布咙酸(Bronner acid),化学名称为2-萘胺-6-磺酸或6-氨基-2-萘磺酸,CAS号为93-00-5,是一种重要的萘系染料中间体。尽管中文名称中带有“酸”字,但其化学本质是含有氨基和磺酸基的芳香族磺酸化合物,而非无机溴酸。该产品在中国化工行业中有明确的产品质量标准,执行HG/T 3957-2007行业标准。
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 中文名称 | 2-萘胺-6-磺酸(布咙酸 / 布龙酸) |
| 英文名称 | 6-Amino-2-naphthalenesulfonic acid / Bronner acid |
| CAS号 | 93-00-5 |
| 分子式 | C₁₀H₉NO₃S |
| 分子量 | 223.25 g/mol |
| EINECS号 | 202-208-9 |
| 外观 | 白色至微黄色结晶粉末(工业品可能呈浅棕色或黄色至粉红色粉末) |
布咙酸(CAS 93-00-5)含有一分子结晶水,分子结构中含有氨基(-NH₂) 和磺酸基(-SO₃H) 两个关键官能团,这赋予了它独特的化学反应活性。
布咙酸呈白色至微黄色结晶粉末或针状结晶,工业品因杂质含量不同可能呈现浅棕色、黄色至粉红色粉末。其密度约为1.3588 g/cm³,折射率约为1.6500。在溶解性方面,布咙酸微溶于冷水(25℃时溶解度约0.12 g/L),但易溶于热水(80℃以上溶解度显著增加),同时溶于碱溶液(如NaOH、Na₂CO₃溶液),微溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,不溶于苯和甲苯。该化合物的熔点在300℃以上,加热时先失去结晶水,随后发生分解。
布咙酸的化学特性主要体现在两个官能团上:氨基(-NH₂) 具有芳香胺的反应性,可发生重氮化反应和偶合反应,这是其作为染料中间体的化学基础;磺酸基(-SO₃H) 则赋予其强酸性,可发生酯化、酰胺化以及碱熔取代反应。该化合物在常温干燥条件下相对稳定,但对光敏感,需避光保存;高温(>300℃)分解时会产生SO₂、NH₃等有毒气体,操作中应避免与强氧化剂、浓强酸或熔融态强碱接触。
布咙酸最主要的工业用途是作为偶氮染料中间体,用于制造酸性染料、直接染料、活性染料和媒染偶氮染料,适用于纺织品(棉、毛、丝、化纤)、皮革、纸张、油墨的染色和印花。其典型反应路径为:布咙酸在盐酸介质中与亚硝酸钠在0-5℃下发生重氮化反应,生成重氮盐,再与各类偶合组分偶合,形成具有特定色光的偶氮发色体。
以美国专利US7351808B2中的合成数据为例:将4.5 g布咙酸悬浮于150 g水中,加入5.7 g浓盐酸,在0-5℃下于30分钟内滴加5 mL 4N亚硝酸钠水溶液完成重氮化;所得橙色悬浮液在100℃下于30分钟内加入偶合组分的悬浮液中,用4N NaOH维持pH 5.0-5.5,室温搅拌1.5小时后盐析,过滤干燥后获得8.2 g红色偶氮染料。该工艺数据可直接用于验证布咙酸的重氮化-偶合反应条件。
布咙酸最具代表性的下游应用之一是制备毛用红色活性染料,该染料是毛用活性染料三原色之一,具有鲜艳的色光和优异的色牢度,市场长期供不应求。其制备工艺完整路线如下:
步骤(a) 对甲苯磺酰氯亚磺化: 将亚硫酸钠溶于水,加入碳酸氢钠溶解后,加入对甲苯磺酰氯,维持pH 6.5-9.0,升温至70-85℃保温反应。
步骤(b) 对苯二胺缩合: 降温后调pH 5.0-6.5,将对苯二胺的盐酸溶液加入,补加盐酸使pH<0.7,加入三氯化铁催化,25-35℃反应,压滤收集滤饼。
步骤(c) 磺化: 将缩合物加入发烟硫酸中,20-35℃磺化,稀释于片冰中,过滤得磺化物。
步骤(d) 活化: 磺化物打浆,调pH 7-7.5,5-15℃滴加2,3-二溴丙酰氯与丙酮的混合物,控制pH 4.0-6.5完成活化。
步骤(e) 重氮化: 加入盐酸,5-20℃下加入亚硝酸钠进行重氮化,氨基磺酸消除过量亚硝酸。
步骤(f) 偶合: 将布咙酸粉末加入重氮盐中完成偶合反应,过滤收集偶合产物。
步骤(g) 碱处理: 5-15℃下用30% NaOH调pH 11.0-12.0,完成碱处理获得成品染料。
布咙酸的核心价值不仅在于其直接作为偶合组分使用,更在于它可通过氯磺化-胺化路线转化为功能化的磺酰胺类染料中间体。
以合成6-氨基-N-取代-2-萘磺酰胺类染料中间体为例,典型路线为:先用醋酐对氨基进行乙酰化保护,制得乙酰布咙酸;干燥后与氯磺酸/氯化亚砜进行氯磺化反应,6-乙酰氨基-2-萘磺酸、氯磺酸、氯化亚砜的摩尔比为1:7:3;再与过量胺类在20-35℃下胺化,以20% NaOH溶液调节pH至10-12;最后水解去乙酰基,高收率获得目标产物。该路线制备的磺酰胺类中间体可作为染料中间体,制备方法简单、产率高、产品质量好,具有很好的出口前景。
此外,5-磺甲基化布咙酸(CAS 29727-70-6)通过在C-5位引入 -CH₂SO₃H 基团,解决了未取代布咙酸异构体混合物导致的偶合区域选择性下降和色光不一致问题,同时提升水溶性、固着率和耐洗牢度,以单一异构体形式供应,消除了活性染料和酸性染料合成中的异构体不确定性。
布咙酸也用于合成有机颜料,如萘酚AS类颜料,应用于涂料、塑料和橡胶等领域。萘酚AS类色酚作为棉纤维染色的打底剂,与不同的显色基偶合可获得从黄到蓝的广泛色域——如与大红色基G偶合得国旗红色,与蓝色基BB偶合得蓝色,与枣红色基GBC偶合得枣红色。布咙酸作为偶氮组分参与此类颜料的发色体系构建。
布咙酸在医药化学中用作合成砌块,用于合成含磺酰胺基团的二芳基脲衍生物,该类化合物具有体外抗肿瘤活性。二芳基脲结构是蛋白激酶抑制剂类药物的重要药效团,布咙酸提供的萘磺酸骨架可调节分子的水溶性和靶点亲和力。
布咙酸也可作为中间体用于合成农药等化合物。此外,它还用于合成感光材料和电镀添加剂,其磺酸基赋予分子良好的水溶性和离子特性,适用于水性感光乳剂配方和电镀液中的光亮剂/整平剂组分。
布咙酸在分析化学中用作显色剂,用于比色分析检测金属离子或有机化合物。该化合物在环境样品中痕量金属的测定中具有应用价值。其水溶液(或钠盐)呈蓝色荧光,也可作为pH指示剂使用。
布咙酸属于低毒化合物,大鼠口服LD₅₀大于5000 mg/kg,但皮肤接触可能引起轻微刺激,长期吸入粉尘可能损伤呼吸道黏膜。操作时应佩戴防护手套、防护服和护目镜,避免吸入粉尘,并在通风良好的环境中使用。储存需干燥密封、避光保存,推荐2-8℃冷藏条件,避免与强氧化剂和强酸碱共储。废弃处置应遵循当地化学品管理规定,不得排入下水道。
Q1:布咙酸和“溴酸”是同一种物质吗?
不是。布咙酸(CAS 93-00-5)的化学名称是2-萘胺-6-磺酸,是一种有机芳香族磺酸化合物,属于萘系染料中间体。而“溴酸”通常指HBrO₃,是一种无机酸。“布咙酸”这一中文名称是历史沿用译名,与“溴”元素无关,不应混淆。
Q2:布咙酸的主要用途是什么?
布咙酸的核心用途是作为偶氮染料中间体,用于生产酸性染料、直接染料和媒染染料。此外,它还用于合成有机颜料、药物中间体、感光材料和分析试剂。
Q3:布咙酸的溶解性如何?
布咙酸微溶于冷水(20℃时约0.12 g/L),但易溶于热水,也溶于NaOH、Na₂CO₃等碱溶液。不溶于苯、甲苯等非极性有机溶剂。
Q4:布咙酸储存时需要注意什么?
布咙酸应干燥密封、避光保存,推荐在2-8℃条件下储存。需远离强氧化剂、强酸和强碱,避免高温(>300℃)分解产生有毒气体。储存区域应通风良好,远离火源。
Q5:布咙酸有哪些别名?
布咙酸的常见别名包括:布龙酸、6-氨基-2-萘磺酸、2-萘胺-6-磺酸、6-氨基-2-萘磺酸一水合物等。英文别名有Bronner acid、Bronner‘s acid、6-Amino-2-naphthalenesulfonic acid等。
Q6:布咙酸与布洛芬是同一种东西吗?
不是。布咙酸(CAS 93-00-5)是染料中间体,布洛芬(Ibuprofen)是一种非甾体抗炎药,两者的化学结构、CAS号和用途完全不同。中文名称发音相近容易造成混淆,选购时请务必核对CAS号。
Q7:布咙酸的行业标准是什么?
中国化工行业标准HG/T 3957-2007《2-萘胺-6-磺酸(布咙酸)》适用于该产品的质量检验,由全国染料标准化技术委员会归口上报。
Q8:布咙酸出口贸易中应使用什么名称?
建议在贸易文件和国际交流中使用6-Amino-2-naphthalenesulfonic acid(英文系统命名)或Bronner acid(通用商业名),并同时标注CAS号93-00-5,以确保准确识别。中文可标注“布咙酸(2-萘胺-6-磺酸)”。
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