[發明專利]一種微波輔助沸石催化硝化鄰氯甲苯的方法

在審

• 申請號: 201810606237.2
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108689855A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 董雄輜;彭新華;臧涵;申衛衛;姜紅來;吉鳳成;韓勇;蔣校
• 申請（專利權）人: 連云港市工投集團利海化工有限公司
• 主分類號: C07C201/08
• 分類號: C07C201/08;C07C205/12;B01J31/06;B01J31/26;B01J35/10
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明公開了一種微波輔助沸石催化硝化鄰氯甲苯的方法，其步驟為：向容器中加入溶劑，再依次加入鄰氯甲苯、乙酸酐、發煙硝酸、改性沸石分子篩催化劑和二氧化硅負載全氟磺酸樹脂；微波升溫4～12min，保溫8～10min后中止反應。本發明將微波技術應用于硝化鄰氯甲苯過程，大大加快了反應進程，同時采用二氧化硅負載全氟磺酸樹脂，全氟磺酸樹脂分散在SiO₂網絡或孔道中，由于有效表面積大大增加，充分暴露全氟磺酸樹脂的酸性位，使該樹脂催化劑的潛力得到發揮，提高轉化率和產率，且改性沸石分子篩催化劑Biβ提供酸中心和孔道結構，提供擇形催化作用，改善反應選擇性，產率高達80.9％，2?氯?4?硝基甲苯的選擇性高達84.1％，該方法易操作、節能高效、易于控制，是一種綠色環保的鄰氯甲苯硝化方法。

技術領域

本發明屬于有機物硝化領域，具體涉及一種微波輔助沸石催化硝化鄰氯甲苯的方法。

背景技術

硝基鄰氯甲苯是重要的農藥、染料、醫藥中間體,主要通過鄰氯甲苯硝化法生產。硝化法中使用的硝化試劑主要有硝酸、硝酸硫酸、硝酸酸酐體系和硝酸鹽類，傳統的工業化生產采用硝酸硫酸混酸硝化法，但是，該方法存在硝化所需時間長、選擇性差、酸性腐蝕設備、廢酸污染環境等問題。

目前常用的加熱方式都是先從物體表面加熱，熱量再由表面傳到物體內部。微波加熱可直接對物體內部進行加熱。微波可大大加快有機合成反應速率，縮短反應時間。微波有機合成的反應速率可以傳統的加熱法快幾倍至幾千倍，且該方法具有操作方便、產率高、產品易純化等特點。微波加熱的原理是在電磁場的作用下，極性分子從原來的隨機分布變為依照電場的極性排列取向，在高變電磁場的作用下，這些取向按交變電磁的頻率不斷變化，從而造成分子的相互運動及摩擦從而產生大量的熱，即所謂的“內加熱”。這種“內加熱”具有加熱速度快、加熱均勻無溫度梯度、無滯后效應等特性使微波不但可以有效提高反應的選擇性，顯著加快反應速度，還可以幫助啟動一些難以進行的反應，是一種很有發展前景的反應促進手段。目前，各類應用微波輔助的有機反應受到廣泛地研究。然而目前為止，盡管硝化鄰氯甲苯的方法很多，但有關微波輻射硝化鄰氯甲苯的方法卻鮮有報道。

發明內容

本發明要提供一種微波輔助沸石催化硝化鄰氯甲苯的方法，以克服現有技術鄰氯甲苯硝化法硝化選擇性差、耗時長的問題。

為實現上述技術問題，本發明所采取的技術方案為：

一種微波輔助沸石催化硝化鄰氯甲苯的方法，包括以下步驟：

(1)磁力攪拌下，向容器中加入溶劑，再依次加入鄰氯甲苯、乙酸酐、發煙硝酸、改性沸石分子篩催化劑和二氧化硅負載全氟磺酸樹脂；

(2)微波升溫4～12min，保溫8～10min后中止反應；

(3)過濾除去催化劑，液相洗滌除水干燥后氣相色譜分析。

優選的，步驟(1)中，鄰氯甲苯、乙酸酐和發煙硝酸三者的摩爾比為1：1～3：1～4。

更優選的，步驟(1)中，所述鄰氯甲苯與發煙硝酸的摩爾比為3：4.5～9.0。

更優選的，步驟(1)中，所述鄰氯甲苯與乙酸酐的摩爾比為3：4～8。

優選的，步驟(1)中，改性沸石分子篩催化劑與鄰氯甲苯的添加比例為0.05～1.00g：3mmol。

優選的，步驟(1)中，二氧化硅負載全氟磺酸樹脂與鄰氯甲苯的比為0.1g：3mmol。

優選的，步驟(1)中，所述改性沸石分子篩催化劑為Agβ、Biβ、Znβ、Hβ或Ceβ中的一種，更優選Biβ。

更優選的，所述改性沸石分子篩催化劑Biβ與鄰氯甲苯的添加比例為0.05～0.2g：3mmol。

優選的，步驟(2)中，所述微波升溫時間8～12min，保溫10min。