[發明專利]活化芳香烴在微反應器中的硝化

無效

• 申請號: 200680053767.4
• 申請日: 2006-01-12
• 公開（公告）號: CN101400628A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發明（設計）人: 多米尼克·羅貝熱;洛朗·迪克呂
• 申請（專利權）人: 隆薩股份公司
• 主分類號: C07B43/02
• 分類號: C07B43/02;B01J19/00;C07C201/08;C07C205/22;C07C205/23
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 章社杲;李丙林

技術領域

本發明涉及微反應器中活化芳香烴或雜環芳香烴化合物的自身催化硝化。

背景技術

有機化合物通常以硝酸或硝化酸進行硝化。

硝化酸是化學計量不定的硝酸和濃硫酸，其各自的衍生物和/或鹽的組合物的常用名稱。

硝化劑包含至少一個能夠釋放被認為是真正的硝化劑的親電硝基陽離子(NO₂)⁺的氮化合物(comp.Nitration，Methods?andMechanisms，Series：Organic?Nitro?Chemistry?Series，Olah，G.A.，Malhotra，R.，Narang，S.C.，Verlag?VCH，Weinheim?1989)。硝化后該使用過的硝化劑需要或多或少地被精心回收。沒有硫酸及其衍生物和/或鹽的硝化混合物的操作比硝化酸的操作更為簡便。芳香烴和雜環芳香烴化合物通常可容易地被硝化，且通常難以僅僅選擇性導入一個硝基基團。

芳香烴和雜環芳香烴化合物可根據其進行硝化反應的親和力來區分活化和去活化化合物。羰基，羧基或羧基酯基團具有去活化作用。羥基或烷氧基基團具有對反應性的活化作用。

去活化的芳香烴和雜環芳香烴化合物有，例如，苯，甲苯，乙基苯，苯甲酸或吡啶(comp.Olah，G.A.和Molnár，..HydrocarbonChemistry，Wiley?&?Sons，1995，419-421)。未取代的化合物如苯和萘顯示了相對較小的反應性并在下文成為去活化化合物。去活化化合物優選以硝化酸硝化，并當硫酸及其相應的衍生物和/或鹽缺失時通常完全不反應或以很低的產率與硝化劑緩慢地反應。

在本發明和下文的含義中活化芳香烴和雜環芳香烴化合物被理解為具有至少一個直接結合芳香烴或雜環芳香烴環的羥基基團和/或C_1-8-烷氧基基團的化合物，例如苯酚，對和鄰甲苯酚，苯甲醚，水楊酸，1-和2-萘，對苯二酚以及2-，3，和4-羥基吡啶?；罨娜〈梢詼p少在芳香烴或雜環芳香烴上親電反應(親電攻擊)的活化能，因而所述的環可在即使缺失硫酸及其相應的衍生物和/或鹽的情況下被硝化劑硝化。具有活化和去活化取代基(其中主要為活化功能)并且因而能在批量生產中進行自身催化反應的化合物同樣被理解為活化化合物?？偟恼f來，水楊酸及其衍生物，其相應的酯和酰胺便是活化的混合化合物。

在批量和半批量生產中活化芳香烴化合物的硝化是高度放熱反應，并在形成大量聚合物和/或多硝化副產物時容易“逃逸”，這對于產品質量具有不利作用。該種“逃逸”在自身催化硝化開始后作用，并通常可導致反應熱的釋放呈指數上升的不受控制的條件。

在過去幾年中，在微反應器中的反應日益受到重視，并見諸眾多的出版物。與此同時，許多公司提供了各種型號的微反應器。為了進行冷卻(例如在放熱反應中的冷卻)，一些微反應器在微反應器主體內配置了溫度調節通道，其中可灌注溫度調節介質。具有主動溫度調節的微反應器的示意圖可參見，例如，，K.等人Angew.Chem.116，2004，410-451。由于微反應器體積中的混合和反應機制尚未被完全理解，還不能選擇適當的微反應器或正確確定反應參數。

去活化芳香烴化合物在微反應器中的硝化披露于DE-A-19935692和WO-A-99/22858。在已知的過程中主要硝化了甲苯或羰基化的化合物，其中硝化高活化能尚待克服。熱供應的中斷可迅速引起反應的停止。因此，該種反應在微反應器中很容易控制。

由于在DE-A-19935692和披露的反應采用酸催化親電而非自身催化機制，此處中披露的去活化芳香烴化合物的硝化方法不能被應用于活化芳香烴和雜環芳香烴化合物的硝化。

J.等人在Trans?IChemE?81，2003，760-765中的考察披露了微反應器內的硝化中出現的濃度和溫度波動。大幅度的溫度波動加上有害副產物的形成增加了微反應器的材料疲勞度。由于硝化劑的泄露是具有環境威脅可能的重大安全風險，微反應器破裂的危險限制了更大微反應器單元的組裝。

發明內容

需要解決的問題是提供能夠在微反應器中穩定和安全地運行同時最大可能避免溫度和濃度波動的活化芳香烴和雜環芳香烴化合物的連續硝化方法。此外，應當減少多硝化反應產物和聚合副產物的形成。

該問題可參照權利要求1得到解決。