Способ получения 2,4,6-трихлор-3,5-динитроанилина

Изобретение относится к усовершенствованию способа получения 2,4,6-трихлор-3,5-динитроанилина, применяемого в синтезе красителей и взрывчатых веществ. Способ получения заключается в хлорировании 3,5-динитроанилина в среде концентрированной соляной кислоты хлором, образующимся при действии перекиси водорода на соляную кислоту, с подъемом температуры от 20 до 80°С в присутствии инертного к действию хлора органического растворителя из класса предельных углеводородов. Данный способ позволяет получать 2,4,6-трихлор-3,5-динитроанилин чистотой 98,5÷99,0% с выходом 95,4÷96,9%.

 

Изобретение относится к органическому синтезу, в частности к способу получения 2,4,6-трихлор-3,5-динитроанилина, который применяется в технологии получения красителей и взрывчатых веществ.

Известен способ получения 2,4,6-трихлор-3,5-динитроанилина путем хлорирования 3,5-динитроанилина (ДНА) хлором, образующимся при действии перекиси водорода на концентрированную соляную кислоту в среде уксусной кислоты [J.Jens Wolff, Frank Gredel, Thomas Oeser and all., Chem. Europ. J., 5, 1, 1999, p.29-38], который принят нами за прототип. По прототипу 5,494 г ДНА растворяют в смеси 130 мл уксусной кислоты и 85 мл концентрированной соляной кислоты, при температуре 10÷16°С приливают 43 мл 30% перекиси водорода. После самопроизвольного подъема температуры до 32°С и окончания экзотермической реакции продукт фильтруют и получают 7,539 г (87,7%) 2,4,6-трихлор-3,5-динитроанилина (ТХДНА), который после кристаллизации из смеси толуола и гептана имеет температуру плавления 229,5÷231,5°С.

При проверке данного метода был получен ТХДНА с выходом 84,5%. По данным высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) чистота продукта после синтеза составляет 94÷95%. Основной примесью в продукте (˜5%) является 2,6-дихлор-3,5-динитроанилин (ДХДНА). При увеличении загрузки исходных компонентов в 5 раз наблюдается труднорегулируемая экзотермическая реакция, и выход целевого продукта снижается до 70%. Кроме того, в маточниках методом ВЭЖХ было определено значительное количество продукта хлорирования уксусной кислоты - хлоруксусная кислота.

К недостаткам прототипа относятся:

- использование большого количества дорогого и реакционноспособного органического растворителя - уксусной кислоты, которая в процессе реакции также хлорируется;

- невозможность получения продукта в больших количествах из-за труднорегулируемой экзотермической реакции хлорирования;

- низкий выход продукта;

- для получения чистого продукта требуется его кристаллизация из органического растворителя.

Технической задачей изобретения является разработка способа получения ТХДНА, лишенного вышеперечисленных недостатков.

Технический результат достигается хлорированием 3,5-динитроанилина хлором, образующимся при действии перекиси водорода на концентрированную соляную кислоту, с подъемом температуры от 20 до 80°С в присутствии дешевого и инертного к действию хлора органического растворителя из класса предельных углеводородов (петролейного эфира, гептана).

Нами было экспериментально установлено, что проведение хлорирования ДНА без органического растворителя приводит к ухудшению качества целевого продукта. При этом содержание основного вещества в продукте составляет 75÷85%, и основной примесью ТХДНА является ДХДНА - 15÷25% (ВЭЖХ).

Роль органического растворителя сводится к увеличению смачиваемости и растворимости промежуточных продуктов хлорирования ДНА - 2-хлор-3,5-динитроанилина и 2,6-дихлор-3,5-динитроанилина, что способствует дохлорированию их до ТХДНА.

Хлорирование ДНА в концентрированной соляной кислоте в присутствии органического растворителя при повышении температуры от 20 до 80°С позволяет получать целевой продукт в промышленном масштабе чистотой 98,5÷99,0% с выходом 95,4÷96,9%.

Способ получения 2,4,6-трихлор-3,5-динитроанилина иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1.

Хлорирование ДНА проводят на установке, состоящей из реактора (объем 1,0 л) с интенсивным перемешиванием, снабженного термометром, дозировочной воронкой и обратным холодильником.

В реактор загружают 600 мл концентрированной соляной кислоты и при перемешивании дозируют 30 г ДНА. Суспензию выдерживают при температуре 20÷25°C до полного растворения продукта, добавляют 10 мл петролейного эфира (t_кип=70÷100°С) и дозируют 240 мл 50% перекиси водорода с постепенным подъемом температуры от 20 до 80°С. По окончании дозировки перекиси водорода обратный холодильник заменяют на прямой, и реакционную массу выдерживают в течение 30-40 мин при температуре 90÷95°С, параллельно отгоняя часть растворителя. Затем суспензию охлаждают до температуры 20÷25°С и фильтруют ТХДНА. Выход продукта составляет 44,81 г (95,4%), чистота - 98,5÷99% (ВЭЖХ). Т_пл=229÷230°С.

Пример 2.

Хлорирование ДНА проводят аналогично примеру 1, используя вместо петролейного эфира гептан.

Выход продукта составляет 45,53 г (96,9%), чистота - 98,5÷99% (ВЭЖХ), Т_пл=229÷230°С.

Пример 3.

Хлорирование ДНА проводят аналогично примеру 1, используя 500 мл концентрированной соляной кислоты.

Выход продукта составляет 45,33 г (96,5%), чистота - 98,5÷99,0% (ВЭЖХ). T_пл=229÷230°C.

Способ получения 2,4,6-трихлор-3,5-динитроанилина путем хлорирования 3,5-динитроанилина в среде концентрированной соляной кислоты хлором, образующимся при действии перекиси водорода на концентрированную соляную кислоту, отличающийся тем, что хлорирование проводят с подъемом температуры от 20 до 80°С в присутствии инертного к действию хлора органического растворителя из класса предельных углеводородов, предпочтительно петролейного эфира или гептана.