CN116693397A - 一种对硝基苯乙酸的提纯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对硝基苯乙酸的提纯方法，具体涉及化学技术领域，本发明通过在加工对硝基苯乙酸时采用先硝化再氧化的路线，将羟基先氧化为羧基，再进行硝化反应时无需进行保护，产物也以邻、对位为主，且采用苯乙醇为原料，从而提高了在提取制备对硝基苯乙酸时的收率，但对位产物的比例超过90％，可以以较高的收率获得对硝基苯乙酸，在保障了采用该方法加工对硝基苯乙酸的同时减少的毒性物苯乙腈的摄入，从而减少了后续对对硝基苯乙酸加工时对毒性物调节和稀释的步骤，从而降低了制备对硝基苯乙酸时成本的需求，且提高了加工对硝基苯乙酸时的产量。
Description
技术领域
本发明涉及化学技术领域，更具体地说，本发明涉及一种对硝基苯乙酸的提纯方法。
背景技术
目前工业上合成对硝基苯乙酸的方法主要是使用的对硝基苯乙腈水解法，通过苄氯氰解得到苯乙腈，苯乙腈经硝化、水解得到对硝基苯乙酸，这种合成方法中，需要使用剧毒的氰化物，另外苯乙腈的毒性也较大，而且反应的收率不高，导致在将对硝基苯乙酸加工完毕后依旧需要对对硝基苯乙酸进行多次回收处理，同时需要对苯乙腈的毒性进行调节和稀释，增加了大量加工对硝基苯乙酸的成本。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种对硝基苯乙酸的提纯方法，本发明所要解决的技术问题是：现有方法在对对硝基苯乙酸进行加工时，需要使用剧毒的氰化物，另外苯乙腈的毒性也较大，而且反应的收率不高，增加了大量加工对硝基苯乙酸成本的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
作为本发明的进一步方案：一种对硝基苯乙酸的提纯方法，包括以下制备步骤：
S1、将2-苯乙醇同乙酸酐反应后制备乙酸苯乙酯在进行硝化和水解。
S2、反应容器中加入质量分数比：15-25份乙酸苯乙酯、20-30份二氯乙烷以及5-15份浓硫酸，冰盐浴使温度降至-10℃以下，得到一次混合产物。
S3、将预先制备好的混酸加入到装有60-70份恒压分液漏斗设备中，在搅拌下缓慢滴入反应容器中的一次混合产物中，TCL监控反应，至原料点消失，得到二次混合产物。
S4、反应结束后，加入一定量的水分去酸性水层，油层用水洗涤至中性，得到对硝基乙酸苯乙酯。
S5、将制取的对硝基乙酸苯乙酯、70-80份甲醇、1-3份盐酸加入到装有冷凝管和机械搅拌棒的混合容器中，升温回流反应，并保持TCL跟踪反应，至原料点消失，反应结束，得到三次混合产物。
S6、冷却三次混合产物至室温，采用NaOH调节pH至中性，并对调节pH值后的三次混合产物采用旋蒸法除去甲醇，加水，用盐酸调节pH至酸性，冷冻抽滤，以CCl4为溶剂进行重结晶，得到产品粗制对硝基苯乙醇。
S7、将制取的粗制对硝基苯乙醇称取质量分数比40-60份，并选取180-220份乙腈和磷酸钠缓冲溶液加入到装有冷凝管、机械搅拌棒和温度计的混合容器中，搅拌下慢慢分别同时滴加质量分数比为9-15份亚氯酸钠和20-45份水配成的溶液以及15-25份2.0mol％的NaClO溶液，恒温35℃反应，TCL监控至原料点消失，反应需3-5h，得到一次提纯产物。
S8、对一次提纯产物进行冷却处理，温度降低至室温后，加入质量分数比为180-220份的水，用2mol/L的NaOH溶液调溶液的pH至8-10，加入Na2SO3后，调pH值至8.5，室温搅拌0.5h，用质量分数比为180-220份的乙酸萃取，弃去有机层，用盐酸将水层pH调至3-4，然后用质量分数比为280-310份的乙酸萃取，减压蒸去大部分乙醚，抽滤，以乙酸为溶剂重结晶，得到对硝基苯乙酸。
作为本发明的进一步方案：所述S4中提出的对硝基乙酸苯乙酯产率为83.15％。
作为本发明的进一步方案：所述S6中提出的粗制对硝基苯乙醇其收率为90％，熔点62-64℃。
作为本发明的进一步方案：所述S7中的乙腈和磷酸钠缓冲溶液其pH值为6-7。
进一步的：对对硝基苯乙酸进行还原反应测试：
酸性介质中铁粉还原法
将500mL水和5mL硫酸加入1000mL四口反应瓶中，再加入50g(0.28mol)对硝基苯乙酸，升温至95-100℃时少量多次加入70g还原铁粉，大约1h加完，加完铁粉后于95-100℃再保温搅拌反应2h，冷却至40-45℃时滴加氨水，调节pH＝9-9.4，耗氨水34mL，再冷却至40℃以下，过滤，除去铁泥，并用50mL×2热水洗铁泥，滤液用硫酸调pH＝3-4，耗酸约10mL，析出产品，过滤，滤饼烘干得对氨基苯乙酸35.6g，mp:197-199℃，IR和H-NMR图谱与标准图谱一致，收率85.3％，纯度(HPLC)98.3％。
本发明的有益效果在于：本发明通过在加工对硝基苯乙酸时采用先硝化再氧化的路线，将羟基先氧化为羧基，再进行硝化反应时无需进行保护，产物也以邻、对位为主，且采用苯乙醇为原料，从而提高了在提取制备对硝基苯乙酸时的收率，但对位产物的比例超过90％，可以以较高的收率获得对硝基苯乙酸，在保障了采用该方法加工对硝基苯乙酸的同时减少的毒性物苯乙腈的摄入，从而减少了后续对对硝基苯乙酸加工时对毒性物调节和稀释的步骤，从而降低了制备对硝基苯乙酸时成本的需求，且提高了加工对硝基苯乙酸时的产量。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种对硝基苯乙酸的提纯方法，包括以下制备步骤：
S1、将2-苯乙醇同乙酸酐反应后制备乙酸苯乙酯在进行硝化和水解。
S2、反应容器中加入质量分数比：20份乙酸苯乙酯、25份二氯乙烷以及5-15份浓硫酸，冰盐浴使温度降至-10℃以下，得到一次混合产物。
S3、将预先制备好的混酸加入到装有70份恒压分液漏斗设备中，在搅拌下缓慢滴入反应容器中的一次混合产物中，TCL监控反应，至原料点消失，得到二次混合产物。
S4、反应结束后，加入一定量的水分去酸性水层，油层用水洗涤至中性，得到对硝基乙酸苯乙酯。
S5、将制取的对硝基乙酸苯乙酯、75份甲醇、1份盐酸加入到装有冷凝管和机械搅拌棒的混合容器中，升温回流反应，并保持TCL跟踪反应，至原料点消失，反应结束，得到三次混合产物。
S6、冷却三次混合产物至室温，采用NaOH调节pH至中性，并对调节pH值后的三次混合产物采用旋蒸法除去甲醇，加水，用盐酸调节pH至酸性，冷冻抽滤，以CCl4为溶剂进行重结晶，得到产品粗制对硝基苯乙醇。
S7、将制取的粗制对硝基苯乙醇称取质量分数比50份，并选取200份乙腈和磷酸钠缓冲溶液加入到装有冷凝管、机械搅拌棒和温度计的混合容器中，搅拌下慢慢分别同时滴加质量分数比为10份亚氯酸钠和30份水配成的溶液以及15份2.0mol％的NaClO溶液，恒温35℃反应，TCL监控至原料点消失，反应需3-5h，得到一次提纯产物。
S8、对一次提纯产物进行冷却处理，温度降低至室温后，加入质量分数比为200份的水，用2mol/L的NaOH溶液调溶液的pH至8，加入Na2SO3后，调pH值至8.5，室温搅拌0.5h，用质量分数比为200份的乙酸萃取，弃去有机层，用盐酸将水层pH调至3.5，然后用质量分数比为300份的乙酸萃取，减压蒸去大部分乙醚，抽滤，以乙酸为溶剂重结晶，得到对硝基苯乙酸。
S4中提出的对硝基乙酸苯乙酯产率为83.15％，S6中提出的粗制对硝基苯乙醇其收率为90％，熔点62-64℃，S7中的乙腈和磷酸钠缓冲溶液其pH值为6.2。
进一步的：对对硝基苯乙酸进行还原反应测试：
酸性介质中铁粉还原法
将500mL水和5mL硫酸加入1000mL四口反应瓶中，再加入50g(0.28mol)对硝基苯乙酸，升温至95-100℃时少量多次加入70g还原铁粉，大约1h加完，加完铁粉后于95-100℃再保温搅拌反应2h，冷却至40-45℃时滴加氨水，调节pH＝9-9.4，耗氨水34mL，再冷却至40℃以下，过滤，除去铁泥，并用50mL×2热水洗铁泥，滤液用硫酸调pH＝3-4，耗酸约10mL，析出产品，过滤，滤饼烘干得对氨基苯乙酸35.6g，mp:197-199℃，IR和H-NMR图谱与标准图谱一致，收率85.3％，纯度(HPLC)98.3％。
实施例2：
一种对硝基苯乙酸的提纯方法，包括以下制备步骤：
S1、将2-苯乙醇同乙酸酐反应后制备乙酸苯乙酯在进行硝化和水解。
S2、反应容器中加入质量分数比：22份乙酸苯乙酯、18份二氯乙烷以及5-15份浓硫酸，冰盐浴使温度降至-10℃以下，得到一次混合产物。
S3、将预先制备好的混酸加入到装有66份恒压分液漏斗设备中，在搅拌下缓慢滴入反应容器中的一次混合产物中，TCL监控反应，至原料点消失，得到二次混合产物。
S4、反应结束后，加入一定量的水分去酸性水层，油层用水洗涤至中性，得到对硝基乙酸苯乙酯。
S5、将制取的对硝基乙酸苯乙酯、72份甲醇、2.5份盐酸加入到装有冷凝管和机械搅拌棒的混合容器中，升温回流反应，并保持TCL跟踪反应，至原料点消失，反应结束，得到三次混合产物。
S6、冷却三次混合产物至室温，采用NaOH调节pH至中性，并对调节pH值后的三次混合产物采用旋蒸法除去甲醇，加水，用盐酸调节pH至酸性，冷冻抽滤，以CCl4为溶剂进行重结晶，得到产品粗制对硝基苯乙醇。
S7、将制取的粗制对硝基苯乙醇称取质量分数比55份，并选取200份乙腈和磷酸钠缓冲溶液加入到装有冷凝管、机械搅拌棒和温度计的混合容器中，搅拌下慢慢分别同时滴加质量分数比为10份亚氯酸钠和30份水配成的溶液以及15份2.0mol％的NaClO溶液，恒温35℃反应，TCL监控至原料点消失，反应需3-5h，得到一次提纯产物。
S8、对一次提纯产物进行冷却处理，温度降低至室温后，加入质量分数比为200份的水，用2mol/L的NaOH溶液调溶液的pH至8，加入Na2SO3后，调pH值至8.5，室温搅拌0.5h，用质量分数比为200份的乙酸萃取，弃去有机层，用盐酸将水层pH调至3.5，然后用质量分数比为300份的乙酸萃取，减压蒸去大部分乙醚，抽滤，以乙酸为溶剂重结晶，得到对硝基苯乙酸。
S4中提出的对硝基乙酸苯乙酯产率为83.15％，S6中提出的粗制对硝基苯乙醇其收率为90％，熔点62-64℃，S7中的乙腈和磷酸钠缓冲溶液其pH值为6.2。
进一步的：对对硝基苯乙酸进行还原反应测试：
碱性介质中铁粉还原法
将50g(0.28mol)对硝基苯乙酸溶于含40g碳酸钠的340mL水中，制成溶液A，在1000mL四口反应瓶中加入水160mL，铁粉70g，氯化铵20g，盐酸10mL，加热回流，活化铁粉1h，保持内温95-100℃，滴加溶液A，约30min滴完，保温反应3h，停止反应，降温至80℃，过滤，滤饼用80mL×2热水洗，合并滤液，降温至40℃，用硫酸调pH＝4-4.5，耗酸12mL，冷却至25℃以下过滤，并用100mL水洗固体，烘干得产品38.8g，mp:198-200℃，IR和H-NMR图谱与标准图谱一致，收率92.9％，纯度(HPLC)98.1％。
实施例3：
一种对硝基苯乙酸的提纯方法，包括以下制备步骤：
S1、将2-苯乙醇同乙酸酐反应后制备乙酸苯乙酯在进行硝化和水解。
S2、反应容器中加入质量分数比：25份乙酸苯乙酯、15份二氯乙烷以及5-15份浓硫酸，冰盐浴使温度降至-10℃以下，得到一次混合产物。
S3、将预先制备好的混酸加入到装有70份恒压分液漏斗设备中，在搅拌下缓慢滴入反应容器中的一次混合产物中，TCL监控反应，至原料点消失，得到二次混合产物。
S4、反应结束后，加入一定量的水分去酸性水层，油层用水洗涤至中性，得到对硝基乙酸苯乙酯。
S5、将制取的对硝基乙酸苯乙酯、70份甲醇、2份盐酸加入到装有冷凝管和机械搅拌棒的混合容器中，升温回流反应，并保持TCL跟踪反应，至原料点消失，反应结束，得到三次混合产物。
S6、冷却三次混合产物至室温，采用NaOH调节pH至中性，并对调节pH值后的三次混合产物采用旋蒸法除去甲醇，加水，用盐酸调节pH至酸性，冷冻抽滤，以CCl4为溶剂进行重结晶，得到产品粗制对硝基苯乙醇。
S7、将制取的粗制对硝基苯乙醇称取质量分数比55份，并选取200份乙腈和磷酸钠缓冲溶液加入到装有冷凝管、机械搅拌棒和温度计的混合容器中，搅拌下慢慢分别同时滴加质量分数比为12份亚氯酸钠和25份水配成的溶液以及15份2.0mol％的NaClO溶液，恒温35℃反应，TCL监控至原料点消失，反应需3-5h，得到一次提纯产物。
S8、对一次提纯产物进行冷却处理，温度降低至室温后，加入质量分数比为200份的水，用2mol/L的NaOH溶液调溶液的pH至8，加入Na2SO3后，调pH值至8.5，室温搅拌0.5h，用质量分数比为200份的乙酸萃取，弃去有机层，用盐酸将水层pH调至3.5，然后用质量分数比为300份的乙酸萃取，减压蒸去大部分乙醚，抽滤，以乙酸为溶剂重结晶，得到对硝基苯乙酸。
S4中提出的对硝基乙酸苯乙酯产率为83.15％，S6中提出的粗制对硝基苯乙醇其收率为90％，熔点62-64℃，S7中的乙腈和磷酸钠缓冲溶液其pH值为6.2。
进一步的：对对硝基苯乙酸进行还原反应测试：
催化转移氢化法
在250mL四口瓶中先加入50mL干燥的甲醇，再加入对硝基苯乙酸50g(0.28mol)和1g5％Pd/C，再加入75g(1.19mol)无水甲酸铵，氮气保护下室温搅拌反应2h，过滤除去催化剂，并用50mL甲醇洗(催化剂回收套用25次)，合并滤液，蒸出甲醇，剩下残液溶于125mL水中，并用25mL×2二氯甲烷提取，提取后有机层用无水硫酸镁干燥后过滤，滤液蒸馏得对氨基苯乙酸35.9g，mp:198-200℃，IR和H-NMR图谱与标准图谱一致，收率86.0％，纯度(HPLC)98.7％。
实施例4：
一种对硝基苯乙酸的提纯方法，包括以下制备步骤：
S1、将2-苯乙醇同乙酸酐反应后制备乙酸苯乙酯在进行硝化和水解。
S2、反应容器中加入质量分数比：15份乙酸苯乙酯、30份二氯乙烷以及5-15份浓硫酸，冰盐浴使温度降至-10℃以下，得到一次混合产物。
S3、将预先制备好的混酸加入到装有67份恒压分液漏斗设备中，在搅拌下缓慢滴入反应容器中的一次混合产物中，TCL监控反应，至原料点消失，得到二次混合产物。
S4、反应结束后，加入一定量的水分去酸性水层，油层用水洗涤至中性，得到对硝基乙酸苯乙酯。
S5、将制取的对硝基乙酸苯乙酯、65份甲醇、2份盐酸加入到装有冷凝管和机械搅拌棒的混合容器中，升温回流反应，并保持TCL跟踪反应，至原料点消失，反应结束，得到三次混合产物。
S6、冷却三次混合产物至室温，采用NaOH调节pH至中性，并对调节pH值后的三次混合产物采用旋蒸法除去甲醇，加水，用盐酸调节pH至酸性，冷冻抽滤，以CCl4为溶剂进行重结晶，得到产品粗制对硝基苯乙醇。
S7、将制取的粗制对硝基苯乙醇称取质量分数比60份，并选取200份乙腈和磷酸钠缓冲溶液加入到装有冷凝管、机械搅拌棒和温度计的混合容器中，搅拌下慢慢分别同时滴加质量分数比为11份亚氯酸钠和30份水配成的溶液以及15份2.0mol％的NaClO溶液，恒温35℃反应，TCL监控至原料点消失，反应需3-5h，得到一次提纯产物。
S8、对一次提纯产物进行冷却处理，温度降低至室温后，加入质量分数比为200份的水，用2mol/L的NaOH溶液调溶液的pH至8，加入Na2SO3后，调pH值至8.5，室温搅拌0.5h，用质量分数比为200份的乙酸萃取，弃去有机层，用盐酸将水层pH调至3，然后用质量分数比为300份的乙酸萃取，减压蒸去大部分乙醚，抽滤，以乙酸为溶剂重结晶，得到对硝基苯乙酸。
S4中提出的对硝基乙酸苯乙酯产率为83.15％，S6中提出的粗制对硝基苯乙醇其收率为90％，熔点62-64℃，S7中的乙腈和磷酸钠缓冲溶液其pH值为6.2。
进一步的：对对硝基苯乙酸进行还原反应测试：
骨架镍催化加氢法
将对硝基苯乙酸50g(0.28mol)和2.5g骨架镍，200mL无水乙醇加入到0.5L高压釜中，密闭压力釜，通氮气0.2MPa置换釜内空气2次，然后室温(25-30℃)搅拌通氢气于0.2-0.3MPa进行反应，控制通氢气速度使反应温度不要超过30℃，约0.5h后吸收氢气已不明显，保持0.25MPa继续反应1.5h，静置压出反应液，催化剂保存于釜底，用作下次反应(催化剂可使用10次以上)，将滤液蒸馏，除去大部分乙醇后得固体产物，烘干得产品34.6g，mp:198-200℃，IR和H-NMR图谱与标准图谱一致，收率82.9％，产品纯度(HPLC)98.8％。
由上表中的对比可知：在采用还原反应对提纯后的对硝基苯乙酸进行检测时，酸性介质铁粉还原法的测试成本偏高，收率低，相对工艺简单，但对设备有需求，且存在污染情况，因此对对硝基苯乙酸并不采用酸性介质铁粉还原法测验，在采用碱性介质中铁粉还原法时其收率较高，成本较低，同时产品的纯度无较大差别，同时随采用两步操作但对设备无需求，存在污染情况，因此在严格把控污染出口的情况下可以采用碱性介质中铁粉还原法对对硝基苯乙酸进行还原反应测验，催化转移氢化法的收率一般，但工序最为复杂，因此基本不考虑采用，骨架镍催化加氢法收率最低，但成本以及纯度为最佳，且无污染，因此可以大规模采用本方案进对对硝基苯乙酸进行还原反应测验。
最后应说明的几点是：虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明的基础上，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (4)
1.一种对硝基苯乙酸的提纯方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
S1、将2-苯乙醇同乙酸酐反应后制备乙酸苯乙酯在进行硝化和水解；
S2、反应容器中加入质量分数比：15-25份乙酸苯乙酯、20-30份二氯乙烷以及5-15份浓硫酸，冰盐浴使温度降至-10℃以下，得到一次混合产物；
S3、将预先制备好的混酸加入到装有60-70份恒压分液漏斗设备中，在搅拌下缓慢滴入反应容器中的一次混合产物中，TCL监控反应，至原料点消失，得到二次混合产物；
S4、反应结束后，加入一定量的水分去酸性水层，油层用水洗涤至中性，得到对硝基乙酸苯乙酯；
S5、将制取的对硝基乙酸苯乙酯、70-80份甲醇、1-3份盐酸加入到装有冷凝管和机械搅拌棒的混合容器中，升温回流反应，并保持TCL跟踪反应，至原料点消失，反应结束，得到三次混合产物；
S6、冷却三次混合产物至室温，采用NaOH调节pH至中性，并对调节pH值后的三次混合产物采用旋蒸法除去甲醇，加水，用盐酸调节pH至酸性，冷冻抽滤，以CCl4为溶剂进行重结晶，得到产品粗制对硝基苯乙醇；
S7、将制取的粗制对硝基苯乙醇称取质量分数比40-60份，并选取180-220份乙腈和磷酸钠缓冲溶液加入到装有冷凝管、机械搅拌棒和温度计的混合容器中，搅拌下慢慢分别同时滴加质量分数比为9-15份亚氯酸钠和20-45份水配成的溶液以及15-25份2.0mol％的NaClO溶液，恒温35℃反应，TCL监控至原料点消失，反应需3-5h，得到一次提纯产物；
S8、对一次提纯产物进行冷却处理，温度降低至室温后，加入质量分数比为180-220份的水，用2mol/L的NaOH溶液调溶液的pH至8-10，加入Na2SO3后，调pH值至8.5，室温搅拌0.5h，用质量分数比为180-220份的乙酸萃取，弃去有机层，用盐酸将水层pH调至3-4，然后用质量分数比为280-310份的乙酸萃取，减压蒸去大部分乙醚，抽滤，以乙酸为溶剂重结晶，得到对硝基苯乙酸。
2.根据权利要求1所述的一种对硝基苯乙酸的提纯方法，其特征在于：所述S4中提出的对硝基乙酸苯乙酯产率为83.15％。
3.根据权利要求1所述的一种对硝基苯乙酸的提纯方法，其特征在于：所述S6中提出的粗制对硝基苯乙醇其收率为90％，熔点62-64℃。
4.根据权利要求1所述的一种对硝基苯乙酸的提纯方法，其特征在于：所述S7中的乙腈和磷酸钠缓冲溶液其pH值为6-7。
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