CN114591176B

CN114591176B - 一种3-硝基邻苯二甲酸的制备方法

Info

Publication number: CN114591176B
Application number: CN202210225833.2A
Authority: CN
Inventors: 张启龙; 高令峰; 姜守相; 郑庚修; 高广东
Original assignee: University of Jinan
Current assignee: University of Jinan
Priority date: 2022-03-09
Filing date: 2022-03-09
Publication date: 2023-09-05
Anticipated expiration: 2042-03-09
Also published as: CN114591176A

Abstract

本发明公开了一种3‑硝基邻苯二甲酸的制备方法，属于药物中间体合成领域。该方法以2，3‑二甲基硝基苯为原料经石墨烯负载钴催化剂通过加入2，3‑二甲基硝基苯、水、催化剂，通入氧气，在一定反应压力、反应温度下氧化合成3‑硝基邻苯二甲酸。本制备方法本发明提供的制备方法原料易得，操作简单，反应条件温和，选择性高，适合工业化生产。

Description

一种3-硝基邻苯二甲酸的制备方法

技术领域

本发明属于药物中间体合成领域，涉及一种3-硝基邻苯二甲酸制备方法。

背景技术

3-硝基邻苯二甲酸，化学式（分子式）：C₈H₅NO₆，是一种淡黄色结晶，在213~216℃易受热分解，溶于热水、甲醇、乙醇，微溶于醚，不溶于氯仿、四氯化碳、二硫化碳、苯，主要用作有机合成中间体，可用于合成感光材料、医药、染料、农作物保护剂等。化学结构式如下所示：

。

3-硝基邻苯二甲酸是合成抗高血压药物坎地沙坦酯的关键中间体，据中国医药工业信息中心对国内样本医院数据统计，2015年沙坦类药物占据整个抗高血压药药物市场的25.2%。坎地沙坦酯具有长效、降压平稳、耐受性好、半衰期长和有效剂量小的特点，对靶器官（尤其是心脏、肾脏和神经系统）的保护作用较强，坎地沙坦酯占据着重要地位。但是坎地沙坦酯原料药合成工艺技术被国外垄断，导致国内药品价格居高不下，其中就包括对3-硝基邻苯二甲酸合成工艺技术的垄断。

目前合成3-硝基邻苯二甲酸的工艺主要是将苯酐加入浓硫酸中，搅拌下通入水蒸气加热至80℃，滴加发烟硝酸，反应温度维持100~110℃，加毕，在110℃以上加热2h，放置过夜后倾入水中，过滤。滤饼用水重结晶，得3-硝基邻苯二甲酸，收率约30%。该工艺技术产生大量的废酸，反应温度较高，能耗大，并且收率低，不符合现代绿色化学理念。

美国专利US20210024605报道了一种以2，3-二甲基硝基苯为原料经过高锰酸钾氧化合成3-硝基邻苯二甲酸的工艺，该工艺氧化不彻底，含有大量杂质3-硝基-2-甲基苯甲酸，同时高锰酸钾氧化工艺存在安全隐患。

发明内容

本发明针对现有技术上的不足，本发明提供了一种以2，3-二甲基硝基苯为原料经石墨烯负载钴催化剂氧化合成3-硝基邻苯二甲酸的方法。

本发明以2，3-二甲基硝基苯为原料在高压釜中，加入2，3-二甲基硝基苯、水、催化剂，通入氧气，保持一定压力、温度反应8-10小时，经过后处理，重结晶得到3-硝基邻苯二甲酸，收率65%，纯度99.1%。

所述的催化剂为石墨烯负载钴催化剂，表示为Co@rGO，加入的量为2，3-二甲基硝基苯质量的2‰，其中石墨烯负载钴催化剂由石墨烯负载氧化钴得到，所得催化剂中石墨烯与氧化钴的质量比为3:7。

所述的压力为0.3-0.5 MPa；反应温度为70-80℃。

所述后处理方法为反应体系降至室温，恢复常压环境，过滤得到粗品，粗品经水与乙醇混合溶剂重结晶得到纯品3-硝基邻苯二甲酸。

本发明的有益效果本发明以2，3-二甲基硝基苯原料，原料易得，操作简单，反应条件温和，选择性高，适合工业化生产。

具体实施方式

Co@rGO催化剂的制备

室温下，向100 mL圆底烧瓶中加入50 mL蒸馏水，加入2.5 g乙酸钴，搅拌溶解，制得乙酸钴水溶液，备用。按照催化剂中石墨烯与氧化钴的质量比为3:7的比例取氧化石墨烯水溶液，加入215毫升蒸馏水，超声20分钟，制得氧化石墨烯水溶液。将上述制得的乙酸钴水溶液和氧化石墨烯水溶液混合，磁力搅拌20分钟，逐滴加入26 mL质量百分含量为28%的氨水，磁力搅拌2小时。将混合溶液装入有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，180℃下水热反应12小时，自然冷却至室温；将所得混合物以3500r/min的转速离心分离5-10分钟，去除上层清液，将剩余固体物质蒸馏水洗涤3-5次，乙醇洗涤1次，将沉淀转移到烘箱中，60℃干燥8h。获得石墨烯与氧化钴质量比为3:7的石墨烯负载氧化钴催化剂。

实施例1：

向500 mL高压反应釜中加入2，3-二甲基硝基苯（50 g），加入Co@rGO催化剂（0.1g），水（250 mL），通入氧气，维持反应体系压力0.4 MPa，75℃反应10 h，趁热过滤回收Co@rGO催化剂，滤液冷却到室温15℃，过滤得到黄色固体粗品，粗品加入到乙醇（50 mL）和水（50 mL）的混合溶剂中，加热到80℃溶解，降温析晶，过滤得到3-硝基邻苯二甲酸，收率66%，液相纯度99.1%。

实施例2：

向500 mL高压反应釜中加入2，3-二甲基硝基苯（50 g），加入Co@rGO催化剂（0.1g），水（250 mL），通入氧气，维持反应体系压力0.5 MPa，75℃反应8 h，趁热过滤回收Co@rGO催化剂，滤液冷却到室温15℃，过滤得到黄色固体粗品，粗品加入到乙醇（50 mL）和水（50mL）的混合溶剂中，加热到80℃溶解，降温析晶，过滤得到3-硝基邻苯二甲酸，收率64%，液相纯度99.3%。

实施例3：

向500 mL高压反应釜中加入2，3-二甲基硝基苯（50 g），加入Co@rGO催化剂（0.2g），水（250 mL），通入氧气，维持反应体系压力0.3 MPa，80℃反应8 h，趁热过滤回收Co@rGO催化剂，滤液冷却到室温15℃，过滤得到黄色固体粗品，粗品加入到乙醇（50 mL）和水（50mL）的混合溶剂中，加热到80℃溶解，降温析晶，过滤得到3-硝基邻苯二甲酸，收率66%，液相纯度98.9 %。

实施例4：

向500 mL高压反应釜中加入2，3-二甲基硝基苯（50 g），加入Co@rGO催化剂（0.1g），水（250 mL），通入氧气，维持反应体系压力0.2 MPa，80℃反应10 h，趁热过滤回收Co@rGO催化剂，滤液冷却到室温15℃，过滤得到黄色固体粗品，粗品加入到乙醇（50 mL）和水（50 mL）的混合溶剂中，加热到80℃溶解，降温析晶，过滤得到3-硝基邻苯二甲酸，收率51%，液相纯度99.2%。

实施例5：

向500 mL高压反应釜中加入2，3-二甲基硝基苯（50 g），加入高锰酸钾催化剂（0.1g），水（250 mL），通入氧气，维持反应体系压力0.42MPa，78℃反应9 h，过滤回收催化剂，滤液冷却到室温15℃，过滤得到黄色固体粗品，粗品加入到乙醇（50 mL）和水（50 mL）的混合溶剂中，加热到80℃溶解，降温析晶，过滤得到3-硝基邻苯二甲酸，收率34%，液相纯度92.5%。

实施例6：

按照本发明公开的Co@rGO催化剂的制备方法制备石墨烯与氧化钴质量比为3:2的石墨烯负载氧化钴催化剂。采用该催化剂催化2，3-二甲基硝基苯制备3-硝基邻苯二甲酸，具体为：

向500 mL高压反应釜中加入2，3-二甲基硝基苯（50 g），加入本实施例制备所得的石墨烯负载氧化钴催化剂（0.1 g），水（250 mL），通入氧气，维持反应体系压力0.38MPa，75℃反应10 h，趁热过滤回收Co@rGO催化剂，滤液冷却到室温15℃，过滤得到黄色固体粗品，粗品加入到乙醇（50 mL）和水（50 mL）的混合溶剂中，加热到80℃溶解，降温析晶，过滤得到3-硝基邻苯二甲酸，收率40.8%，液相纯度96.7%。

上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种3-硝基邻苯二甲酸制备方法，其特征在于，所述制备方法为，在高压反应釜中加入2，3-二甲基硝基苯、水、催化剂，其中所述的催化剂为石墨烯负载氧化钴，其中石墨烯与氧化钴的质量比为3:7，通入氧气，保持一定反应压力、反应温度下反应得到3-硝基邻苯二甲酸。

2.根据权利要求1中所述的一种3-硝基邻苯二甲酸制备方法，其特征在于，所述的催化剂加入的量为2，3-二甲基硝基苯质量的2‰。

3.根据权利要求1中所述的一种3-硝基邻苯二甲酸制备方法，其特征在于，所述的反应压力为0.3-0.5 MPa；反应温度为70-80℃，反应时间7-10 h。