[發(fā)明專利]催化硝化異辛醇制備硝酸異辛酯的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010174934.2
• 申請(qǐng)日: 2020-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN111233669B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊貫羽;劉佩佩;安繼超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號(hào): C07C201/02
• 分類號(hào): C07C201/02;C07C203/04
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 王紅培

本發(fā)明提供了一種催化硝化異辛醇制備硝酸異辛酯的方法，以市售濃硝酸為硝化劑，以尿素作為硝酸分解的阻滯劑，以三氟甲磺酸鹽為催化劑，使異辛醇在有機(jī)溶劑中于溫度10?120℃的條件下反應(yīng)4?60小時(shí)，生成硝酸異辛酯。該方法采取催化硝化方法，單一使用濃硝酸作為硝化劑，無需使用濃硫酸；工藝簡(jiǎn)捷，廢物少，環(huán)境友好，具有較強(qiáng)的工業(yè)應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硝酸酯合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種催化硝化制備硝酸異辛酯的方法。。

背景技術(shù)

硝酸酯是一類重要的有機(jī)化合物，在現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域有著非常廣泛的用途，如用作強(qiáng)心劑和血管擴(kuò)張劑等藥物，也是不同爆炸劑和高能推進(jìn)劑的重要組分。硝酸異辛酯作為重要的硝酸酯類化合物，主要用做柴油添加劑，用于提高柴油的十六烷值，從而提升柴油燃燒性能和安全性，是被普遍接受的十六烷值改進(jìn)劑。

現(xiàn)行生產(chǎn)硝酸異辛酯的方法一般均采用混酸硝化法，即在常溫或低于常溫的條件下讓異辛醇與由濃硝酸和濃硫酸組成的混酸反應(yīng)，反應(yīng)完后再分離提純。該方法反應(yīng)過程不易控制，放熱集中，易發(fā)生副反應(yīng)和過反應(yīng)，工藝控制難度高，危險(xiǎn)性大，生產(chǎn)效率低；關(guān)鍵是該方法需使用過量的硫酸，伴生大量廢酸。國(guó)內(nèi)外對(duì)于硝酸異辛酯的合成工藝不斷做出改進(jìn)，旨在提高產(chǎn)品收率和純度的同時(shí)減小其工業(yè)化生產(chǎn)中存在的巨大安全隱患。五氧化二氮用作硝化劑制備硝酸異辛酯避免了硫酸的使用，被稱為綠色合成方法[Mikhail N.Zharkov etc, Reaction Chemistry Engineering, 2019, 4(7), 1303; 王慶法等，含能材料, 2007, 15(4), 416. ]。相比較而言，由于明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，混酸硝化法仍然是硝酸異辛酯常用的生產(chǎn)方法[中國(guó)專利：CN201811542151.4，CN201810506778.8，CN201511011054.9，CN201410551891.X，CN201410202348.9]。使用微通道反應(yīng)器來連續(xù)法合成硝酸異辛酯是近些年的主要進(jìn)展[劉熠,精細(xì)化工中間體, 2017, 47(4), 55；中國(guó)專利：CN201510152100.0，CN201820006746.7，CN201711305777.9，CN201910403745.5]，并已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。雖然連續(xù)法解決了安全問題，但仍然無法避免使用硫酸。

總之，混酸硝化法仍然是硝酸異辛酯常用的現(xiàn)行生產(chǎn)方法，但由于硫酸耗用量大，其伴生大量廢酸，難以處理，有待改良。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種催化硝化異辛醇制備硝酸異辛酯的方法，該方法直接使用市售濃硝酸為硝化劑，無需使用濃硫酸。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種催化硝化異辛醇制備硝酸異辛酯的方法，以市售濃硝酸為硝化劑，以尿素作為硝酸分解的阻滯劑，以三氟甲磺酸鹽為催化劑，使異辛醇在有機(jī)溶劑中于溫度10-120℃的條件下反應(yīng)2-60小時(shí)，生成硝酸異辛酯。

所屬市售濃硝酸的濃度為63-69%，濃硝酸的用量是異辛醇的100-120 mol%。

所述三氟甲磺酸鹽的金屬為Fe、Zn、Al、Yb、Li、In、Sc、Cu、Eu、Er、Pr、La、Sm、Ce、Na、Ca、Ba、Mg、Bi中的任意一種，或者二種以上的組合。

所述三氟甲磺酸鹽催化劑的用量為異辛醇的0.01-15 mol%。

所述有機(jī)溶劑為環(huán)己烷、石油醚、二氯甲烷、二氯乙烷、白油中的任意一種。

所述反應(yīng)溫度為10-120℃、反應(yīng)時(shí)間為4-60小時(shí)，尿素為硝酸量的1-5 mol%。

本發(fā)明中，用于催化劑的三氟甲磺酸鹽和濃硝酸可以直接購(gòu)買相應(yīng)的化工產(chǎn)品，直接投入使用。