離。3. 粗產(chǎn)物的分離與流程可參考如下的分離流程：反應(yīng)混合物調(diào)節(jié)pH值為6.5，過(guò)濾濾液（水相）濾餅（NaHC03）調(diào)節(jié)pH值為4.0，結(jié)晶，過(guò)濾濾餅（產(chǎn)物）所得產(chǎn)品還可進(jìn)一步重結(jié)晶純化處理。4. 分離主要裝置主要使用抽濾（或過(guò)濾）裝置。3.4.2產(chǎn)物的純化及精制用水（活性炭）重結(jié)晶，操作參見(jiàn)情境濾液（拋棄）1及附錄。也可用50%勺乙酸溶液結(jié)晶。亦可真空升華。3.4.3鄰氨基苯甲酸的檢測(cè)1. 鄰氨基苯甲酸的檢測(cè)鄰氨基苯甲酸屬于芳伯胺，可采用常用的重氮化法分析。 參見(jiàn)Q/DLB001-2006 （參照AC S標(biāo)準(zhǔn)制定）。2. 鄰氨基苯甲酸的鑒定（1）

27、本品的熔點(diǎn)為 146147 C。熔點(diǎn)測(cè)定的方法參見(jiàn)附錄。（2） 本品的標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖如圖3-2。42 DO 1300 &ao 31003 000 2 70B 4DD ZI（10I800I2CD 90 0Wirviim ij ifnki 陸11圖3-2鄰氨基苯甲酸紅外譜圖3.5鄰氨基苯甲酸合成過(guò)程的三廢處理1. 廢氣來(lái)源及處理本項(xiàng)目合成過(guò)程中的廢氣主要來(lái)源于氨水的揮發(fā)。但由于揮發(fā)出的氣體濃度不高，因此 只需在通風(fēng)櫥中進(jìn)行相關(guān)操作即可。2. 廢液的處理本項(xiàng)目合成過(guò)程中的廢液主要為沉淀廢水和重結(jié)晶母液。對(duì)于這部分廢液通常要分類回 收處理后才能集中排放。3. 廢渣的處理主要是各步反應(yīng)中脫色后過(guò)濾

28、產(chǎn)生的活性炭。這些廢渣回收（活性炭）的價(jià)值不大，可 以集中后焚燒處理。3.7鄰氨基苯甲酸的合成任務(wù)完成效果評(píng)價(jià)仍然采用情境1中的評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)程序進(jìn)行評(píng)價(jià)，即分別從合成路線及方案、合成裝 置、操作及產(chǎn)品合成結(jié)果及職業(yè)素質(zhì)的養(yǎng)成情況等四方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。第一項(xiàng)主要從原料、工 藝、安全、三廢等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)；第二項(xiàng)主要從裝置搭建、反應(yīng)操作、產(chǎn)物分離精制、產(chǎn)品 分析檢測(cè)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程規(guī)范與記錄及實(shí)驗(yàn)結(jié)束現(xiàn)場(chǎng)清理等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)；第三項(xiàng)主要從產(chǎn)品質(zhì) 量、產(chǎn)品利率或產(chǎn)率、安全環(huán)保及產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)；第四項(xiàng)主要從學(xué)生的職業(yè) 素質(zhì)養(yǎng)成的情況方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。3.8知識(shí)拓展3.8.1常見(jiàn)氨基化反應(yīng)1.鹵化物的氨基化

29、（1）脂肪族鹵化物的氨基化脂肪族鹵化物的氨基化屬親核置換反應(yīng)。脂肪胺的堿性大于氨，反應(yīng)生成的胺容易與鹵 烷繼續(xù)反應(yīng)，得到伯、仲和叔胺的混合物。NH3RXRNH 2 - HXRNH2 RXR2NH - HXR2NHRXR3N - HX相對(duì)分子量小的鹵烷活潑性高，可用氨水做胺化劑；分子量大的鹵烷活潑性低，要用液 氨或氨的醇溶液做胺化劑。鹵烷的活潑順序是RI >RBr>RCI>RF,伯鹵烷比仲鹵烷容易氨基化，叔鹵烷由于空間位阻，最難反應(yīng)，氨基化同時(shí)會(huì)發(fā)生消除反應(yīng)，生成大量的烯烴，不宜用叔 鹵代烷氨基化來(lái)制備叔胺。制備伯胺時(shí)，氨水過(guò)量很多，得到伯、仲和叔胺的混合物，分離很復(fù)雜因此，除

30、乙二 胺，氨基乙酸少數(shù)產(chǎn)品外，多數(shù)脂肪胺不采用此法生產(chǎn)。氯乙酸經(jīng)氨基化所得氨基乙酸（又稱甘氨酸），是有機(jī)合成、醫(yī)藥、生物化學(xué)的重要原料。CICH 2COOHNH33050 °C、常壓4H2NCH2C00H當(dāng)用氨水做胺化劑時(shí)冰氯乙酸和氨的摩爾比需要高達(dá)1： 60才能將仲胺和叔胺的生成量降低到30%以下。如果在反應(yīng)液中加入六亞甲基四胺（烏洛托品）做摧化劑可以減少氨的用量，并減少仲胺和叔胺的生成量。此法的優(yōu)點(diǎn)是工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，基本上無(wú)公害。缺點(diǎn)是催化劑烏 洛托品不能回收。（2）芳香族鹵化物的氨基化芳香族鹵化物的氨基化比鹵烷困難，常常要在高溫、催化劑和強(qiáng)胺化劑條件下才能反應(yīng)， 當(dāng)芳環(huán)上帶有吸電

31、子基團(tuán)時(shí)反應(yīng)容易得多。當(dāng)芳環(huán)上沒(méi)有強(qiáng)吸電子基（例如硝基、磺基或氰基）時(shí)，鹵基不夠活潑，它的氨基化需要很強(qiáng)的反應(yīng)條件并且要用銅鹽或亞銅鹽做催化劉。當(dāng)芳 環(huán)上有強(qiáng)吸電子基時(shí)鹵基比較活潑可以不用銅催化劑，但仍需在高溫高壓下氨解。鹵原子活潑性：-F >-CI=-Br>-I鹵基的催化氨基化反應(yīng)速度與鹵化物的濃度和銅離子的濃度成正比。反應(yīng)速度雖然與氨 水的濃度無(wú)關(guān)，但是增加氨的含量可降低副產(chǎn)物酚的生成，增加氨的用量還可減少二芳胺的 生成。如：芳環(huán)上有強(qiáng)吸電子基的非催化氨基化，廣泛應(yīng)用于制取硝基苯胺及其衍生物，女口（1）醇類的氨基化醇類與氨在催化劑作用下生成胺類是目前制備低級(jí)胺類常用的方法。大多

32、數(shù)情況下醇的氨基化要求較強(qiáng)烈的反應(yīng)條件，需要加入催化劑（如AI2O3）和較高的反應(yīng)溫度。Al 2O 3RCH 2OH - NH 3RCH 2NH2 H 20反應(yīng)生成的伯胺與原料醇進(jìn)一步反應(yīng)生成仲胺直至生成叔胺。RCH20H + RCIHNH wRCHNHCHR + 出0RCH2OHRCH2NHCH2R （RCH2）3N+ H2O所得的產(chǎn)物是伯胺、仲胺和叔胺的混合物。采用過(guò)量的醇，可生成較多的叔胺，采用過(guò) 量的胺，則生成較多的伯胺。醇類的氨基化常在氣相、350500C和115MPa壓力下通過(guò)脫水催化劑下完成，如甲醇（或乙醇）與氫與氨在固體酸性脫水催化劑（如氧化鋁）存在下，于高溫氨基化得一甲胺、二

33、甲 胺及三甲胺的混合物，采用連續(xù)精餾可分離產(chǎn)物。高級(jí)脂肪醇類的氨解，最好在加壓系統(tǒng)中進(jìn)行，如將十六醇和氨通過(guò)裝有氧化鋁并保持380400 C的催化反應(yīng)器，在 12.5MPa壓力下可制得十六胺。醇類在脫氧催化劑上進(jìn)行的氨解是另一重要過(guò)程，脫氫催化劑主要采用載體型鎳、鈷、 鐵、銅，也可采用鉑、鈀，氫用于催化劑的活化。通過(guò)反應(yīng)條件的控制，如溫度、氨比及壓 力等，可控制產(chǎn)物組成的分布。（2）苯系酚類的氨基化苯系一元酚的羥基不夠活潑，它的氨解需要很強(qiáng)的反應(yīng)條件。苯系多元酚比較活潑，可 在較溫和的條件下氨解，但沒(méi)有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。苯系一元酚的氨基化主要用于苯胺和間甲苯 胺的生產(chǎn)。工業(yè)上由苯酚制取苯胺的方法稱

34、為赫爾（Hallon ）合成苯胺法。苯酚氣相氨基化是合成苯胺的氨解過(guò)程為OHNH2H2,十 NH3 二丨 | H2O反應(yīng)是可逆的，采用過(guò)量的氨和較低溫度有利于反應(yīng)進(jìn)行，生成的苯胺可進(jìn)進(jìn)一步生成苯胺（占苯胺的1%-2% ）。NH2過(guò)量的氨可防止二苯胺的生成。催化劑可用Al 2O3- Si02或MgO-B2O3- Al 2O3-TO3，也可用含有Ce02、V0 3或W03等組分的催化劑。 反應(yīng)一般在425C和20Mpa下進(jìn)行，氫用于催化 劑的活化。（3）萘酚衍生物的氨解萘環(huán)上B -位的氨基一般不能用硝化還原法、氯化-氨解法或磺化-氨解法來(lái)引入。但是，萘環(huán)上B -位的羥基卻容易通過(guò)磺化堿熔法來(lái)引入。

35、因此，將萘環(huán)B-位羥基轉(zhuǎn)化為B -位氨基的方法就成為從2-萘酚制備2-萘胺衍生物的主要方法。萘系羥基衍生物在亞硫酸鹽存在下的氨解反應(yīng)稱為赫勒反應(yīng)。例如，NaO0HNH 3 + (NH 4)HS0 4蒽醌環(huán)上的氨基一般可以通過(guò)硝基還原法、氯基氨解法或硝基氨解法來(lái)引入。一個(gè)特殊 的例子是從1,4-二羥基蒽醌的氨解制 1,4-二氨基蒽醌。它的氨解條件比較特殊。它要求將1,4-二羥基蒽醌在 20 %氨水中先用強(qiáng)還原劑保險(xiǎn)粉（Na2S2O4）還原成隱色體，然后在9498 C、0.370.41Mpa進(jìn)行氨解，得到的產(chǎn)品是1,4-二氨基蒽醌的隱色體。3. 羰基化合物的氨基化在加氫催化劑存在下，醛和酮等羰基化

36、合物發(fā)生氫化胺化反應(yīng)，得到脂肪胺。+ H2RCHO + NH 3RCHOHNH亍 RCH2NH2反應(yīng)生成的伯胺同樣也能與原料醛反應(yīng)，生成仲胺，甚生還能進(jìn)而生成叔胺。通過(guò)調(diào)節(jié) 原料中氨和醛的摩爾比，可以使某一種胺成為主要產(chǎn)物。反應(yīng)可以在氣相進(jìn)行，也可在液相 進(jìn)行。例如：將乙醛、氨、氫的氣態(tài)混合物以物質(zhì)的量的比為1:0.43:5，在100200C通過(guò)鎳-鉻催化劑，可得一乙胺、二乙胺和三乙胺的混合物，收率按乙醛投料量計(jì)為90%95%.如果用大大過(guò)量的氨，便可由乙醛制備乙胺。HH+ NH3- H20H2CH3C = 0CH3C -OHCH3CH=NH2CH3CH2NH2NiS WS2 NH2此外羧酸或

37、羧酸衍生物經(jīng)氨解生成酰胺后，再經(jīng)霍夫曼重排反應(yīng)可以制備胺類。4. 磺酸基和硝基化合物的氨基化（1）磺酸基的氨基化磺基被氨基的置換只限于蒽醌系列。蒽醌磺酸與氨反應(yīng)時(shí)所生成的亞硫酸鹽將導(dǎo)致生成 可溶性的還原產(chǎn)物，使氨基蒽醌的產(chǎn)率和質(zhì)量下降，因此，在磺基的氨解中需要有氧化劑存 在，例如間硝基苯磺酸、砷酸、硝酸鹽等，最常用的氧化劑是間硝基苯磺酸（防染鹽），但這些氧化劑會(huì)使廢水的 COD和毒性有所提高。NO3 5SOsNa3KH,i&P J8-l T *3. S -L(2)硝基化合物的氨基化硝基氨基化主要用于硝基蒽醌合成氨基蒽醌。t ? N6I)如果氨基化過(guò)程中亞硝酸銨大量積累，干燥受熱會(huì)有爆炸危險(xiǎn)，為防止事故，可采用過(guò) 量氨水，出料后用水沖洗反應(yīng)器。堿性介質(zhì)中，當(dāng)苯系化合物中至少存在兩個(gè)硝基，萘系化合物中至少有