CN109721496B - 一种3-硝基邻二甲苯的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3‑硝基邻二甲苯的合成方法，其特征在于：向邻二甲苯与混酸反应体系中加入固体酸催化剂，通过催化剂的催化作用，提高3‑硝基邻二甲苯的含量和收率。
Description
技术领域
本发明属于精细化工合成技术领域，具体地说，是涉及一种3-硝基邻二甲苯合成方法，该方法通过反应液中加入固体催化剂，提高3-硝基邻二甲苯的含量和收率。
背景技术
3-硝基邻二甲苯，用作医药中间体，用于生产抗炎镇痛药甲灭酸。
目前，3-硝基邻二甲苯生产方法主要是采用硝酸硝化的生产方法，因其硝化过程受甲基的影响，其副产4-硝基邻二甲苯，严重影响其收率和质量，提高硝化反应的区域选择性，实现绿色化硝化反应工艺，一直是化工技术行业的研究重点之一。而固体酸催化剂因具有催化工艺简单、反应条件温和、区域选择性高、产物分离简单、可重复使用及对环境无污染等优点，正日益得到人们的重视。
发明内容
本发明的目的在于提出一种3-硝基邻二甲苯的合成方法，通过向反应体系中加入固体催化剂，提高3-硝基邻二甲苯的含量和收率。
本发明开发的3-硝基邻二甲苯的合成方法，其工艺步骤为：将邻二甲苯加入到反应釜中，降温后，加入固体催化剂，搅拌，加入混酸进行硝化反应，保持反应温度，维持反应，硝化液进入分离器，静置，分离出有机相，经水洗、中和后，经蒸馏后得到3-硝基邻二甲苯。
一般地，所使用的混酸为硫酸和硝酸的混合物。
所使用的固体催化剂为固体酸催化剂，包括分子筛、氧化物及其金属盐、固体磷酸、固体杂多酸、固体超强酸、酸性树脂等的一种或几种。
所述加入混酸与邻二甲苯的摩尔比2~4:1。
所述催化剂的加入量为邻二甲苯的0.5~5%wt。
所述反应的温度为10~75℃。
所述反应的时间1~3小时。
所述维持反应时间为1~3小时。
所述硝酸与硫酸的摩尔比为1：1~3。
所述催化剂在反应结束后，经过滤重复使用。
本发明提供的方法，具有以下优点：
（1）得到3-硝基邻二甲苯纯度99%以上；
（2）得到3-硝基邻二甲苯收率90%以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
将212g的邻二甲苯加入到反应釜中，降温到10℃~20℃，加入固体酸催化剂γ-Al2O3 4g，快速搅拌加入配制好的混酸660g（硝酸2.3摩尔，硫酸4.4摩尔），逐步加入到反应釜中，时间2小时，于20℃－45℃反应2小时，维持3小时，温度35℃－45℃，硝化液进入分离器，静置，分离出有机相，经水洗、中和到pH＝7后，经蒸馏后得到3-硝基邻二甲苯275g，纯度99.1%，收率90.2%。
实施例2
将212g的邻二甲苯加入到反应釜中，降温到10℃~20℃，加入固体酸催化剂γ-Al2O3 4g，快速搅拌加入配制好的混酸660g（硝酸2.3摩尔，硫酸4.4摩尔），逐步加入到反应釜中，时间2小时，于30℃－55℃反应2.5小时，维持2.5小时，温度50℃－65℃，硝化液进入分离器，静置，分离出有机相，经水洗、中和到pH＝7后，经蒸馏后得到3-硝基邻二甲苯276g，纯度99.1%，收率90.4%。
实施例3
将212g的邻二甲苯加入到反应釜中，降温到15℃~25℃，加入固体酸催化剂HZSM-5分子筛 4.2g，快速搅拌加入配制好的混酸670g（硝酸2.6摩尔，硫酸4.4摩尔），逐步加入到反应釜中，时间2小时，于50℃－75℃反应2小时，维持3小时，温度65℃－75℃，硝化液进入分离器，静置，分离出有机相，经水洗、中和到pH＝7后，经蒸馏后得到3-硝基邻二甲苯277g，纯度99.1%，收率90.6%。
实施例4
将212g的邻二甲苯加入到反应釜中，降温到10℃~20℃，加入固体酸催化剂HZSM-5分子筛 4.1g，快速搅拌加入配制好的混酸670g（硝酸2.6摩尔，硫酸4.4摩尔），逐步加入到反应釜中，时间2小时，于40℃－55℃反应2小时，维持3小时，温度45℃－65℃，硝化液进入分离器，静置，分离出有机相，经水洗、中和到pH＝7后，经蒸馏后得到3-硝基邻二甲苯276.5g，纯度99.1%，收率90.7%。
实施例5
将212g的邻二甲苯加入到反应釜中，降温到10℃~20℃，加入固体酸催化剂SO4 2-/ZrO2/MCM-41 4g，快速搅拌加入配制好的混酸660g（硝酸2.3摩尔，硫酸4.4摩尔），逐步加入到反应釜中，时间2小时，于30℃－55℃反应2.5小时，维持2.5小时，温度45℃－65℃，硝化液进入分离器，静置，分离出有机相，经水洗、中和到pH＝7后，经蒸馏后得到3-硝基邻二甲苯275.5g，纯度99.1%，收率90.3%。
实施例6
将212g的邻二甲苯加入到反应釜中，降温到10℃~25℃，加入固体酸催化剂SO4 2-/ZrO2/MCM-41 4.1g，快速搅拌加入配制好的混酸670g（硝酸2.6摩尔，硫酸4.4摩尔），逐步加入到反应釜中，时间2小时，于20℃－45℃反应2小时，维持3小时，温度35℃－45℃，硝化液进入分离器，静置，分离出有机相，经水洗、中和到pH＝7后，经蒸馏后得到3-硝基邻二甲苯274.5g，纯度99.1%，收率90.1%。
以上实施例说明，邻二甲苯与混酸反应体系中加入固体酸催化剂，通过催化剂的催化作用，能较大地提高3-硝基邻二甲苯的含量和收率。
Claims (8)
1.一种3-硝基邻二甲苯的合成方法，其特征是：将邻二甲苯加入到反应釜中，降温后，加入固体酸催化剂，搅拌，加入混酸，保持反应温度，维持反应，硝化液进入分离器，静置，分离出有机相，经水洗、中和后，经蒸馏后得到3-硝基邻二甲苯；所使用的混酸为硫酸和硝酸的混合物，所使用的固体酸催化剂为γ-Al2O3、HZSM-5分子筛或SO4 2-/ZrO2/MCM-41的一种。
2.根据权利要求1所述的一种3-硝基邻二甲苯的合成方法，其特征是：加入混酸与邻二甲苯的摩尔比2~4:1。
3.根据权利要求1所述的一种3-硝基邻二甲苯的合成方法，其特征是：催化剂的加入量为邻二甲苯的0.5~5%wt。
4.根据权利要求1所述的一种3-硝基邻二甲苯的合成方法，其特征是：反应的温度为10~75℃。
5.根据权利要求1所述的一种3-硝基邻二甲苯的合成方法，其特征是：反应的时间1~3小时。
6.根据权利要求1所述的一种3-硝基邻二甲苯的合成方法，其特征是：维持反应时间为1~3小时。
7.根据权利要求1所述的一种3-硝基邻二甲苯的合成方法，其特征是：硝酸与硫酸的摩尔比为1：1~3。
8.根据权利要求1所述的一种3-硝基邻二甲苯的合成方法，其特征是：催化剂在反应结束后，经过滤重复使用。
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