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3-氯-2-甲基苯胺是一种重要的农药中间体,可用来合成激素型喹啉羧酸类除草剂。该除草剂广泛用于直播水稻田或移栽水稻田的芽前和芽后除草,可有效的防除稗草、田皂角等多种杂草。目前,主要的合成方法为铁粉还原法。其在生产过程中会产生大量难于处理的铁泥和有机废水,严重危害了生态环境。本研究采用液相催化加氢的绿色合成反应制备出高选择性的3-氯-2-甲基苯胺,主要内容如下:(1)研究了以骨架镍为催化剂液相催化加氢制备3-氯-2-甲基苯胺的反应条件。考察了不同的骨架镍催化剂、化学添加剂、加氢反应温度、氢气压力、搅拌转速及催化剂用量等因素对加氢反应的影响。确定了在1L间歇式反应釜中加氢反应的最佳反应条件:溶剂甲醇150ml、反应温度343K—363K、氢气压力1MPa、搅拌转速900r/min、催化剂/抑制剂/原料最佳配比为1.5g:0.0225g:75g。在最佳反应条件下,6-氯-2-硝基甲苯转化率可达100%,3-氯-2-甲基苯胺选择性达到99%以上。氢气的纯度对反应没有明显影响,而溶剂甲醇的含水量对加氢反应有显著影响。此外,在10L间歇式反应釜中进行了放大实验。在投料量加大到2250g时,反应历时85min,3-氯-2-甲基苯胺的选择性为99.78%,放大实验结果理想。(2)以骨架镍催化剂上6-氯-2-硝基甲苯催化加氢制备3-氯-2-甲基苯胺为探针反应,研究了化学添加剂的抑制脱卤机理。可知Raney Ni催化剂表面上的L酸中心是C-Cl键氢解活化中心。C-Cl键中的氯原子有孤对电子,能使C-Cl键中的氯原子吸附在L酸中心上,C-Cl键被活化氢解。化学添加剂能竞争吸附在Raney Ni催化剂表面的L酸中心上,避免了C-Cl键的氢解,提高了选择性,同时也避免了生成的HCl对Raney Ni催化剂的毒化,提高了反应速率。(3)液相催化加氢常用的溶剂有甲醇,乙醇等。有机溶剂能很好地溶解有机反应物,使反应物分子在溶液中均匀分散,稳定地进行能量交换。但同时有机溶剂的毒性、挥发性、难以回收又使其成为对环境有害的因素。因此,无溶剂有机合成将成为发展绿色合成的重要途径。本实验探索了在无溶剂的条件下,以Pd/C为催化剂液相催化加氢制备3-氯-2-甲基苯胺的反应条件。结果可知,在1L间歇式反应釜中最佳反应条件为:2%负载量的Pd/C催化1g,6-氯-2-硝基甲苯200g,反应压力1MPa,反应温度373K—393K,搅拌转速900r/min。在最佳反应条件下,6-氯-2-硝基甲苯的转化率可达100%,3-氯-2-甲基苯的选择性高于99%。在每反应2次后补加10%的催化剂,套用次数可达15次以上。