[發(fā)明專利]機械力作用下實現(xiàn)硝酸鹽硝化芳香族化合物的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710070685.0
• 申請日: 2017-02-09
• 公開（公告）號: CN108409575B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發(fā)明（設計）人: 郭鳳超;紀民尊;劉鵬;張璞;秦玉軍;郭志新
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民大學
• 主分類號: C07C201/08
• 分類號: C07C201/08;C07C205/37;C07C205/35;C07C205/06;C07C205/12;C07C209/76;C07C211/52;C07D215/18;C07D217/22;C07D311/04
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢;王春霞

本發(fā)明公開了機械力作用下實現(xiàn)硝酸鹽硝化芳香族化合物的方法。本發(fā)明提供的一種芳香族硝基化合物的制備方法，包括如下步驟：在機械力作用下，芳香族化合物與金屬硝酸鹽或其水合物經(jīng)硝化反應，得到所述芳香族硝基化合物；所述機械力為機械提供的能引起物質(zhì)物理和/或化學性質(zhì)變化的外力。所述機械力可為壓縮、剪切、沖擊、摩擦、拉伸、彎曲和振動中的任一種。本發(fā)明具有如下優(yōu)點：無需使用任何溶劑，避免了廢液產(chǎn)生；不需使用酸性物質(zhì)，反應完成后處理簡單，對設備無任何損傷；極高的轉(zhuǎn)化率和選擇性，可以應用于硝化常規(guī)芳香族化合物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及芳香族化合物的硝化方法，尤其涉及機械力作用下實現(xiàn)硝酸鹽硝化芳香族化合物的方法。

背景技術(shù)

硝化芳香環(huán)的研究見諸于諸多報道。芳香硝化產(chǎn)物在工業(yè)上有極其重要的應用，比如制造染料、醫(yī)藥和精細化工。通常情況下，我們所知的硝化過程是使用混酸既硝酸與濃硫酸混合，目前工業(yè)硝化過程還是較多的使用混酸，但是其缺點也顯而易見，既產(chǎn)生大量難處理廢液且該反應體系對設備有很強的腐蝕性，尤其是反應產(chǎn)生的大量廢水嚴重污染環(huán)境治理成本高。同時亦有使用氣體諸如NO₂、N₂O₄、N₂O₅對芳香環(huán)硝化，但氣體硝化過程中氣體的保存使用均是不小的難題。

目前芳香環(huán)硝化過程多為液相反應，使用硝酸鹽硝化過程亦是如此。

US 20070255057闡述了在硫酸、乙酸等酸性條件下硝化含氮芳香衍生物，該過程中存在底物與硝酸產(chǎn)生的硝酸鹽的生成與分離。該發(fā)明中提供一種單硝化含氮芳香化合物的方法，同時詳細介紹合成4-嗎啉-2硝基苯甲醚的方法。

IN 191095A1闡釋在不使用硫酸情況下，使用蒙脫土搭載硝酸鹽同時使用20-40％的高氯酸在-15℃到+100℃下反應0.5-24h硝化芳烴衍生物，同時使用已知方法將硝酸鹽搭載與蒙脫土，同時使用有機試劑可極其方便的提取硝化產(chǎn)物。

CN103086892A闡釋采用二氧化氮硝化氯苯制備對硝基氯苯的方法，將氯苯在催化劑和氧氣氛中與二氧化氮進行反應，制備對硝基氯苯，包括以下步驟：(1)將氯苯、催化劑和分子篩，攪拌使之混合均勻；(2)通入二氧化氮和保護氣后，攪拌反應12-48h，即得反應粗產(chǎn)物；(3)將反應粗產(chǎn)物過濾除去催化劑和分子篩，靜置分離出有機相后，依次用碳酸氫鈉溶液和蒸餾水多次洗滌至有機相呈中性，減壓蒸餾分離出硝基氯苯；(4)對硝基氯苯進行干燥后，以硝基苯為內(nèi)標進行高效液相色譜分析，用內(nèi)標法計算氯苯的硝化產(chǎn)物組分含量。

上述方法存在轉(zhuǎn)化率低、廣適性差、反應時間長、操作繁瑣等諸多缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供機械力作用下實現(xiàn)硝酸鹽硝化芳香族化合物的方法，該方法在無溶液參與的條件下即可實現(xiàn)硝化，具有普適性，對于苯衍生物、稠環(huán)芳香化合物和芳雜環(huán)化合物均能硝化；同時具有快速、高效、高產(chǎn)率和選擇性，且對環(huán)境友好。

本發(fā)明提供的一種芳香族硝基化合物的制備方法，包括如下步驟：在機械力作用下，芳香族化合物與金屬硝酸鹽或其水合物經(jīng)硝化反應，得到所述芳香族硝基化合物；所述機械力為機械提供的能量能引起物質(zhì)物理和/或化學性質(zhì)變化的外力。

上述的制備方法中，所述芳香族硝基化合物是指芳香族化合物的芳環(huán)中的一個或多個氫被硝基取代的化合物，可為單硝基芳香族化合物、二硝基芳香族化合物和/或多硝基芳香族化合物。

上述的制備方法中，所述機械力可為壓縮、剪切、沖擊、摩擦、拉伸、彎曲和振動中的任一種。在本發(fā)明的實施例中，所述機械力具體可為振動球磨。

上述的制備方法中，所述機械力的施加頻率可為5Hz，優(yōu)選5～50Hz，具體可為10～40Hz、10Hz、15Hz、20Hz、30Hz、40Hz。在本發(fā)明的實施例中，具體可調(diào)節(jié)振動球磨機的頻率。