二苯醚四甲酸二酐的制备方法 本发明是关于二苯醚四甲酸二酐的一种制备方法,属有机合成领域。
二苯醚四甲酸二酐(简称醚酐)是合成醚酐型聚酰亚胺树脂重要单体之一。也是树脂的优良改性剂。由醚酐合成的聚酰亚胺具有突出的机械性能、电绝缘性、耐辐射性和化学稳定性,特别是具有独特的可熔性。醚酐也是制备相应的四酸及其衍生物如酯、酰卤化物、酰胺和酰亚胺的化学中间体。醚酐制备,较为成熟已用于生产上的方法是从苯酐出发,经甲胺化,再硝化制成4-硝基-N-甲基邻苯二甲酰亚胺,之后在催化剂存在下经双分子缩合醚化,再经水解、酸化制成醚酸,再脱水成醚酐。该方法不足之处:工艺过程长,操作复杂,总收率低,三废量多,成本高。
本发明的目的是提供一种具有制备工艺简单,工艺流程短,三废量少,产品易分离的醚酐制备方法。
本发明是以单一卤代邻苯二甲酸酐(简称单一卤代苯酐)为原料,在催化剂和碱金属盐存在下,在溶剂中进行制取醚酐粗产物,粗醚酐产物在溶剂中重结晶或水解制成醚酸,再在醋酐和醋酸混合液中脱水闭环制取精酐。
本发明具体方法是在装有搅拌、冷凝和测温装置的反应釜中,加入原料一卤代苯酐和1-10倍于原料量的溶剂,在搅拌下加热使原料溶解,再加入原料量0.1-12wt%的催化剂和分批次加入原料量15-41wt%的碱金属盐,在氮气保护和反应温度150-230℃下,反应4-22小时,随后进行过滤,滤饼用热溶剂洗涤,滤液冷却至室温滤出醚酐结晶粗产物。在110-120℃烘干,醚酐粗产物在5-10倍的1,2,4-三氯苯或环丁砜溶剂中,用活性炭脱色,在温度200℃下保持2-3小时,滤出活性炭和不溶物,滤液冷却后过滤,用环己烷洗涤,滤饼在100-110℃烘干即得精制醚酐;或将醚酐粗产物加到12-20wt%的氢氧化钠水溶液中,加热溶解,用活性炭脱色30分钟,过滤,滤液用浓酸酸化至PH≤1,冷却后滤出结晶的精制醚酸。烘干后的精制醚酸在比例为1∶1.5-2.5的醋酐和醋酸混合液中加热回流1-4小时,冷却后过滤,滤饼在100-110℃烘干,即得精制醚酐。
本发明采用的一卤代苯酐原料,其卤素取代基可为氟、氯、溴或碘,更为可取的是氯,具体是4-氯代苯酐。
本发明采用地碱金属盐可为KF、CsF、K2CO3、Na2CO3中的一种或两种,最好取K2CO3。
本发明所使用的催化剂可以是三苯基磷、四苯基磷化氯、四苯基磷化溴、四丁基磷化溴、4-氯苯甲酸、硫酸铜、氧化亚铜中任何一种,最好选取四苯基磷化溴或四苯基磷化氯。
本发明所使用的溶剂可以是二甲亚砜、环丁砜、N,N-二甲基(乙)酰胺、环己酮、邻-二氯苯、1,2,4-三氯苯等化合物中任何一种。最好选取1,2,4-三氯苯。
本发明由于原料直接反应,使工艺简化,流程短,设备简单,操作方便,产物易于分离,溶剂可以回收使用,成本低,三废少。
本发明提供的具体实施例如下:
实施例1
把10份4-氯苯酐加到备有搅拌、冷凝、测温装置及充氮气的反应釜中,加58份1,2,4-三氯苯,加热溶解,通氮气,在微沸状态下加0.15份四苯基磷化溴,之后,在40分钟内分批加入4.1份无水K2CO3。回流11.5小时,随之热滤,滤液冷却至室温,析出结晶,过滤、烘干得醚酐4.96份,熔点213-215℃。
实施例2
10份4-氯代苯酐在58份1,2,4三氯苯中加热溶解,加0.13份四苯基磷化溴,在200℃时开始加K2CO3,在50分钟内加完3.8份K2CO3,在216℃下反应18.5小时,热过滤,滤液冷却析出结晶,再过滤烘干,得产物5.45份。
实施例3
同实施例1,溶剂为50份环丁砜,在210-216℃反应11小时,得3.4份醚酐。
实施例4
把140份1,2,4-三氯苯加到10份粗醚酐中加热溶解,再加入3份活性炭(粉末状),回流3小时,热滤,滤液冷却析出结晶,过滤,用20份冷1,2,4-三氯苯洗,再用10份正己烷洗,烘干得7.9份醚酐,熔点220-224℃。
实施例5
取10份粗醚酐,溶于40份15%的氢氧化钠水溶液中,加1.2份活性炭,加热水解30分钟,过滤,滤液进行酸化至PH≤1,冷却后滤出结晶,烘干后得9.94份精制醚酸,此酸在20份醋酐和44份醋酸的混合液中,加热回流2小时,冷却过滤得白色结晶醚酐8.66份。熔点224-226℃。