定向硝化製備對硝基苯乙腈新方法

2023-07-27 14:38:11

專利名稱：定向硝化製備對硝基苯乙腈新方法
技術領域：
本發明屬於有機化工，具體涉及定向硝化製備對硝基苯乙腈新方法。
對硝基苯乙腈是-種重要的有機合成中間體，主要用於合成β一腎上腺素能受體阻滯劑阿替洛爾和抗抑鬱藥文拉法新，也用於製備液晶及農用化學品，用途十分廣泛，對硝基苯乙腈製備方法主要有以下兩種一是見徐克勳，精細有機化工原料及中間體手冊[M]，北京化學工業出版社1999.3-573頁，苯乙腈直接和混酸(濃HNO3和H2SO4)反應，生成鄰位和對位硝基苯乙腈混合物，然後用乙醇水重結晶分離，苯乙腈轉化率大於90％，對位收率僅為48.6％；用發煙硝酸代替濃硝酸，對位收率可達56％，此法得率較低，鄰對位混合物分離較困難。另一種方法是見Asher K,Rivka M、One-step Synthesis Of 2-and-4-NitrobenzylCymides[J].Synthesis,1987,(5),514-515，對硝基苄基囟和氰化鈉反應，由於對硝基苄基囟活性較大及氰化鈉鹼性太強，主要產物為4.4-二硝基苯乙烯衍生物，Asher K等人用DMSO為溶劑，在對硝基苄基囟和氰化鈉混合物中加入一定量濃H2SO4，改進後，能使對硝基苯乙腈收率提高到40％，該方法在氰化鈉中滴加酸生成劇毒的HCN，生產防護要求很高，而且DMSO溶劑價格較高，回收費用大。近年來，國內外學者及研究機構在芳香烴定向硝化方面研究十分活躍，但尚未見苯乙腈定向硝化的研究報導。
本發明的目的在於設計一種定向硝化製備對硝基苯乙腈新方法，提高苯乙腈對位硝化產物的收率，同時簡化步驟，降低成本，減少汙染。
本發明的技術解決方案為將一定量的濃硝酸和多聚磷酸充分混合後，滴加苯乙腈進行反應，反應後傾入碎冰中析出固體，減壓過濾，濾餅用乙醇一水重結晶，得對硝基苯乙腈。
如表1所示，隨著多聚磷酸用量的提高，苯乙腈的轉化率和對位硝化產物收率均提高，超過一定量時，轉化率和對位產物收率增加不明顯，考慮到廢酸處理，多聚磷酸用量不宜太高。
如表2所示，濃硝酸與苯乙腈的投料摩爾比為1.5∶1時，苯乙腈摩爾轉化率為72.35％，當達到3.5∶1時，轉化率為90.77％，超過3.5∶1時，轉化率無明顯增加，考慮到濃硝酸的利用率及轉化率均達到合適程度，控制濃硝酸與苯乙腈投料摩爾比3.5∶1為最佳。
如表3所示，生產過程中控制滴加苯乙腈的速度及繼續反應完全的溫度和時間，苯乙腈的滴加速度控制反應溫度在0℃-10℃之間，繼續反應完全的溫度為20℃-30℃，溫度低於20℃反應不完全，高於30℃苯乙腈摩爾轉化率和對位收率均明顯降低，因為溫度高時，腈基在酸介質中水解以及鄰位異物體生成量增多，反應時間2小時為宜。
本發明直接使用苯乙腈為原料，避免在氰化鈉中滴加酸生成劇毒的HCN，固而有利於環境保護，用濃硝酸多聚磷酸作定向硝化劑與苯乙腈反應，可以獲得較高對位產物收率及較高轉化率。在優化條件下濃硝酸和苯乙腈投料摩爾比為3.5∶1，反應溫度為20℃-25℃，反應時間為2小時，苯乙腈的摩爾轉化率為90.77％，對硝基苯乙腈的摩爾得率為64.69％，產品純度達99.11％。提高了原料苯乙腈的利用率，降低了生產成本，具有較好的工業應用前景。
對硝基苯乙腈的含量採用高效液相色譜法分析，高效液相色譜條件為填料Nova-pak C18；柱壓50/50C；檢測波長254nm；停留時間(s)對硝基苯乙腈約1.982；間硝基苯乙腈約1.875；鄰硝基苯乙腈約1.037；用面積歸一化法計算對硝基苯乙腈含量。
多聚磷酸的環狀絡合物和NO2給合起來可形成體積較大的基因，產生位阻效應，不易進攻苯乙腈的鄰位，從而使對位產物的收率提高。當反應混合物傾入碎冰中時，形成淺黃色固體，說明對位異構體含量高；而不用PPA時，同樣條件下實驗，用冰水稀釋反應混合物時生成油狀物，說明鄰位異物體含量較高。產品用乙醇水重結晶一次，就得到白色或淺黃色針狀晶體，熔點114-115℃，高效液相色譜分析表明產品中含對位異物體99.11％，鄰位和間位僅佔0.17％和0.72％。紅外光譜的特徵吸收峰，2220cm(CN伸縮振動)，1610cm-1和1547cm-1(苯環振動)與標準圖譜完全一致。元素分析結果(C8H6N2O2，計算值/實測值，W％),C 59.14/59.26；H 3.97/4.03；N 17.04/17.17。
表1多聚磷酸用量對反應結果的影響多聚磷酸用量/g 202530354045苯乙腈摩爾轉化率％63.57 70.25 80.31 90.77 91.02 91.75對位產物摩爾收率％49.28 53.07 57.21 64.69 65.82 66.27注反應物為濃HNO327.5ml，苯乙腈15g，反應溫度20-25℃，反應時間2h
表2苯乙腈用量對反應結果的影響n(濃HNO3):n(苯乙腈) 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5苯乙腈摩爾轉化率％72.35 80.13 90.77 92.24 94.03對位產物摩爾收率％49.11 56.79 64.69 66.03 67.64注反應物為濃HNO327.5ml，多聚磷酸35g，反應溫度20-25℃，反應時間2h表3反應溫度對反應結果的影響反應溫度/℃0-5 10-15 20-25 30-35 40-45苯乙腈摩爾轉化率％82.55 85.14 90.77 81.33 62.67對位產物摩爾收率％60.07 61.98 64.69 60.72 43.15注反應物為濃HNO327.5ml，多聚磷酸35g，苯乙腈15g，反應時間2h
權利要求
1.定向硝化製備對硝基苯乙腈新方法，以濃硝酸和多聚磷酸為對位定向硝化劑與苯乙腈反應製備對硝基苯乙腈。
2.根據權利要求1所述的定向硝化製備對硝基苯乙腈新方法，其特徵在於將一定量的濃硝酸和多聚磷酸充分混合後，滴加苯乙腈進行反應，反應後傾入碎冰中折出固體，減壓過濾，濾餅用乙醇一水重結晶，得對硝基苯乙腈。
3.根據權利要求2所述的定向硝化製備對硝基苯乙腈新方法，其特徵在於濃硝酸與苯乙腈的投料摩爾比2.5∶1-4.5∶1。
4.根據權利要求3所述的定向硝化製備對硝基苯乙腈新方法，其特徵在於濃硝酸與苯乙腈的投料摩爾比為3.5∶1。
5.根據權利要求2所述的定向硝化製備對硝基苯乙腈新方法，其特徵在於苯乙腈的滴加速度控制在反應溫度0-10℃之間。
6.根據權利要求2所述的定向硝化製備對硝基苯乙腈新方法，其特徵在於繼續反應溫度10-30℃。
7.根據權利要求6所述的定向硝化製備對硝基苯乙腈新方法，其特徵在於繼續反應溫度20-25℃。
全文摘要
定向硝化製備對硝基苯乙腈新方法,以濃HNO
文檔編號C07C255/00GK1305988SQ0013435
公開日2001年8月1日 申請日期2000年12月2日 優先權日2000年12月2日
發明者韋長梅, 嵇鳴, 李康 申請人:韋長梅