PI单体含氟二胺化合物的合成及工艺研究

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含氟二胺化合物是一类比较重要的精细化工产品,广泛应用于医药、染料等行业。二胺单体作为聚酰亚胺类材料的关键中间体,尤其是引入三氟甲基、醚键等柔性基团的二胺化合物,可改善聚酰亚胺透光率低、溶解性差等不足之处。但含氟、醚键二胺化合物在工业制备过程中存在收率低、废水量大、操作复杂等缺点。因此,其绿色合成技术已成为研究热点之一。本文通过研究几种含氟二胺化合物的合成方法,主要从微通道连续化反应器和深共熔溶剂催化合成两种手段,确定了含氟二胺化合物工艺,对四种含氟二胺2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯、1,2’-双(4-硝基三氟甲苯氧基)乙烷、1,3’-双(4-硝基三氟甲苯氧基)苯、1,4’-双(4-硝基三氟甲苯氧基)苯的合成作了系统研究,并通过1H NMR对产品结构进行了结构表征和确定。首先,使用微通道反应器对2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯合成工艺中的硝化反应和联苯胺重排反应进行了研究。考察了三氟甲苯硝化反应的硝化剂种类、反应温度、停留时间以及重排反应的停留时间、反应温度、原料摩尔比、溶剂的选择等各因素对反应的影响。实验表明,当硝化反应的反应温度15℃,停留时间335s,n(浓硝酸):n(浓硫酸)=1:5,n(浓硝酸):n(三氟甲苯)=1.13:1时,产品的总收率可达93.7%;联苯胺重排反应中采用质量分数20%HCl做酸性重排试剂,甲苯做溶剂,反应温度20℃,n(浓盐酸):n(氢化偶氮苯)=4.1:1时,产品的总收率可达56.5%。其次,以2-氯-5-硝基三氟甲苯和二羟基化合物做起始原料,经过Ullmann成醚反应,催化加氢还原反应合成一系列含氟对称芳醚二胺化合物。其中Ullmann反应利用深共熔溶剂(DES)催化方法得到二硝基化合物,并探究了DES催化Ullmann反应的反应温度、反应时间、DES催化剂种类及用量各因素对产品收率的影响。研究表明,当反应温度80℃,反应时间2h,DMF做溶剂,氯化胆碱/尿素做催化剂,n(氯化胆碱):n(尿素)=2:1,其二硝基产品的收率78.8~94.1%,液相色谱检测纯度99.0%以上;选用无水乙醇作为反应溶剂,反应温度为60℃,H2的压力为4MPa,以雷尼镍作为还原催化剂。二胺的纯度为99.8%,收率为91.3~93.2%;。上述工艺均对传统工艺进行了改进,微通道反应技术、DES催化解决了传统工艺中出现的低原子利用率、低收率、强放热、废水量大、高污染等问题,符合绿色、安全、环保的先进化工理念。
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