Pt/C催化加氢3-氯-4-甲基硝基苯制备3-氯-4-甲基苯胺

闫江梅,崔　静,王昭文

(1.西安凯立新材料股份有限公司, 陕西 西安 710201；2.陕西省贵金属催化剂工程研究中心, 陕西 西安 710201)

Pt/C催化加氢3-氯-4-甲基硝基苯制备3-氯-4-甲基苯胺

闫江梅1,2*,崔静1,2,王昭文1,2

(1.西安凯立新材料股份有限公司, 陕西 西安 710201；2.陕西省贵金属催化剂工程研究中心, 陕西 西安 710201)

摘要：3-氯-4-甲基苯胺是合成有机颜料、染料和农药的重要有机中间体。以3-氯-4-甲基硝基苯为原料，1%Pt/C为催化剂，低压催化加氢制备3-氯-4-甲基苯胺，考察不同溶剂、反应压力、反应温度和催化剂用量对产物收率的影响。结果表明， 在3-氯-4-甲基硝基苯10 g、溶剂甲醇用量30 mL、1%Pt/C催化剂用量0.04 g、反应温度80 ℃和反应压力1.0 MPa条件下,3-氯-4-甲基苯胺收率99.08%，脱氯率0.2%，催化剂可重复使用5次。

关键词：精细化学工程;Pt/C；催化加氢；3-氯-4-甲基硝基苯；3-氯-4-甲基苯胺

3-氯-4-甲基苯胺，又称2B油，是合成有机颜料、染料、2B酸和农药绿麦隆、戊酰苯草胺的重要中间体。3-氯-4-甲基苯胺一般是还原相应的硝基物3-氯-4-甲基硝基苯而制得[1-2]，其制备属于氯代硝基苯的还原，工业化方法主要有铁粉还原、硫化碱还原和催化加氢还原[3]。铁粉和硫化碱还原最大的问题是三废污染严重，后处理繁琐；催化加氢还原法反应条件较温和，杂质少，产品收率高，环境污染小，是工业化生产3-氯-4-甲基苯胺较为理想的方法。

催化加氢还原法主要采用贵金属或Ni催化剂催化，反应中伴随脱氯副反应，为解决脱氯副反应问题，主要在催化加氢体系中加入抑制剂或对催化剂进行改性，达到抑制脱氯的目的[4-6]。本文以自制1%Pt/C为催化剂，不添加任何助剂，低压催化加氢制备3-氯-4-甲基苯胺，考察不同溶剂、反应压力、反应温度和催化剂用量对产物收率的影响。

1实验部分

1.1主要原料

3-氯-4-甲基硝基苯(98.0%)、甲醇、甲苯，分析纯，成都金山化学试剂有限公司；1%Pt/C，西安凯立新材料股份有限公司。

1.2实验方法

将10 g的3-氯-4-甲基硝基苯、一定量溶剂和1%Pt/C催化剂加入高压反应釜，用N2置换反应体系中空气3次，加热，并通入H2至一定压力，控制搅拌速率900 r·min-1，反应至不消耗H2，冷却，放料，取样色谱分析。

1.3色谱条件

采用岛津GC-2010型气相色谱仪对产品进行分析，气化温度250 ℃，柱温210 ℃，检测器温度280 ℃。

2结果与讨论

2.1溶剂与溶剂用量

在3-氯-4-甲基硝基苯10 g、1%Pt/C催化剂用量0.04 g、反应温度80 ℃和反应压力1.0 MPa条件下，考察溶剂与溶剂用量对催化加氢反应的影响，结果见表1。从表1可以看出，溶剂对催化加氢反应的影响较大，甲醇作溶剂比甲苯作溶剂时反应时间短，3-氯-4-甲基苯胺收率高。溶剂用量对催化反应也有较大影响，溶剂用量为10 mL时，3-氯-4-甲基苯胺收率较低；溶剂用量增加，反应速率加快，3-氯-4-甲基苯胺收率提高，脱氯率降低；以甲醇为溶剂，溶剂用量为30 mL时，3-氯-4-甲基苯胺收率最高，脱氯率最低；继续增加溶剂用量，反应加快但脱氯率上升。选择甲醇作溶剂，适宜用量为30 mL。

表 1　溶剂与溶剂用量对催化加氢反应的影响

2.2反应压力

在3-氯-4-甲基硝基苯10 g、甲醇用量30 mL、1%Pt/C催化剂用量0.04 g和反应温度80 ℃条件下，考察反应压力对催化加氢反应的影响，结果见表2。

表 2　反应压力对催化加氢反应的影响

从表2可以看出，随着反应压力的增加，反应时间缩短，但脱氯率上升，反应压力为1.0 MPa时，3-氯-4-甲基苯胺收率最高，脱氯率最低。适宜的反应压力为1.0 MPa。

2.3反应温度

在3-氯-4-甲基硝基苯10 g、甲醇用量30 mL、1%Pt/C催化剂用量0.04 g和反应压力1.0 MPa条件下，考察反应温度对催化加氢反应的影响，结果见表3。从表3可以看出，随着反应温度升高，反应时间逐渐缩短，但脱氯率上升，反应温度80 ℃时，3-氯-4-甲基苯胺收率最高。适宜的反应温度为80 ℃。

表 3　反应温度对催化加氢反应的影响

2.4催化剂用量

在3-氯-4-甲基硝基苯10 g、甲醇用量30 mL、反应温度80 ℃和反应压力1.0 MPa条件下，考察1%Pt/C催化剂用量对催化加氢反应的影响，结果见表4。

表 4　催化剂用量对催化加氢反应的影响

从表4可以看出，随着催化剂用量增加，反应时间逐渐缩短，但脱氯率上升，催化剂用量为0.04 g时，3-氯-4-甲基苯胺收率最高为99.08%，脱氯率0.2%。适宜的催化剂用量为0.04 g。

2.5催化剂重复使用性能

在3-氯-4-甲基硝基苯10 g、甲醇用量30 mL、1%Pt/C催化剂用量0.04 g、反应温度80 ℃和反应压力1.0 MPa条件下，催化剂重复使用5次，催化加氢反应结果见表5。

表 5　催化剂重复使用对催化加氢反应的影响

从表5可以看出，催化剂重复使用5次后，催化剂性能稳定，3-氯-4-甲基苯胺收率为98.83%，脱氯率为0.2%。

3结论

(1) 以1%Pt/C为催化剂，采用催化加氢还原法制备3-氯-4-甲基苯胺，在3-氯-4-甲基硝基苯10 g、甲醇用量30 mL、1%Pt/C催化剂用量0.04 g、反应温度80 ℃和反应压力1.0 MPa条件下，3-氯-4-甲基苯胺收率99.08%，脱氯率0.2%。

(2) 在最佳工艺条件下进行催化剂重复使用实验，催化剂重复使用5次后，3-氯-4-甲基苯胺收率为98.83%，脱氯率为0.2%。

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CLC number:TQ426.94;TQ246.3Document code: AArticle ID: 1008-1143(2016)03-0079-03

Catalytic hydrogenation of 3-chloro-4-methylnitrobenzene to 3-chloro-4-methylaniline over Pt/C catalyst

YanJiangmei1,2*,CuiJing1,2,WangZhaowen1,2

(1.Xi’an Catalyst New Materials Co.,Ltd., Xi’an 710201, Shaanxi, China;2.Shaanxi Engineering Research Center of Noble Metal Catalyst, Xi’an 710201, Shaanxi, China)

Abstract:3-Chloro-4-methylaniline is an important organic intermediate for the synthesis of organic pigments,dyes and pesticides.3-chloro-4-methylaniline was synthesized by low pressure catalytic hydrogenation of 3-chloro-4-methylnitrobenzene over 1%Pt/C catalyst.The effects of different solvents, reaction pressure, reaction temperatures and catalyst amount on the product yield were investigated. The results showed that 3-chloro-4-methylaniline yield of 99.08% and the dechlorination rate of 0.2% were obtained under the condition of 3-chloro-4-methylnitrobenzene 10 g,methanol 30 mL,1%Pt/C catalyst 0.04 g,reaction temperature 80 ℃ and reaction pressure 1.0 MPa. The catalyst could be reused five times.

Key words:fine chemical; Pt/C catalyst; catalytic hydrogenation; 3-chloro-4-methylnitrobenzene; 3-chloro-4-methylaniline

中图分类号：TQ426.94;TQ246.3

文献标识码：A

文章编号：1008-1143(2016)03-0079-03

doi:10.3969/j.issn.1008-1143.2016.03.014 10.3969/j.issn.1008-1143.2016.03.014

作者简介：闫江梅，1986年生，女，陕西省西安市人，硕士，工程师，从事贵金属催化剂的研究开发及应用研究。

收稿日期：2016-01-04

精细化工与催化

通讯联系人：闫江梅。