專利名稱：從硝基苯直接合成對乙酰氨基苯酚的工藝的制作方法
技術領域：
本發明的技術方案屬于有機化學領域，具體地說是一種從硝基苯直接合成對乙酰
氨基酚的工藝。
背景技術：
對乙酰氨基酚(簡稱APAP)是一種優良的解熱鎮痛藥，也是合成多種其它藥物的中間體。工業上對乙酰氨基酚多由對氨基苯酚與醋酸或酸酐經酰化制得。根據對氨基苯酚和對乙酰氨基酚的制備是否需要獨立進行而分為一步法和兩步法。兩步法生產過程中，原料還原生成對氨基苯酚與對氨基苯酚酰化生成對乙酰氨基酚的反應分別獨立進行，由于對氨基苯酚在生產、運輸及貯運過程中極易氧化變色，因此在制備對乙酰氨基酚時必須對對氨基苯酚進行精制，才能生產出符合藥典標準的對乙酰氨基酚原藥。不僅工藝過程復雜，能耗大，而且對氨基苯酚精制與提純過程中損失較大，導致產品的總收率降低。一步法合成對乙酰氨基酚，將還原與酰化合并在同一個反應器中進行，反應生成的對氨基苯酚隨即酰化為對乙酰氨基酚，不僅降低了生產能耗，且避免了貯運過程對氨基苯酚的氧化問題。目前一步法合成對乙酰氨基酚多以對硝基苯酚為原料，雖可實現對乙酰氨基酚的直接合成，但原料成本較高，經濟上不合算。硝基苯是大宗化工原料，以其為起始原料生產對氨基苯酚進而進行對乙酰氨基酚的生產具有非常明顯的原料優勢。工業上由硝基苯加氫合成對氨基苯酚通常以鉬、銠、鈀等貴金屬為催化劑，于10 20%的硫酸溶液中進行。由于反應在硫酸溶液中進行，生成的對氨基苯酚及副產物苯胺均以硫酸鹽的形式存在，這就使得在加氫反應液中直接進行酰化反應具有一定的困難。專利GB1469099公開了一種對對氨基苯酚及苯胺的硫酸鹽混合溶液進行酰化合成APAP的方法，首先要用氨調節pH到5左右，然后用蒸餾法除去苯胺，最后在20°C用醋酐酰化，同時用氨維持pH在5，可得含量為95%的APAP。因此，對于硫酸溶液中進行的硝基苯加氫合成對氨基苯酚反應過程，為進行后續的酰化過程，需要用大量的氨水對反應液進行中和處理，導致生產過程廢液量大，工藝復雜。本發明提供了一種從硝基苯催化加氫直接酰化合成對乙酰氨基酚的工藝，反應在中性的微量金屬鹽溶液中進行，加氫反應后的溶液經簡單的蒸發處理分離出苯胺和部分水后，即可直接加入酰化劑進行酰化反應，得到對乙酰氨基酚，生產過程無廢液、廢渣排放。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是:提供從硝基苯直接合成對乙酰氨基酚的工藝，該工藝能夠在中性的微量金屬鹽溶液中從硝基苯催化加氫直接制備對乙酰氨基酚，工藝簡單，產品收率高，生產過程無廢液、廢渣排放。本發明解決該技術問題所采用的技術方案是:一種從硝基苯直接合成對乙酰氨基 苯酚的工藝，該工藝是在中性的金屬鹽溶液中從硝基苯直接合成對乙酰氨基酚，包括如下步驟:
第一步，將路易斯酸金屬鹽、負載型金屬Pt催化劑、助催化劑、硝基苯、表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨和溶劑水放入高壓反應釜中，其質量配比為路易斯酸金屬鹽:催化劑:助催化劑:硝基苯:十六烷基三甲基溴化銨:水=0.01 0.49: 0.01
0.3: 0.01 0.3:1 5: 0.01: 50 ；第二步，在上述高壓反應釜中，以N2置換空氣8 12分鐘后，通入H2，至氫氣分壓為0.1 2.0MPa,反應溫度為80 200°C，反應I 10小時，使硝基苯轉化為對氨基苯酚；第三步，第二步的反應結束后，趁熱將反應液過濾；第四步，濾出的反應液經減壓蒸餾蒸出副產物苯胺和部分水；第五步，將第四步分離出苯胺的反應液冷卻至30 50°C，加入酰化劑乙酐，乙酐與第一步加入反應器中硝基苯的摩爾比為0.5 1.0:，反應0.2 I小時。第六步，將第五步得到的反應液進行濃縮至體積為第一步加入水體積的的30% 40%，并冷卻至0°C 5°C，析出結晶，過濾，得到的結晶即為對乙酰氨基酚。上面所述的負載型金屬Pt 催化劑為 Pt/C、Pt/Si02、Pt/Al203、Me-Pt/C、Me-Pt/Si02或Me-PVAl2O3，其中Pt負載量為0.01% 3%，第二金屬Me與Pt的摩爾比為Me:Pt=0.01 5:1。所加入的第二金屬Me為Mg、Ba或Pb。所述的路易斯酸金屬鹽為硫酸鋅、氯化鋅或硝酸鋅。所述的助催化劑為乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸鋅鈉和Zn/Si02中的一種。
本發明的有益效果是:本發明從硝基苯催化加氫直接合成對乙酰氨基酚的工藝，是在中性的微量金屬鹽溶液中進行反應，當金屬鹽溶液濃度低于5mmol/L時，對乙酰氨基苯酚收率仍然可以達到70%以上。由于反應液中金屬離子濃度低，第一步加氫生成的對氨基苯酚反應液能夠通過簡單的蒸餾過程分離出副產物苯胺，反應液無須進行中和和對氨基苯酚的結晶分離過程，即可直接進行酰化反應合成對乙酰氨基酚，簡化了對乙酰氨基酚的生產工藝，產品收率高，有效降低了能耗和生產成本。由于反應過程無需以氨水調節溶液的pH值，分離出對乙酰氨基酚的結晶母液可重新在加氫反應中循環使用，避免了廢液的排放。
具體實施例方式下面以實施例進一步說明本發明，實施例僅用于詳細說明本發明，并不視為對本發明權利要求保護范圍的限制。實施例1第一步，將0.04g硫酸鋅、0.1g Pt負載量為0.1%的Pt/Si02催化劑、2g硝基苯、
0.0lg十六烷基三甲基溴化銨、0.05g助催化劑乙二胺四乙酸和50ml水放入高壓反應釜中，其中鋅離子濃度為4.9mmol/L ；第二步，在上述高壓反應釜中，以N2置換空氣8 12分鐘后，加熱至180°C通入H2,至氫氣分壓為1.0MPa,反應6小時，使硝基苯轉化為對氨基苯酚；第三步，第二步的反應結束后，趁熱將反應液過濾，分離固相催化劑與反應液；第四步，濾出的反應液于40 100°C，0.05 0.1MPa壓力下蒸餾，蒸出副產物苯胺和部分水；第五步，將第四步分離出苯胺的反應液冷卻至30 50°C，加入酰化劑乙酐，乙酐與第一步加入反應器中硝基苯的摩爾比為1.0:1.0,反應0.5小時；第六步，將第五步得到的反應液進行蒸發濃縮至反應液體積為15ml，冷卻至(TC 5°C，析出結晶，過濾，得到的結晶即為對乙酰氨基酚，對乙酰氨基酚的收率為72%。結晶母液返回反應釜循環使用。實施例2第一步，將0.49g硝酸鋅、0.1g Pt負載量為0.3%的Pt/Al203催化劑、2g硝基苯、
0.1g助催化劑乙二胺四乙酸、0.0lg十六烷基三甲基溴化銨和50ml水放入高壓反應釜中；第二步，在上述高壓反應釜中，以N2置換空氣8 12分鐘后，加熱至200°C通入H2,至氫氣分壓為0.1MPa,反應8小時，使硝基苯轉化為對氨基苯酚；第三步，第二步的反應結束后，趁熱將反應液過濾，分離固相催化劑與反應液；第四步，濾出的反應液于40 100°C，0.05 0.1MPa壓力下蒸餾，蒸出副產物苯胺和部分水；第五步，將第四步分離出苯胺的反應液冷卻至30 50°C，加入酰化劑乙酐，乙酐與第一步加入反應器中硝基苯的摩爾比為1.0:1.0,反應0.5小時；第六步，將第五步得到的反應液進行蒸發濃縮至反應液體積為15ml，冷卻至(TC 5°C，析出結晶，過濾，得到的結晶即為對乙酰氨基酚，對乙酰氨基酚的收率為75%。結晶母液返回反應釜循環使用。
實施例3第一步，將0.0lg硫酸鋅、0.3g Pt負載量為0.01%的Pt/C催化劑、0.1g助催化劑乙二胺四乙酸、Ig硝基苯、0.0lg十六烷基三甲基溴化銨和50ml水放入高壓反應釜中；第二步，在上述高壓反應釜中，以N2置換空氣8 12分鐘后，加熱至80°C通入H2,至氫氣分壓為2.0MPa,反應5小時，使硝基苯轉化為對氨基苯酚；第三步，第二步的反應結束后，趁熱將反應液過濾，分離固相催化劑與反應液；第四步，濾出的反應液于40 100°C，0.05 0.1MPa壓力下蒸餾，蒸出副產物苯胺和部分水；第五步，將第四步分離出苯胺的反應液冷卻至30 50°C，加入酰化劑乙酐，乙酐與第一步加入反應器中硝基苯的摩爾比為0.5:1.0,反應0.2小時；第六步，將第五步得到的反應液進行蒸發濃縮至反應液體積為15ml，冷卻至(TC 5°C，析出結晶，過濾，得到的結晶即為對乙酰氨基酚，對乙酰氨基酚的收率為32%。結晶母液返回反應釜循環使用。實施例4第一步，將0.02g氯化鋅、0.0lg Pt負載量為3%，Ba/Pt摩爾比為5:1的Ba-Pt/Al2O3催化劑、5g硝基苯、0.0lg十六烷基三甲基溴化銨、0.05g乙二胺四乙酸鋅鈉和50ml水放入高壓反應釜中；第二步，在上述高壓反應釜中，以N2置換空氣8 12分鐘后，加熱至180°C通入H2，至氫氣分壓為0.5MPa，反應10小時，使硝基苯轉化為對氨基苯酚；第三步，第二步的反應結束后，趁熱將反應液過濾，分離固相催化劑與反應液；第四步，濾出的反應液于40 100°C，0.05 0.1MPa壓力下蒸餾，蒸出副產物苯胺和部分水；
第五步，將第四步分離出苯胺的反應液冷卻至30 50°C，加入酰化劑乙酐，乙酐與第一步加入反應器中硝基苯的摩爾比為1.0:1.0，反應1.0小時；第六步，將第五步得到的反應液進行蒸發濃縮至反應液體積為15ml，冷卻至(TC 5°C，析出結晶，過濾，得到的結晶即為對乙酰氨基 )，對乙酰氨基酚45%。結晶母液返回反應爸循環使用。實施例5第一步，將0.04g硫酸鋅、0.0lg Pt負載量為3%，Mg/Pt摩爾比為0.1:1的Mg-Pt/Al2O3催化劑、0.0lg助催化劑乙二胺四乙酸、Ig硝基苯、0.0lg十六烷基三甲基溴化銨和50ml水放入高壓反應釜中；第二步，在上述高壓反應釜中，以N2置換空氣8 12分鐘后，加熱至180°C通入H2,至氫氣分壓為0.5MPa，反應2小時，使硝基苯轉化為對氨基苯酚；第三步，第二步的反應結束后，趁熱將反應液過濾，分離固相催化劑與反應液；第四步，濾出的反應液于40 100°C，0.05 0.1MPa壓力下蒸餾，蒸出副產物苯胺和部分水；·第五步，將第四步分離出苯胺的反應液冷卻至30 50°C，加入酰化劑乙酐，乙酐與第一步加入反應器中硝基苯的摩爾比為0.5:1.0,反應0.2小時；第六步，將第五步得到的反應液進行蒸發濃縮并冷卻至0°C 5°C，析出結晶，過濾，得到的結晶即為對乙酰氨基酚，對乙酰氨基酚的收率為46%。結晶母液返回反應釜循環使用。實施例6第一步，將0.04g硫酸鋅、0.1g Pt負載量為0.l%，Mg/Pt摩爾比為0.1:1的Mg-Pt/Al2O3催化劑、3g硝基苯、0.0lg十六烷基三甲基溴化銨、0.05g助催化劑乙二胺四乙酸和50ml水放入高壓反應釜中；第二步，在上述高壓反應釜中，以N2置換空氣8 12分鐘后，加熱至180°C通入H2,至氫氣分壓為1.0MPa,反應8小時，使硝基苯轉化為對氨基苯酚；第三步，第二步的反應結束后，趁熱將反應液過濾，分離固相催化劑與反應液；第四步，濾出的反應液于40 100°C，0.05 0.1MPa壓力下蒸餾，蒸出副產物苯胺和部分水；第五步，將第四步分離出苯胺的反應液冷卻至30 50°C，加入酰化劑乙酐，乙酐與第一步加入反應器中硝基苯的摩爾比為1.0:1.0，反應0.6小時；第六步，將第五步得到的反應液進行蒸發濃縮并冷卻至0°C 5°C，析出結晶，過濾，得到的結晶即為對乙酰氨基酚，對乙酰氨基酚的收率為75%。結晶母液返回反應釜循環使用。實施例7第一步，將0.1g氯化鋅、0.0lg Pt負載量為3%，Pb/Pt摩爾比為2:1的Pb-PVAl2O3催化劑、0.05g助催化劑乙二胺四乙酸、2g硝基苯、0.0lg十六烷基三甲基溴化銨和50ml水
放入高壓反應釜中；第二步，在上述高壓反應釜中，以N2置換空氣8 12分鐘后，加熱至180°C通入H2,至氫氣分壓為0.6MPa，反應8小時，使硝基苯轉化為對氨基苯酚；
第三步，第二步的反應結束后，趁熱將反應液過濾，分離固相催化劑與反應液；第四步，濾出的反應液于40 100°C，0.05 0.1MPa壓力下蒸餾，蒸出副產物苯胺和部分水；第五步，將第四步分離出苯胺的反應液冷卻至30 50°C，加入酰化劑乙酐，乙酐與第一步加入反應器中硝基苯的摩爾比為1.0:1.0,反應0.5小時；第六步，將第五步得到的反應液進行蒸發濃縮并冷卻至0°C 5°C，析出結晶，過濾，得到的結晶即為對乙酰氨基酚，對乙酰氨基酚的收率為78%。結晶母液返回反應釜循環使用。實施例8將1.0g醋酸鋅溶解于8ml水中，然后與2gSi02載體滴加混合，浸潰24小時后于100°C干燥至恒重，最后于500°C焙燒2小時，得到Zn/Si02助催化劑。實施例9將2gSi02載體，1.0g醋酸鋅，IOOml碳酸二甲酯放入高壓反應釜中，加熱至170°C反應2小時，過濾，將過濾后的催化劑于100°C干燥至恒重，得到Zn/Si02助催化劑。實施例10第一步，將0.04g硫酸鋅、0.1g Pt的負載量為0.l%，Mg/Pt摩爾比為5:1的Mg-Pt/SiO2催化劑、2g硝基苯、0.0lg十六烷基三甲基溴化銨、0.3g實施例8制備的助催化劑Zn/SiO2和50ml水放入高壓反應釜中；第二步，在上述 高壓反應釜中，以N2置換空氣8 12分鐘后，加熱至180°C通入H2,至氫氣分壓為0.6MPa，反應6小時，使硝基苯轉化為對氨基苯酚；第三步第二步的反應結束后，趁熱將反應液過濾，分離固相催化劑與反應液；第四步，濾出的反應液于40 100°C，0.05 0.1MPa壓力下蒸餾，蒸出副產物苯胺和部分水；第五步，將第四步分離出苯胺的反應液冷卻至30 50°C，加入酰化劑乙酐，乙酐與第一步加入反應器中硝基苯的摩爾比為1.0:1.0,反應0.5小時；第六步，將第五步得到的反應液進行蒸發濃縮并冷卻至0°C 5°C，析出結晶，過濾，得到的結晶即為對乙酰氨基酚，對乙酰氨基酚的收率為65%。結晶母液返回反應釜循環使用。實施例11，第一步，將0.04g硫酸鋅、0.1g Pt的負載量為0.l%，Mg/Pt摩爾比為5:1的Mg-Pt/SiO2催化劑催化劑、2g硝基苯、0.0lg十六烷基三甲基溴化銨以及0.1g實施例9制備的助催化劑Zn/Si02和50ml水放入高壓反應釜中；第二步，在上述高壓反應釜中，以N2置換空氣8 12分鐘后，加熱至180°C通入H2,至氫氣分壓為0.6MPa，反應6小時，使硝基苯轉化為對氨基苯酚；第三步，第二步的反應結束后，趁熱將反應液過濾，分離固相催化劑與反應液；第四步，濾出的反應液于40 100°C，0.05 0.1MPa壓力下蒸餾，蒸出副產物苯胺和部分水；第五步，將第四步分離出苯胺的反應液冷卻至30 50°C，加入酰化劑乙酐，乙酐與第一步加入反應器中硝基苯的摩爾比為1.0:1.0,反應0.5小時；
第六步，將第五步得到的反應液進行蒸發濃縮并冷卻至0°C 5°C，析出結晶，過濾，得到的結晶即為對乙酰氨基酚，對乙酰氨基酚的收率為72%。結晶母液返回反應釜循環使用。實施例12，第一步，將實施例11第三步過濾出的固相催化劑(包括金屬催化劑與助催化劑)力口入高壓反應釜中，并與第六步返回反應釜的結晶母液混合；第二步,在上述高壓反應爸補入一定量的水至反應液體積為50ml,然后加入2g硝
基苯;第三步，在上述高壓反應釜中，以N2置換空氣8 12分鐘后，加熱至180°C通入H2,至氫氣分壓為0.6MPa，反應6小時，使硝基苯轉化為對氨基苯酚；第四步，第二步的反應結束后，趁熱將反應液過濾，分離固相催化劑與反應液；第五步，濾出的反應液于40 100°C，0.05 0.1MPa壓力下蒸餾，蒸出副產物苯胺和部分水；第六步，將第五步分離出苯胺的反應液冷卻至30 50°C，加入酰化劑乙酐，乙酐與第一步加入反應器中硝基苯的摩爾比為1.0:1.0,反應0.5小時；第六步，將第六步得到的反應液進行蒸發濃縮并冷卻至0°C 5°C，析出結晶，過濾，得到的結晶即為對乙酰氨基酚，對乙酰氨基酚的收率為72%。結晶母液返回反應釜循環使用。上述全部實施例中 所使用的負載型金屬Pt催化劑，都可以通過已有的公知技術來制備。如中國專利CN1270821C中便有具體描述。本發明未述及之處適用于現有技術。
權利要求
1.一種從硝基苯直接合成對乙酰氨基苯酚的工藝，其特征為該工藝是在中性的金屬鹽溶液中從硝基苯直接合成對乙酰氨基酚，包括如下步驟: 第一步，將路易斯酸金屬鹽、負載型金屬Pt催化劑、助催化劑、硝基苯、表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨和溶劑水放入高壓反應釜中，其質量配比為路易斯酸金屬鹽:催化劑:助催化劑:硝基苯:十六烷基三甲基溴化銨:水=0.0l 0.49: 0.01 0.3: 0.01 0.3:1 5: 0.01: 50 ； 第二步，在上述高壓反應釜中，以N2置換空氣8 12分鐘后，通入H2，至氫氣分壓為0.1 2.0MPa,反應溫度為80 200°C，反應I 10小時，使硝基苯轉化為對氨基苯酚；第三步，第二步的反應結束后，趁熱將反應液過濾； 第四步，濾出的反應液經減壓蒸餾蒸出副產物苯胺和部分水； 第五步，將第四步分離出苯胺的反應液冷卻至30 50°C，打入酰化劑乙酐，乙酐與第一步加入反應器中硝基苯的摩爾比為0.5 1.0:，反應0.2 I小時； 第六步，將第五步得到的反應液進行濃縮至體積為第一步加入水體積的的30% 40%，并冷卻至0°C 5°C，析出結晶，過濾，得到的結晶即為對乙酰氨基酚。
2.如權利要求1所述的從硝基苯直接合成對乙酰氨基苯酚的工藝，其特征為所述的負載型金屬 Pt 催化劑為 Pt/C、Pt/Si02、Pt/Al203、Me-Pt/C、Me_Pt/Si02 或 Me_Pt/Al203，其中Pt負載量為0.01% 3%，第二金屬Me與Pt的摩爾比為Me:Pt=0.01 5:1。
3.如權利要求2所述的從硝基苯直接合成對乙酰氨基苯酚的工藝，其特征為所述的第二金屬Me為Mg、Ba或Pb。
4.如權利要求1所述的從硝基苯直接合成對乙酰氨基苯酚的工藝，其特征為所述的路易斯酸金屬鹽為硫酸鋅、氯化鋅或硝酸鋅。
5.如權利要求1所述的 從硝基苯直接合成對乙酰氨基苯酚的工藝，其特征為所述的助催化劑為乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸鋅鈉和Zn/Si02中的一種。
全文摘要
本發明為一種從硝基苯直接合成對乙酰氨基苯酚的工藝，該工藝如下將路易斯酸金屬鹽、負載型金屬Pt催化劑、助催化劑、硝基苯、十六烷基三甲基溴化銨和水放入高壓反應釜中，以N2置換空氣后，通入H2，80～200℃，反應1～10小時；然后趁熱將反應液過濾；經減壓蒸餾的反應液冷卻至30～50℃，加入乙酐，反應0.2～1小時，再將得到的反應液進行濃縮并冷卻析出結晶，過濾，得到的結晶即為對乙酰氨基酚。本發明是在中性的微量金屬鹽溶液中進行反應，當金屬鹽溶液濃度低于5mmol/L時，對乙酰氨基苯酚收率仍然可以達到70%以上。反應過程無需以氨水調節溶液的pH值，分離出對乙酰氨基酚的結晶母液可循環使用，避免了廢液的排放。
文檔編號C07C231/02GK103113254SQ20131007636
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月11日 優先權日2013年3月11日
發明者王延吉, 石苗苗, 沈建琦, 王淑芳, 馬叢 申請人:河北工業大學