CN115784893A - 一种连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种连续合成3‑甲基‑2‑硝基苯甲酸的方法，该方法具体包括如下过程：将质量分数98％的发烟硝酸和3‑甲基苯甲酸加入连续流反应器中，进行连续硝化反应；连续硝化反应结束后，将制得的反应液浆料进行过滤，然后将过滤后获得的滤饼用水洗涤至中性，再经干燥后，制得3‑甲基‑2‑硝基苯甲酸。与传统的釜式间歇法相比，本发明的连续合成3‑甲基‑2‑硝基苯甲酸的方法的反应温度更接近常温；同时，该方法能够精确控制反应条件，反应制量小，反应稳定，生产效率高。该方法能够以较低的能耗实现3‑甲基‑2‑硝基苯甲酸连续化动态高效合成。
Description
技术领域
本发明属于精细化学品合成技术领域，涉及3-甲基-2-硝基苯甲酸的制备，具体涉及一种连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法。
背景技术
3-甲基-2-硝基苯甲酸是杀虫剂氯虫酰胺和溴氰虫酰胺的关键原材料，在农药领域应用广泛，目前3-甲基-2-硝基苯甲酸的生产方法主要为：以3-甲基苯甲酸为原料，采用硝硫混酸或发烟硝酸进行硝化制备，该方法的副产物为3-甲基-4-硝基苯甲酸和3-甲基-6-硝基苯甲酸。
授权公告号为CN108129322B的中国专利中报道了一种合成3-甲基-2-硝基苯甲酸方法，该方法以粉末状的3-甲基苯甲酸为原料，与发烟硝酸在﹣17～﹣25℃的温度下反应，反应完毕后过滤，制得3-甲基-2-硝基苯甲酸。虽然该方法产品收率较高，但是由于采用反应釜式和间歇式操作，反应过程不易控制，容易导致反应组分混合不均匀，易局部过热进而导致危险，工艺安全性较低，生产效率低；此外，反应温度需要控制在﹣17℃以下，能耗消耗很大。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法，解决现有技术中的合成方法的反应过程不易控制且能耗大的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法，该方法具体包括如下过程：
将质量分数98％的发烟硝酸和3-甲基苯甲酸加入连续流反应器中，进行连续硝化反应；连续硝化反应结束后，将制得的反应液浆料进行过滤，然后将过滤后获得的滤饼用水洗涤至中性，再经干燥后，制得3-甲基-2-硝基苯甲酸。
所述的连续硝化反应的反应温度为-10～5℃。
本发明还具有如下技术特征：
具体的，所述的连续硝化反应的平均停留时间为30～300s，连续流反应器的转速为50～300r/min。
优选的，所述的连续硝化反应的反应温度为-10～0℃，平均停留时间为100～150s，连续流反应器的转速为100～150r/min。
具体的，所述的连续硝化反应的总反应时间为1h。
具体的，连续流反应器中，质量分数98％的发烟硝酸和3-甲基苯甲酸的摩尔量之比为(6～20):1。
优选的，连续流反应器中，质量分数98％的发烟硝酸和3-甲基苯甲酸的摩尔量之比为(8～12):1。
具体的，采用计量泵将质量分数98％的发烟硝酸加入连续流反应器中，质量分数98％的发烟硝酸的流速为10～12mL/min。
具体的，采用螺旋输送机将3-甲基苯甲酸加入连续流反应器中，3-甲基苯甲酸的加料速度为3～5g/min。
具体的，所述的3-甲基-2-硝基苯甲酸的收率为82.7％～89.2％，3-甲基-2-硝基苯甲酸的产品纯度为98.4％～99.4％
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
(Ⅰ)与传统的釜式间歇法相比，本发明的连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法的反应温度更接近常温；同时，该方法能够精确控制反应条件，反应制量小，反应稳定，生产效率高。该方法能够以较低的能耗实现3-甲基-2-硝基苯甲酸连续化动态高效合成。
(Ⅱ)与传统的釜式间歇法相比，本发明的连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法，反应过程为连续化，无飞温危险，工艺安全性高。
(Ⅲ)传统的釜式间歇法的硝化反应时间为10～120分钟，而本发明的连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法将平均硝化反应时间缩短至60～180秒，实现了3-甲基-2-硝基苯甲酸的快速合成。
附图说明
图1为连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法的流程示意图。
图中各标号的含义为：1-螺旋输送机，2-螺旋输送机，3-连续流反应器。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
针对背景技术中3-甲基-2-硝基苯甲酸合成过程中存在的问题，本发明采用连续流硝化技术对合成工艺进行优化升级，根据3-甲基-2-硝基苯甲酸合成过程中传质传热的特点以及物料性质，基于计算流体动力学和直接数值模拟方法，使得连续流反应器能够满足固液两相连续反应需求，以保证能够实现3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续合成。
本发明中：
3-甲基-2-硝基苯甲酸的合成反应过程如下式Ⅰ所示：
需要说明的是，本发明中的所有用到的装置和设备，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的装置和设备，例如，连续流反应器采用现有技术已知的连续流反应器。
遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例中给出一种连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法，如图1所示，该方法具体包括如下过程：
分别采用计量泵和螺旋输送机，将质量分数98％的发烟硝酸和3-甲基苯甲酸加入连续流反应器中，加入原料时，将质量分数98％的发烟硝酸的流速控制在10mL/min，将3-甲基苯甲酸的加料速度控制在3g/min。质量分数98％的发烟硝酸和3-甲基苯甲酸在连续流反应器中进行连续硝化反应，连续硝化反应的反应温度为-10℃，平均停留时间为150s，连续流反应器的转速为150r/min；连续反应1h后，将制得的反应液浆料进行过滤，然后将过滤后获得的滤饼用水洗涤至中性，再经干燥后，制得产物，该产物的表征数据如下：
1HNMR(300M,CDCl3):δ7.93(d,1H,J＝7.7Hz),7.71(d,1H,J＝7.7Hz),7.62(t,1H),2.62(s,3H).
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由上述表征数据可知，本实施例中最终制得的产物为3-甲基-2-硝基苯甲酸。
本实施例中，3-甲基-2-硝基苯甲酸的收率89.2％，3-甲基-2-硝基苯甲酸的产品纯度99.4％。
实施例2：
本实施例中给出一种连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法，该方法具体包括如下过程：
分别采用计量泵和螺旋输送机，将质量分数98％的发烟硝酸和3-甲基苯甲酸加入连续流反应器中，加入原料时，将质量分数98％的发烟硝酸的流速控制在12mL/min，将3-甲基苯甲酸的加料速度控制在3g/min。质量分数98％的发烟硝酸和3-甲基苯甲酸在连续流反应器中进行连续硝化反应，连续硝化反应的反应温度为-5℃，平均停留时间为120s，连续流反应器的转速为100r/min；连续反应1h后，将制得的反应液浆料进行过滤，然后将过滤后获得的滤饼用水洗涤至中性，再经干燥后，制得产物。
本实施例中，产物的表征数据与实施例1相同，由表征数据可知，最终制得的产物为3-甲基-2-硝基苯甲酸。
本实施例中，3-甲基-2-硝基苯甲酸的收率86.5％，3-甲基-2-硝基苯甲酸的产品纯度98.7％。
实施例3：
本实施例中给出一种连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法，该方法具体包括如下过程：
分别采用计量泵和螺旋输送机，将质量分数98％的发烟硝酸和3-甲基苯甲酸加入连续流反应器中，加入原料时，将质量分数98％的发烟硝酸的流速控制在10mL/min，将3-甲基苯甲酸的加料速度控制在4g/min。质量分数98％的发烟硝酸和3-甲基苯甲酸在连续流反应器中进行连续硝化反应，连续硝化反应的反应温度为0℃，平均停留时间为100s，连续流反应器的转速为100r/min；连续反应1h后，将制得的反应液浆料进行过滤，然后将过滤后获得的滤饼用水洗涤至中性，再经干燥后，制得产物。
本实施例中，产物的表征数据与实施例1相同，由表征数据可知，最终制得的产物为3-甲基-2-硝基苯甲酸。
本实施例中，3-甲基-2-硝基苯甲酸的收率82.7％，3-甲基-2-硝基苯甲酸的产品纯度98.4％。
Claims (9)
1.一种连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法，其特征在于，该方法具体包括如下过程：
将质量分数98％的发烟硝酸和3-甲基苯甲酸加入连续流反应器中，进行连续硝化反应；连续硝化反应结束后，将制得的反应液浆料进行过滤，然后将过滤后获得的滤饼用水洗涤至中性，再经干燥后，制得3-甲基-2-硝基苯甲酸；
所述的连续硝化反应的反应温度为-10～5℃。
2.如权利要求1所述的连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法，其特征在于，所述的连续硝化反应的平均停留时间为30～300s，连续流反应器的转速为50～300r/min。
3.如权利要求2所述的连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法，其特征在于，所述的连续硝化反应的反应温度为-10～0℃，平均停留时间为100～150s，连续流反应器的转速为100～150r/min。
4.如权利要求1所述的连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法，其特征在于，所述的连续硝化反应的总反应时间为1h。
5.如权利要求1所述的连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法，其特征在于，连续流反应器中，质量分数98％的发烟硝酸和3-甲基苯甲酸的摩尔量之比为(6～20):1。
6.如权利要求5所述的连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法，其特征在于，连续流反应器中，质量分数98％的发烟硝酸和3-甲基苯甲酸的摩尔量之比为(8～12):1。
7.如权利要求1所述的连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法，其特征在于，采用计量泵将质量分数98％的发烟硝酸加入连续流反应器中，质量分数98％的发烟硝酸的流速为10～12mL/min。
8.如权利要求1所述的连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法，其特征在于，采用螺旋输送机将3-甲基苯甲酸加入连续流反应器中，3-甲基苯甲酸的加料速度为3～5g/min。
9.如权利要求1所述的连续合成3-甲基-2-硝基苯甲酸的方法，其特征在于，所述的3-甲基-2-硝基苯甲酸的收率为82.7％～89.2％，3-甲基-2-硝基苯甲酸的产品纯度为98.4％～99.4％。
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