[發明專利]一種3,5-二硝基-4-甲基苯甲酸的綠色合成工藝

有效

• 申請號: 201910333137.1
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN109912423B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 蔣若愚;龔玲;劉長春;程進
• 申請（專利權）人: 常州工程職業技術學院
• 主分類號: C07C201/08
• 分類號: C07C201/08;C07C201/16;C07C205/57
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 高桂珍

本發明公開了一種3,5?二硝基?4?甲基苯甲酸的綠色合成工藝，包括配置原料液、配置硝化劑、硝化劑的加入和后處理四個工序，操作步驟簡單，該工藝一方面使用丁酸替代濃硫酸，降低了反應體系的酸性，同時丁酸可以循環再利用；另一方面，使用五氧化二氮和硝酸的混合體系替代原有的濃硝酸或發煙硝酸的硝化體系，在保證了硝化效率的前提下，降低了硝酸的使用量，降低了反應體系的揮發性和對環境的危害。

技術領域

本發明涉及化工產品生產技術領域，具體涉及一種3,5-二硝基-4-甲基苯甲酸的綠色合成工藝。

背景技術

3,5-二硝基-4-甲基苯甲酸是一種被廣泛使用的醫藥中間體，具有廣闊的市場前景。目前，3,5-二硝基-4-甲基苯甲酸的合成主要以硝化反應為主，一方面，由于在3,5-二硝基-4-甲基苯甲酸的硝化反應過程中需要使用濃硫酸來溶解苯甲酸，濃硫酸屬于國家管制化學品，是強酸、強氧化劑、易制毒，使用、運輸和儲存都不易，而且濃硫酸本身不參與反應，在反應結束后大量的硫酸難以回收或處理，對設備和環境造成巨大威脅；另一方面，硝化劑為濃硝酸或者發煙硝酸，利用濃硫酸來增強硝化能力，反應的摩爾比較高，一般摩爾比在1∶1以上，而濃硝酸或者發煙硝酸為強酸，有刺激性氣味，對設備、操作人員健康和環境的危害都較大。因此亟需開發一種3,5-二硝基-4-甲基苯甲酸的綠色合成工藝。

發明內容

本發明的目的在于，克服現有技術中存在的缺陷，提供一種3,5-二硝基-4-甲基苯甲酸的綠色合成工藝，該工藝一方面使用丁酸替代濃硫酸，降低了反應體系的酸性，同時丁酸可以循環再利用；另一方面，使用五氧化二氮和硝酸的混合體系替代原有的濃硝酸或發煙硝酸的硝化體系，在保證了硝化效率的前提下，降低了硝酸的使用量，降低了反應體系的揮發性和對環境的危害。

為實現上述目的，本發明的技術方案是設計一種3,5-二硝基-4-甲基苯甲酸的綠色合成工藝，包括以下步驟：

S1：配置原料液，開啟攪拌器，將一定量的對甲基苯甲酸和適量的丁酸分別加入反應釜中，攪拌均勻得原料懸濁液；

S2：配置硝化劑，開啟攪拌器，將一定體積的濃硝酸加入配液釜中，并向配液釜中加入一定量的五氧化二氮粉末，攪拌均勻得硝化劑，其中五氧化二氮分子與硝酸分子的摩爾比為7～9∶100；

S3：硝化劑的加入，將一定量步驟S2配置的硝化劑緩慢加入反應釜中，并控制反應釜內的反應溫度為20±2℃，其中一個五氧化二氮分子以兩分子硝酸計，硝化劑中硝酸分子的物質的量是對甲基苯甲酸分子的物質的量的2倍以上，反應時間為8小時，得反應混合液；

S4：后處理，向反應釜中加入一定體積的冰水冷卻液，攪拌均勻，反應液依次經過濾、洗滌、干燥，得3,5-二硝基-4-甲基苯甲酸固體。

本發明工藝一方面，使用丁酸替代濃硫酸，降低了酸性，也降低了腐蝕性和危險性，同時反應結束后可以使用丁酸的良溶劑對濾液中的丁酸進行萃取后分離，實現丁酸的循環使用，提高了丁酸的利用率，降低了損耗和污染，符合當下綠色化工的需求；另一方面，使用五氧化二氮+硝酸體系替代原有的濃硝酸或者發煙硝酸的硝化體系，在保證了硝化的效率的前提下，降低了對反應設備密封性的要求以及環境的污染程度，同時大大提高了原子利用率。其中固體五氧化二氮在溶液中的硝化能力大于普通濃硝酸，略低于濃硫酸+濃硝酸體系，但固體五氧化二氮的投料方式使得反應體系的總體積遠低于傳統硝化反應混合液的總體積。

為了使反應混合液中的3,5-二硝基-4-甲基苯甲酸分子盡可能的析出，保證3,5-二硝基-4-甲基苯甲酸的固體產率，優選的技術方案是，所述步驟S3中冰水冷卻液的體積為反應混合液體積的5倍以上。其中對甲基苯甲酸的硝化反應為放熱反應，加入5倍以上的冰水冷卻液使反應混合液的溫度充分降低，保證了3,5-二硝基-4-甲基苯甲酸的析出產率。