CN107353208A - 利用微通道连续流反应器制备5‑硝基水杨酸工艺 - Google Patents

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石贤举
谭冬寒
王绍领
方娜
刘梦辉
王亚琳
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    • C07C201/08—Preparation of nitro compounds by substitution of hydrogen atoms by nitro groups
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Abstract

本发明涉及一种利用微通道连续流反应器制备5‑硝基水杨酸新工艺，属于有机合成技术领域。该工艺以水杨酸为原料，以浓硝酸或浓硝酸与冰醋酸混合物为硝化试剂，将上述原料与硝化试剂分别利用计量泵注入微通道反应器的反应模块中，反应器出料直接注入冰水中，析出固体，水洗得到5‑硝基水杨酸。通过使用微通道连续流工艺实现了连续、高效、安全、节能的工业化生产方式，制备工艺简单，条件温和，停留时间短，产品质量稳定，消耗酸量降低，收率高，达75%以上，非常有利于工业化推广和应用。

Description

利用微通道连续流反应器制备5‐硝基水杨酸工艺
技术领域
本发明涉及一种利用微通道反应器制备5‐硝基水杨酸工艺，属于有机合成技术领域。
背景技术
5‐硝基水杨酸(5‐nitrosalicylic acid,CAS:96‐97‐9),又称2‐羟基‐5‐硝基苯甲酸(2‐hydroxy‐5‐nitrobenzoic acid),淡黄色结晶性粉末,熔点为227～230℃，是合成慢性结肠炎治疗药物柳氮磺吡啶的活性组份——马沙拉嗪的主要中间体,也是合成染料、颜料等精细化学品的重要中间体。国内外文献报道的5‐硝基水杨酸的合成路线及改进方法较多，目前常用的合成路线如下：
目前常用的合成方法是以水杨酸为原料，再经过硝酸或混酸的硝化得到5‐硝基水杨酸。通常的生产工艺都是以传统釜式进行生产操作，由于硝化反应放热剧烈，收率低，危险性极大，同时由于局部过热造成硝酸分解，原料消耗增多，污染增加。
微通道反应器是近年来研究的热点，具有独特的特点，比表面积大，管径细小以及特殊的构造设计，持液量较少，传质和传热效果是传统釜式的千倍，可以克服传统工艺缺点，达到安全、环保的生产要求，但是由于是连续流反应，在使用上还有一定的局限性，关于5‐硝基水杨酸的微通道合成方法目前未见相关报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种用微通道反应器连续制备5‐硝基水杨酸的工艺，以克服传统反应釜的缺陷，减少原料消耗和环境污染，提高产品收率和生产安全等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
所述利用微通道反应器连续制备5‐硝基水杨酸工艺包括如下步骤：
用计量泵将水杨酸的水溶液与浓硝酸或浓硝酸/冰醋酸混合液分别注入到微通道反应器的两个预热模块中，进行预热，然后同时进入微通道反应器的混合模块中于50‐100℃下停留进行反应，反应结束后进入冷却模块，最后进入产品收集器，将出料直接注入冰水中，析出固体，水洗得到5‐硝基水杨酸。
其中，上述的微通道反应器装置包括储料罐，预热模块，混合模块，冷却模块及产品收集器，其特征在于，两个储料罐通过管道与预热模块分别串联连接，两预热模块通过管道并联连接混合模块，混合模块通过管道与冷却模块串联；冷却模块出口端与产品收集器连接。反应原料和产物通过注射泵或HPLC泵实现输入和输出。
其中，水杨酸与浓硝酸的摩尔比为1：1.0‐2.5。
浓硝酸/冰醋酸混合酸中浓硝酸的质量分数为40％‐90％。
其中，反应温度为50‐100℃。
其中，反应停留时间为10s‐100s。
本发明有益效果:
利用微通道反应器比表面积大，管径细小以及特殊的构造设计，进行传质和传热，对5‐硝基水杨酸制备工艺进行改进，避免了硝化反应放热剧烈，降低了生产危险性。同时避免了由于局部过热造成硝酸分解，降低了原料消耗，减少了污染，同时降低了副产物的产生。通过使用微通道技术该工艺可以实现连续、高效、安全、节能的工业化生产，制备工艺简单，条件温和，停留时间短，产品质量稳定，消耗酸量降低，收率高，达75％以上，非常有利于工业化推广和应用。
附图说明
图1为本发明5‐硝基水杨酸反应工艺流程图；
图2为本发明所使用的微通道反应装置结构示意图，其中1、2‐储料罐，3、4‐计量泵，5、6‐压力表，7‐微通道反应器模块，8‐产品收集器。
具体实施方式
为更好的对本发明进行说明，举实施例如下，详细说明本发明，但本发明并不局限于这些。
实施例1
(1)储料罐1中加水杨酸的水溶液(水杨酸质量百分含量为15％)，利用计量泵3以100mL/分的速度注入微通道反应器的预热模块中；储料罐2中加入浓硝酸与冰醋酸的混合溶液(质量比1：1)，利用计量泵4以33mL/分的速度注入微通道反应器的另外一个预热模块中；两个预热模块同时进入混合模块进行反应，控制反应温度为60℃，反应保留时间为30s，之后进入冷却模块，最后以连续流状态进入产品收集器。
(2)产品加水后沉淀析出，过滤水洗后重结晶，得到白色粉末状固体，收率79％。
实施例2
(1)储料罐1中加入水杨酸的水溶液(水杨酸质量百分含量为15％)，利用计量泵3以100mL/分的速度注入微通道反应器的预热模块中；储料罐2中加入浓硝酸，利用计量泵4以15mL/分的速度注入微通道反应器的另外一个预热模块中；两个预热模块同时进入混合模块进行反应，控制反应温度为100℃，反应保留时间为10s，之后进入冷却模块，最后以连续流状态进入产品收集器。
(2)产品加水后沉淀析出，过滤水洗后重结晶，得到白色粉末状固体，收率78％。
实施例3
(1)储料罐1中加入水杨酸的水溶液(水杨酸质量百分含量为15％)，利用计量泵3以50mL/分的速度注入微通道反应器的预热模块中；储料罐2中加入浓硝酸与冰醋酸的混合溶液(质量比1：1)，利用计量泵4以11mL/分的速度注入微通道反应器的另外一个预热模块中；两个预热模块同时进入混合模块进行反应，控制反应温度为65℃，反应保留时间为100s，之后进入冷却模块，最后以连续流状态进入产品收集器。
(2)产品加水后沉淀析出，过滤水洗后重结晶，得到白色粉末状固体，收率80％。
实施例4
(1)储料罐1中加入水杨酸的水溶液(水杨酸质量百分含量为15％)，利用计量泵3以25mL/分的速度注入微通道反应器的预热模块中；储料罐2中加入浓硝酸，利用计量泵4以12mL/分的速度注入微通道反应器的另外一个预热模块中；两个预热模块同时进入混合模块进行反应，控制反应温度为50℃，反应保留时间为100s，之后进入冷却模块，最后以连续流状态进入产品收集器。
(2)产品加水后沉淀析出，过滤水洗后重结晶，得到白色粉末状固体，收率75％。

Claims (4)

1.一种利用微通道连续流反应器制备5-硝基水杨酸工艺，其特征在于，通过如下方法实现：用计量泵将水杨酸水溶液与浓硝酸或浓硝酸/冰醋酸混合液分别注入到微通道反应器的两个预热模块中，进行预热，然后同时进入微通道反应器的混合模块中于50-100℃下停留进行反应，反应结束后进入冷却模块，最后进入产品收集器，将出料直接注入冰水中，析出固体，水洗得到5-硝基水杨酸；
水杨酸与浓硝酸的摩尔比为1：1.0-2.5。
2.根据权利要求1所述的利用微通道反应器制备5-硝基水杨酸工艺，其特征在于，所述微通道反应器装置包括储料罐，预热模块，混合模块，冷却模块及产品收集器；两个储料罐通过管道与预热模块分别串联连接，两预热模块通过管道并联连接混合模块，混合模块通过管道与冷却模块串联；冷却模块出口端与产品收集器连接，反应原料和产物通过注射泵或HPLC泵实现输入和输出。
3.根据权利要求1或2所述的利用微通道反应器制备5-硝基水杨酸工艺，其特征在于，浓硝酸/冰醋酸混合液中浓硝酸的质量分数为40%-90%。
4.根据权利要求1或2所述的利用微通道连续流反应器制备5-硝基水杨酸的工艺，其特征在于，反应停留时间为10s-100s。
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