本文介绍了如何合成2-氰基-4-硝基苯胺的方法,希望能为相关研究提供新的思路。
背景:2-氰基-4-硝基苯胺(C7H5N3O2),在常温常压下呈淡黄色粉末,是一种重要的染料中间体。作为重氮基团的一部分,它可用于合成多种高温或中温分散染料,如分散红玉SE-GFL、分散大红S-FL、分散蓝SE-2R、分散艳紫S-R等;同时作为原料,可合成其他重要染料中间体,如2-氰基-4-硝基-6-溴苯胺、3-氨基-5-硝基-2,1-苯并异噻唑等。目前,工业生产2-氰基-4-硝基苯胺的方法是以2-氯苯甲腈(简称邻氯苯腈)为原料,通过硝化反应和氨化(氨解)反应制得。
合成:
1. 方法一:
以2-氯基-5-硝基苯甲腈为原料,以高浓度氨水作介质,控制反应温度在55-95℃,维持压力9-14kgf/cm 2 ,反应2-7小时,即得2-氰基-4-硝基苯胺。该方法中是以氨水作介质,使2-氯基-5-硝基苯甲腈会发生不同程度的水解,影响氨解产物纯度,且其没有提供2-氯基-5-硝基苯甲腈的制备工艺。
2. 方法二:
包括以下步骤:S1、将邻氯苯腈溶解在二氯乙烷中,作为微通道反应的第一物料,浓硫酸与浓硝酸混合物作为微通道反应的第二物料,第一物料与第二物料以特定的流量比同时进入微通道反应器中,出料经过水析,过滤等操作,得硝化中间体2-氯基-5-硝基苯甲腈,产物GC检测;S2、将步骤S1制备的中间体溶解在特定溶剂中,转移至高压反应釜中备用;S3、在高压釜中定量通入氨气,进行氨化反应;S4、将步骤S3中的混合物进行过滤,热回流打浆,干燥得成品2-氰基-4-硝基苯胺。
3. 方法三:
(1)硝化反应:将60g1,2-二氯乙烷加入250mL四口烧瓶中,开启搅拌,常温下慢慢滴入25g邻氯苯腈,等到邻氯苯腈全部溶解后,5℃下慢慢滴加13g硝酸和25g硫酸配成的混酸,约1小时滴毕;保持温度在10℃左右2小时,保温毕,慢慢加水90g,控制酸度值为22%,然后慢慢升温至45℃,搅拌1小时,然后在45℃的温度下静置分层,下层为1,2-二氯乙烷有机相,上层为无机相。下层用清水洗涤至中性(pH值为7左右),分离去除清水层,移入到500mL高压
釜待用。
(2)氨解反应:开启进氨阀,将8g液氨打入高压釜,开启搅拌,升温至150℃,压力控制在3.5MPa,保温4.5小时。反应毕,降温,氨气经系统压缩后回收制氨水,氨气回收后再减压蒸馏回收1,2-二氯乙烷,馏分静置分层,回收1,2-二氯乙烷,剩余物再经水洗、过滤、干燥,得到2-氰基-4-硝基苯胺。HPLC检测,纯度为98.34%,总收率为83.23%。
参考文献:
[1]浙江闰土股份有限公司,浙江闰土研究院有限公司. 2-氰基-4-硝基苯胺的合成方法. 2022-03-22.
准确测定2-氰基-4-硝基苯胺的含量对于质量控制和其在染料领域上的应用至关重要。
背景:2-氰基-4-硝基苯胺是分散染料中极其重要的中间体。以它为重氮组份合成的分散染料如分散红 SE—GFL,分散蓝 SE—2R,分散蓝KB—FS 等耐晒牢度好,色光鲜艳,热熔温度低。以邻氯甲苯为初始原料经氨氧化、硝化、胺化制备2-氰基-4-硝基苯胺工艺是国家科技攻关项目,成本低,但工艺复杂,质量控制较困难。该产品在国际市场上有很大的需求。因此,如何控制产品质量成为制约2-氰基-4-硝基苯胺在国际市场上竞争力的决定因素。
高效液相色谱法测定:
1. 方法一:
郭波等人介绍了一种全新的用高效液相色谱仪测定 2 -氰基 - 4-硝基苯胺的方法,克服了现有国家行业标准中同分异构体对检测结果准确度的影响 ,具有十分重要的意义。该方法专属性强,操作方便,测定准确,灵敏度高,可作为2-氰基-4-硝基苯胺的质量控制方法。具体如下:
(1)2-氰基-4-硝基苯胺标准品的制备
选择熔点高,外观色泽鲜艳的2-氰基-4-硝基苯胺工业品,以乙醇作溶剂用重结晶法提纯三次,然后置于真空干燥箱中,在80℃条件下真空干燥24 h,取出装瓶,保存在玻璃干燥器内.用液相色谱仪进行检测为单一峰,即可作为色谱仪分析用标准品。
(2)液相色谱仪检测条件的选择和确定
选用254 nm作为检测波长。进样体积选择10 μl,试样浓度选择2 mg/ml,实际进样量20 ng左右是最佳参数。采用C18色谱柱的效果最好,为保证色谱分离的效果,选用了大连化学物理研究所国家色谱研究中心研制的加长4 mm×250 mm SpherisorbC18色谱柱,固定相粒度为5 μm。研究结果表明,采用甲醇/水/三氯三氟乙烷=70/27/3的三元体系流动相,能取得最佳的色谱分离效果.水的比例不宜再提高过多,不然,会出现三者不能互溶的情况.配制好的流动相必须经超声波脱气,否则容易在吸滤头内产生气泡,导致检测结果不准确。流动相的流速选择为1.0 ml/min时效果最佳。
(3)标准溶液的配制
准确称取2-氰基-4-硝基苯胺标准品200 mg置于100 ml标定好的容量瓶中,先用2 ml二甲基甲酰胺溶解,再用甲醇稀释至刻度,此标准溶液的浓度为2 mg/ml。
(4)标准曲线的制作
将上述配制好的2-氰基-4-硝基苯胺标准溶液用移液管分别吸取1,2,4,6,8 ml分别置于10 ml的容量瓶中,用甲醇稀释至刻度,摇匀,依次分别进样检测.由C-R3A色谱数据处理机计算相应的标样峰面积值,绘制峰面积-进样量曲线,其线性方程为C=8.45642×10-4×A-2.07281。
相关系数为0.9999,式中:C为2-氰基-4-硝基苯胺的含量;A为色谱蜂面积。
(5)样品检测
准确称取50 mg左右的2-氰基-4-硝基苯胺工业品,先用2 ml二甲基甲酰胺溶解,再用甲醇稀释至刻度,摇匀,进样。由C-R3A色谱数据处理机计算出相应的色谱峰面积,并求得被测样品的含量。
2. 方法二:
王世宏等人报道了用高效液相色谱分析2-氰基-4-硝基苯胺含量的方法。用对-硝基苯胺为内标,分析波长340nm,定容溶液45%甲醇水。该方法比《中华人民共和国化工行业标准》HG2078-91规定的方法缩短操作时间三分之一,提高了分析精度,延长了色谱柱使用寿命,分析成本降低30%,所用试剂容易购买。
参考文献:
[1]郭波. 高效液相色谱仪测定2-氰基-4-硝基苯胺 [J]. 邵阳高等专科学校学报, 2001, (02): 116-118.
[2]王世宏,魏翠梅,周青叶. 2-氰基-4-硝基苯胺高效液相色谱分析方法的改进 [J]. 分析仪器, 1995, (04): 37-39.
[3]陈焕林. 2-氰基-4-硝基苯胺的高效液相色谱分析 [J]. 染料工业, 1986, (01): 19-23+59.
2-氰基-4-硝基苯胺是一种在有机合成、染料等领域广泛应用的重要中间体。
简述:2-氰基-4-硝基苯胺,英文名称:5-Nitroanthranilonitrile,CAS:17420-30-3,分子式:C7H5N3O2,外观与性状:橙色至棕色粉末,密度:1.41g/cm3,不溶于水,微溶于乙醇、丙酮中,溶于N,N-二甲基甲酰胺。
应用:
1. 合成7-氨基氯硝西泮
氯硝西泮属于苯二氮卓类药物,是一种抗惊厥药,其抗惊厥作用较地西泮或硝 西泮强5倍左右。氯硝西泮适用于控制和型癫痫,对失神小发作,婴儿痉挛、肌阵挛性和运动不能性发作疗效较好,是一种广谱抗癫痫药。
以2-氰基-4-硝基苯胺为原料,经氧化偶联、酰胺化、亲核取代反应、分子内Wittig反应、还原反应等过程实现了7-氨基氯硝西泮的化学合成,在反应完成后可以直接过滤淋洗即可得到产物,无需其他纯化,操作简便。
2. 在染料方面的应用:
(1)2-氰基-4-硝基苯胺是近几十年发展起来的要重染料中间体,主要用于制造分散染料。我国七十年代开始研究开发,湖南省湘潭市化工研究计设所和湘潭市染料化工厂合作,首先在国内以邻氯甲苯为原料经过氨氧化、硝化、胺化的工艺路线合成这一中间体取得成功,并投入工业化生产,已形成年产500吨的生产能力,这为我国开发含氰基分散染料奠定了良好基础。2-氰基-4-硝基苯胺作为分散染料中间体通用性很强,能合成多种分散染料品种。这类染料由于氨基邻位的吸电子基团氰基而具有独特的性能,它们不仅可以用于高温高压和热熔染色,还是快速分散染料的重要组成部份;而且还具备优良的全面牢度性能和染色性能,色泽鲜艳,色谱范围广,提升力高,上色率高以及较高的给色率等优点,是一类很有发展前途的染料。
世界各国大染料公司如赫司特、拜耳、帝国化学、山道士,汽巴一嘉基,住友,化药、三菱等都竞相开发生产这一类分散染料,已知结构的品种有几十只。 分散红有C.I.分散红72*、73*、82*、90、107、134、160、184、188、203 279、323等分散紫有C.I. 分散紫33*、40、55、63*、69、77等。分散蓝有C.I.分散蓝128*、148*、183、201、211、224*、225、257、266、268、287等
国内在开发和利用2-氰基-4-硝基苯胺制备分散染料方面进行了大量研究工作。例如,大连理工大学使用该化合物成功合成了十多种新型黄、橙、红、蓝等色谱分散染料。湘潭染料化工总厂在沈阳化工研究院的支持下,利用2-氰基-4-硝基苯胺开发并生产了四种分散染料,包括分散大红S-FL、分散红玉SE-GFL、分散红BBL和分散蓝SE-2R。
参考文献:
[1]杜鸿雁,杨磊,任昕昕等. 氯硝西泮及其代谢产物7-氨基氯硝西泮的化学合成 [J]. 合成化学, 2022, 30 (03): 233-236. DOI:10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.21172.
[2]刘武松. 2-氰基-4-硝基苯胺在分散染料中的应用 [J]. 染料工业, 1989, (02): 38-39+28.
2-氰基-4-硝基苯胺(邻腈对硝基苯胺)是近二十年发展起来的重要染料中间体,其分子式为C7H5O2N3,分子量为163.14,性状为黄色均匀粉末。有关实验表明,该化合物不溶于水,微溶于乙醇、丙酮中,可溶于N,N-二甲基甲酰胺,主要用于合成分散染料[1]。此外,2-氰基-4-硝基苯胺还可用于其他有机合成,以其为原料合成3-氨基-5-硝基-2,1-苯并异噻唑,并使之与α-萘酚偶联可以得到2-[3-(5-硝基苯并异噻唑)偶氮]-α-萘酚(5-NO2-BPAN)[2]。
关于2-氰基-4-硝基苯胺的合成方法,见于文献的合成方法主要包括以下步骤:
(1)硝化步骤:将邻氯苯腈溶解在有机溶剂中,在混酸的存在下进行硝化反应,得到硝化产物,所述硝化产物中包含有2-氯基-5-硝基苯甲腈;
(2)混合步骤:将所述硝化产物与无机溶剂混合后,得到混合产物;
(3)分离步骤:对所述混合产物进行静置分层,获取有机相;
(4)氨解步骤:在所述有机相中通入液氨和/或氨气,进行氨解反应,得到氨解产物,所述氨解产物中包含有2-氰基-4-硝基苯胺。
上述合成方法能够节省大量的硫酸,且所使用的有机溶剂在反应结束后可回收重复使用。进一步,该方法可以保证2-氯基-5-硝基苯甲腈不带水,确保氨解反应过程中氰基不发生水解[3]。
采用单扫描示波极谱法测定2-氰基-4-硝基苯胺。最佳底液条件为0.1mol/LNaOH,5%乙醇。导数峰电位-0.76V(vs.SCE)。检出下限为5μg/L,工作曲线至少在0~60mg/L浓度范围内可用于实际样品的测定。常见的离子对测定不产生干扰。用本法测定了多种样品和生产过程中的中间产品,效果良好[4].
用对硝基苯胺为内标,分析波长340nm,定容溶液45%甲醇-水进行高效液相检测的方法比《中华人民共和国化工行业标准》 HG2078-91规定的方法缩短操作时间三分之一,提高了分析精度,延长了色谱柱使用寿命,分析成本降低30%,所用试剂容易购买[5].
[1]刘武松.2-氰基-4-硝基苯胺在分散染料中的应用[J].染料工业, 1989(2):38-39.
[2]章汝平,何立芳.2-[3-(5-硝基苯并异噻唑)偶氮]-α-萘酚的合成,结构和性质研究[J].长沙电力学院学报(自然科学版), 2003(004):018.
[3]何江伟,丁兴成,陈清,等.2-氰基-4-硝基苯胺的合成方法:CN202111665754.5[P].CN202111665754.5.
[4]孟凡昌,徐崇文.示波极谱法测定2-氰基-4-硝基苯胺[J].染料工业, 1994, 31(4):2.DOI:CNKI:SUN:GONG.0.1994-04-007.
[5]王世宏,魏翠梅,周青叶.2-氰基-4-硝基苯胺高效液相色谱分析方法的改进[J].分析仪器, 1995(4):3.DOI:CNKI:SUN:FXYQ.0.1995-04-010.
2-氰基-4-硝基苯胺是一种重要的染料中间体,具有化学名邻腈对硝基苯胺,分子式C7H5O2N3,分子量163.14,CAS号17420-30-3。它呈黄色均匀粉末状,不溶于水,微溶于乙醇和丙酮,溶于N,N-二甲基甲酰胺。主要用于合成分散染料。
2-氰基-4-硝基苯胺作为重氮组分,可以合成多种高温或中温分散染料,如分散红玉SE-GFL、分散大红S-FL、分散蓝SE-2R、分散艳紫S-R等。它还可以作为合成其他重要染料中间体的原料,如2-氰基-4-硝基-6-溴苯胺、3-氨基-5-硝基-2,1-苯并异噻唑等。目前,工业生产2-氰基-4-硝基苯胺的方法是以2-氯苯甲腈(邻氯苯腈)为原料,通过硝化反应和氨解反应制得。
硝化反应是合成2-氰基-4-硝基苯胺的关键步骤。首先,在四口烧瓶中加入1,2-二氯乙烷和邻氯苯腈,然后滴加硝酸和硫酸配成的混酸,控制温度和时间,最后加水调节酸度。氨解反应是在高压釜中进行的,通过加入液氨和控制温度和压力,最终得到2-氰基-4-硝基苯胺。
参考文献:
[1] 浙江闰土股份有限公司,浙江闰土研究院有限公司. 2-氰基-4-硝基苯胺的合成方法:CN202111665754.5[P]. 2022-03-22.
[2] 孝感华越机电科技有限公司. 一种2-氰基-4-硝基苯胺的合成工艺:CN201510963399.8[P]. 2016-03-23.