液相催化氢化法制备溴代苯胺的工艺研究

论文摘要

溴代苯胺是一类用途非常广泛的精细化学品中间体。目前合成溴代苯胺的主要路线是传统的化学还原法,本文针对传统合成溴代苯胺方法中的缺点,对其合成路线和工艺做了改进,并着重讨论了液相催化氢化法制各溴代苯胺的工艺。在此基础上研究了对溴苯胺、邻溴苯胺和间溴苯胺的液相催化氢化制备工艺。实验中考察了溶剂、W-4型Raney-Ni催化剂、助催化剂（脱溴抑制剂）、温度、压力、搅拌速度、物料配比以及催化剂的套用等对反应的影响,确定了最佳工艺条件。 在以甲醇为溶剂,W-4型Raney-Ni为催化剂,双氰胺为助催化剂的催化氢化条件下,依据单因素分析法得到加压液相催化氢化对溴硝基苯的最佳反应条件为:对溴硝基苯40g,甲醇185ml,Raney-Ni催化剂4.0g,双氰胺0.8g,反应温度70℃,压力1.2MPa,反应时间7.0h,收率可达到87.0%以上,纯度可达到99.0%以上,对溴硝基苯的转化率可达99.5%以上。 在以甲醇为溶剂,W-4型Raney-Ni为催化剂,双氰胺为助催化剂的催化氢化条件下,依据正交实验得到加压液相催化氢化邻溴硝基苯的最佳反应条件为:邻溴硝基苯35g,甲醇185ml,Raney-Ni催化剂4.5g,双氰胺0.8g,反应温度70℃,反应时间7.5h,收率可以达到75.0%以上,纯度达到99.0%以上,邻溴硝基苯的转化率可达94.5%以上。 在以甲醇为溶剂,W-4型Raney-Ni为催化剂,氢氧化钙为助催化剂的催化氢化条件下,依据正交实验得到加压液相催化氢化间溴硝基苯的最佳反应条件为:间溴硝基苯40g,甲醇185ml,Raney-Ni催化剂4.0g,氢氧化钙助催化剂0.6g,反应温度80℃,反应时间6.0h,收率可以达到86.0%以上,纯度可以达到99.0%以上,间溴硝基苯的转化率可达99.5%以上。 本课题对反应中的副反应进行了研究与探讨,对反应中的催化剂,溶剂实现了循环利用,减少了三废污染,为产品的工业化提供了有用的实验数据。

论文目录

• 前言
• 1 文献综述
• 1.1 催化加氢工艺
• 1.1.1 液相催化加氢
• 1.1.2 非均相催化加氢
• 1.2 加氢还原催化剂
• 1.2.1 加氢还原催化剂分类及性质
• 1.2.2 加氢助催化剂
• 1.3 分子氢的活化
• 1.4 催化氢化和硝基物加氢的反应过程
• 1.4.1 催化氢化的基本历程
• 1.4.2 硝基物加氢反应历程
• 1.5 还原卤代芳香硝基物的各种方法及其优缺点
• 1.5.1 电解质存在下的金属还原法
• 1.5.2 硫化碱还原法
• 1.5.3 肼还原法
• 1.5.4 催化加氢还原法
• 1.5.4.1 非均相催化加氢还原法
• 1.5.4.2 均相加氢还原法
• 1.5.5 催化还原新方法
• 1.6 溴代苯胺
• 1.6.1 对溴苯胺
• 1.6.1.1 对溴苯胺的物性
• 1.6.1.2 对溴苯胺的用途
• 1.6.2 邻溴苯胺
• 1.6.2.1 邻溴苯胺的物性
• 1.6.2.2 邻溴苯胺的用途
• 1.6.3 间溴苯胺
• 1.6.3.1 间溴苯胺的物性
• 1.6.3.2 间溴苯胺的用途
• 1.7 合成路线
• 1.7.1 溴代苯胺的传统合成路线
• 1.7.2 本文设计的合成路线
• 1.7.2.1 对、邻溴代苯胺的合成路线
• 1.7.2.2 间溴苯胺的合成路线
• 2 实验部分
• 2.1 实验药品及主要仪器设备
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 主要仪器设备
• 2.2 溴代硝基苯的合成
• 2.2.1 对、邻溴硝基苯的合成
• 2.2.1.1 反应的化学方程式
• 2.2.1.2 对、邻溴硝基苯制备工艺流程图
• 2.2.1.3 实验操作
• 2.2.2 间溴硝基苯的合成
• 2.2.2.1 反应的化学方程式
• 2.2.2.2 间溴硝基苯制备工艺流程图
• 2.2.2.3 实验操作
• 2.3 催化剂的制备
• 2.4 对溴苯胺的合成实验
• 2.4.1 反应的化学方程式
• 2.4.2 对溴苯胺的制备工艺流程图
• 2.4.3 实验过程
• 2.5 邻溴苯胺的合成实验
• 2.5.1 反应的化学方程式
• 2.5.2 邻溴苯胺的制备工艺流程图
• 2.5.3 实验过程
• 2.6 间溴苯胺的合成实验
• 2.6.1 反应的化学方程式
• 2.6.2 间溴苯胺的制备工艺流程图
• 2.6.3 实验过程
• 3 结果与讨论
• 3.1 溴代硝基苯精制实验结果与讨论
• 3.1.1 水洗对对溴硝基苯纯度的影响
• 3.1.2 重结晶对邻溴硝基苯纯度的影响
• 3.1.3 重结晶对间溴硝基苯纯度的影响
• 3.2 对溴苯胺实验结果与讨论
• 3.2.1 溶剂对反应的影响
• 3.2.2 氢传质对反应的影响
• 3.2.3 催化剂对反应的影响
• 3.2.4 助催化剂对反应的影响
• 3.2.5 溶剂量对反应的影响
• 3.2.6 反应温度的影响
• 3.2.7 反应时间的影响
• 3.2.8 其它因素对反应的影响
• 3.2.9 较优条件的重复性实验
• 3.2.10 催化剂的套用
• 3.3 邻溴苯胺的结果与讨论
• 3.3.1 反应温度的影响
• 3.3.2 催化剂用量的影响
• 3.3.3 反应物浓度的影响
• 3.3.4 氢气压力的影响
• 3.3.5 交实验
• 3.3.6 重复性实验
• 3.4 间溴苯胺的实验结果与讨论
• 3.4.1 助催化剂对反应的影响
• 3.4.2 助催化剂用量对反应的影响
• 3.4.3 正交实验确定优化条件
• 3.4.4 重复性实验
• 3.5 可能的反应机理
• 3.5.1 加氢催化过程可能的反应机理
• 3.5.2 脱卤副反应过程可能的反应机理
• 3.6 反应中三废的处理
• 4.产品分析
• 4.1 催化剂的表征
• 4.2 对溴苯胺的分析
• 4.2.1 对溴苯胺的结构分析
• 4.2.2 对溴苯胺的定量分析
• 4.3 邻溴苯胺的分析
• 4.3.1 邻溴苯胺的结构分析
• 4.3.2 邻溴苯胺的定量分析
• 4.4 间溴苯胺的分析
• 4.4.1 间溴苯胺的结构分析
• 4.4.2 间溴苯胺的定量分析
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文
• 附图1
• 附图2
• 附图3