Page 199 - 精细化工2020年第2期

第 2 期 袁晋亭，等: N,N-二正丁基间氨基苯酚的合成工艺优化 ·401·

基的质子化导致的亲核活性的降低，进而更好地推
动反应的进行。经过以上优化，产物 N,N-二正丁基
间氨基苯酚的收率最高可达到 96.7%，此时反应溶
液的 pH 为 6.8。研究还发现，缚酸剂的加入速度对
控制反应液的 pH 也有重要影响，通过控制碱液的
加入速度，能够更充分地发挥缚酸剂在反应体系中
的中和作用，并有效抑制羟基脱质子变为酚氧负离
子。研究发现，当反应温度在 105~110 ℃时，控制
碱液加入速度为 0.75 mL/min，反应溶液的 pH 能够
被控制在 6.5~6.8，此时间氨基苯酚的转化率最高，
图 3 反应体系压力对 N,N-二正丁基间氨基苯酚收率和
而且副产物间氨基苯酚上酚羟基发生取代反应的副 选择性的影响
产物 N-正丁基间氨基苯丁醚和 N,N-二正丁基间氨 Fig. 3 Effect of reaction pressure on the yield and selectivity
基苯丁醚最低（≤2%）。当反应液 pH 低于 6.5 时， of N,N-dibutyl-m- aminophenol

酸性过强，氨基被质子化严重，反应几乎无法进行。
最终优化的实验工艺条件如下：n(间氨基苯
2.5 压力对反应的影响
酚)∶n(氯代正丁烷)∶n(碘化亚铜)为 1∶2∶0.06，
由于原料氯代正丁烷的沸点较低，即使加热器
使用氢氧化钠和碳酸钠的混合碱液体系，控制碱液
温度超过氯代正丁烷的沸点温度和水的沸点温度，
的滴加速度从而保持反应溶液 pH 在 6.5~6.8，反应
对提高反应溶液的温度已没有作用，只是造成更多
时间为 6.0~6.5 h，反应温度为 105~110 ℃，反应体
的氯代正丁烷汽化。氯代正丁烷汽化离开反应溶液
系压力为 0.2~0.5 MPa。此时，产品收率最高达
体系，对间氨基苯酚与氯代正丁烷的液相亲核取代
96.7%，同时目标产物 N,N-二丁基间氨基苯酚的选
反应是不利的。通过控制反应体系中气体压力，适
择性达到 98.5%。
当降低反应体系的温度下，也可以确保反应完成，
2.6 反应机理
从而解决文献报道极高压、过高温度反应体系中，
在文献 [6-13] 和研究结果的基础上，作者提出了
容易造成少量氯正丁烷烃气体泄漏损失的问题。所
一个可能的机理过程：首先，部分氯代正丁烷的氯
以，在反应釜中通过控制合适压力，有效地将氯代
被碘化亚酮中的碘取代，转化为微量的更容易发生
正丁烷压入到水溶剂，进而更有效促进反应的进行。
亲核取代反应的碘代正丁烷和氯化亚铜；碘代正丁
研究反应釜内压力对反应的影响，结果如图 3
烷直接与间氨基苯酚的氨基发生亲核取代反应，生
所示，收率数据源自反应处理后计算结果，选择性
成中间产物 N-正丁基间氨基苯酚；中间产物 N-正丁
数据源自对反应液取样的液相色谱峰面积计算结
基间氨基苯酚分子中的氨基的亲核性得到增强，再
果。研究发现，在碳酸钠+氢氧化钠混合碱体系中，
与碘代正丁烷反应，生成 N,N-二正丁基间氨基苯酚
碘化亚酮催化下，当反应体系压力为 0.2~0.5 MPa
[6]
目标产物。依据强酸制弱酸的原则 ，反应体系中
时，N,N-二正丁基间氨基苯酚的收率为 99.5%，此
生成的碘离子和氯化亚铜反应生成碘化亚铜继续催
条件下 N,N-二正丁基间氨基苯酚的选择性为 96.2%。
化反应，完成整个催化循环。反应产生的质子酸被
当压力低于 0.2 MPa 时，N,N-二正丁基间氨基苯酚
缚酸剂碱中和，拉动反应的进行。采用碳酸钠和氢
的收率低于 99%，这是由于压力较低时液面上部分
氧化钠的缓冲溶液体系，并控制反应体系的压力，
氯代正丁烷无法进入液相体系再参与反应，少部分
实现了氨基和酚羟基两个亲核基团的选择性反应。
氨基无法继续反应。当压力大于 0.5 MPa 时，N,N-
二正丁基间氨基苯酚的收率也有所降低，反应对 3 结论
N,N-二正丁基间氨基苯酚的选择性降低至 92.4%，
这是因为反应体系压力过高导致间氨基苯酚的羟基 本文改进了以间氨基苯酚和氯代正丁烷为原
发生烷基化反应，从而降低了主产物的收率。另外， 料，水为溶剂，制备 N,N-二正丁基间氨基苯酚的工
在反应体系中，缚酸剂碳酸钠和氢氧化钠碱液中和 艺。通过调控滴加缓冲溶液和控制反应体系压力两
氯化氢促进反应的进行，中和反应产物碳酸分解产 种调控手段，实现了间氨基苯酚分子中氨基和酚羟
生的 CO 2 再次返回到反应溶液中，结合调控碱液滴 基两个亲核基团中氨基的高选择性亲核取代反应。
加速度实现对反应液的弱碱性缓冲溶液环境的调 当 n(间氨基苯酚)∶n(氯代正丁烷)∶n(碘化亚铜)=
控，pH 保持在 6.5~6.8，从而在整个反应体系实现 1∶2∶0.06，使用氢氧化钠和碳酸钠混合碱为缓冲
了氨基和酚羟基的选择性反应。 溶液，调控碱液滴加速度为 0.75 mL/min，保持反应