4-氯-2-氨基苯酚-6-磺酸是一种重要的中间体,其合成与应用在有机化学领域具有广泛的研究价值。
背景:4-氯-2-氨基苯酚-6-磺酸是一些偶氮染料的重要中间体。由于其分子结构中有一个亲水基团 HSO3-,所以,由其合成的偶氮染料水溶性好。近年来,我国对高档偶氮染料的需求量日益增长,因而这一重要中间体的耗用量也日趋增加。
合成:
(1)方法一:以 4-氯-2-硝基苯酚为原料,用亚硫酸氢钠同时进行磺化和还原,这种反应常用于硝基苯酚类。据报道,用1摩尔4-氯-2-硝基苯酚与5摩尔亚硫酸氢钠混合,回流三个半小时,得率 68.6%。
(2)方法二:4-氯-2-氨基苯酚直接磺化。方法较为简便,但因磺化时原料容易碳化,致使产品不纯,后处理也很困难,且得率较低。如能解决原料碳化问题,提高收率,产品的成本必然比许多方法低。
薛金根等人对方法二进行了改进:分两步进行,第一步是放热反应,即原料4-氯-2-氨基苯酚与浓硫酸混合时,首先放出热量、反应釜内温度升度,此时易致4-氯-2-氨基苯酚碳化,反应液呈黑色。为了避免碳化,采用低温加料。首先将浓硫酸放入反应釜进行冷冻,冷至-5-15℃时,再在搅拌下慢慢加入4-氯-2-氨基苯酚。加入速度以控制反应温度在上述范围内为限。在低温下,4-氯-2-氨基苯酚与硫酸生成硫酸盐,并溶解于硫酸中,溶液呈深紫色。4-氯-2-氨基苯酚加完后,立即停止冷冻,并使反应釜内温慢慢上升至室温。
第二步是吸热反应,反应时需要供给热能。当反应釜内温达到室温时,再慢慢加热使内温达100℃以上。由于温度升高,磺化时产生的水不断被蒸发,有利于正向反应的进行。反应液由深紫色逐渐变成深蓝色。最后加热至150~170℃,并保持半小时。停止加热,冷却至100℃时,小心地倒入冰水中,进行水解(一直保持有冰块),即有白色沉淀析出,溶液呈粉红色。静置,过滤后得粗制品。再用适量水重结晶,即得微灰白色晶体,得率80%以上。
应用:制备酸性媒介黑P2B染料。4-氯-2-氨基苯酚-6-磺酸经重氮化在碱性条件下与1,5-萘二酚偶合,可制得酸性媒介黑P2B染料。具体步骤如下:
(1)4-氯-2-氨基苯酚-6-磺酸重氮化
在500 mL三口瓶中加200 mL水, 搅拌下加入35.5 g 100% 的4-氯-2-氨基苯酚-6-磺酸, 加入5.5 g 31%的盐酸, 加70 g冰降温后, 开始加入配好的亚硝酸钠溶液 (折百11.2 g) , 控制温度7 ℃以下, 加完亚硝酸钠溶液后在5~7 ℃反应45 min, 终点用淀粉-碘化钾试纸检验。到达终点后用氨基磺酸去除过量的亚硝酸, 过滤, 滤液准备偶合。
(2)1, 5-萘二酚成盐
在500 mL三口瓶中加150 mL水, 搅拌下加21 g片碱, 加50 g冰, 加24 g 100% 的1, 5-萘二酚, 在3~5 ℃反应10 min, 准备与重氮盐偶合。
(3)偶合
在1 000 mL三口瓶中加入1, 5-萘二酚成盐溶液, 加冰100 g, 搅拌下加盐50 g, 搅拌2 min, 然后一次性加入上述重氮液, 控制温度8~10 ℃, 反应40 min。
(4)酸化、升温析出
偶合反应完成后, 偶合液用布氏漏斗过滤, 滤饼用900 mL水洗涤, 滤液和洗水合并后, 用盐酸酸化到pH = 1~2, 抽滤, 滤饼在90 ℃烘干, 粉碎, 打样,即得产品。
参考文献:
[1]王瑾,贺业凯,高淑华. 酸性媒介黑P2B染料合成工艺 [J]. 辽宁化工, 2009, 38 (09): 613-616.
[2]薛金根. 4-氯-2-氨基苯酚-6-磺酸的研制 [J]. 江苏化工, 1987, (04): 45+50.