[发明专利]一种制备N-烷基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺的方法

说明书

本发明属于有机合成工艺技术领域，涉及一种以N‑烷基邻苯二甲酰亚胺为原料，硝酸为硝化剂，通过连续流进行低温硝化反应制备N‑烷基‑4‑硝基邻苯二甲酰亚胺系列产品的方法。该方法反应时间短，生产周期短，解决了间歇反应釜原料堆积产生的问题，反应过程更加稳定，显著提高了反应效率。采用不同结构的微通道反应器内可加强传质、传热性能，保持反应温度恒定，避免飞温现象，减少副产物的产生，同时提高了反应过程的安全性。采用的微通道反应器内强的传质效果，使得液‑液反应液得到充分的混合，反应过程中，浓硫酸、硝酸的用量可以大大减少，减少了废酸的产生。

技术领域

本发明属于有机合成工艺技术领域，涉及一种以N-烷基邻苯二甲酰亚胺为原料，硝酸为硝化剂，通过连续流进行低温硝化反应制备N-烷基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺系列产品的方法。

背景技术

邻苯二甲酰亚胺是重要的精细化工中间体，广泛用于医药、农药、染料等领域。随着科技的进步，近年来其新用途不断被开发出来，许多下游产品附加值很高。分散染料已经成为世界染料市场开发最为活跃的染料类别之一，由于超细聚酯纤维的产业化、旅游用聚酯纤维的增长、运动服与车用聚酯织物用量的上升等因素，在高水洗、高耐光牢度的高性能分散染料中，硝基化邻苯二甲酰亚胺偶氮染料极其重要，约占高性能分散染料的30％，含有邻苯二甲酰亚胺的偶氮型分散染料在聚酯纤维及其混纺织物上具有极佳的洗涤牢度，并且有着优异的耐光性和湿牢度、良好的热迁移牢度。

现有技术报道的N-烷基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺的合成方法主要有两种：

(1)采用4-硝基苯酐与甲胺反应的方法，缺点是4-硝基苯酐是非常见工业品，且制备过程比较复杂，副产物多，难以达到提纯的目的，同时4-硝基苯酐与甲胺反应时，4-硝基苯酐的转化率低，造成N-烷基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺收率低，因此，该方法不适于工业化生产。(2)N-甲基邻苯二甲酰亚胺和混酸进行硝化反应的方法。

如，专利CN104086476A公开了一种N-甲基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺的制备方法，先将发烟浓硝酸冷却到5～8℃，滴加浓硫酸，在10～15℃配制成混酸；在0℃将N-甲基-邻苯二甲酰亚胺与浓硫酸搅拌混合，再滴加混酸，反应3～4小时；用萃取剂萃取反应生成的硝化物；分层后分离上层有机相及下层硫酸母液；回收上层有机相后，得N-甲基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺，离心过滤，干燥得成品；下层硫酸母液通过干燥剂除水，并浓缩后套用于下一批硝化反应用于配制混酸。

专利CN 106478489 A公开了一种单硝基邻苯二甲酰亚胺异构体混合物的分离方法，先将单硝基邻苯二甲酰亚胺异构体混合物在第一溶剂中加热溶解，经分离分别取得结晶的4-硝基邻苯二甲酰亚胺粗品和滤液；所述第一溶剂为1,4-二氧六环或其同系物的至少任意一种；再将上述滤液进行蒸发结晶，取得固相即3-硝基邻苯二甲酰亚胺粗品。

目前国内外制备邻苯二甲酰亚胺偶氮染料中间体传统生产工艺主要是以混酸进行间歇硝化的工艺，具有如下缺陷：硝化反应热量难以及时转移，容易导致飙温失控，造成安全事故；传质效率差，易造成物料蓄积，反应时间长。硝酸用量大，废水治理成本高。在上述专利公开或者文章报道里的制备方法中，所述的反应均发生在传统反应釜中，反应方式均为间歇操作方式，在常压或近常压下进行。对于N-烷基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺的制备过程中会释放大量的热，“飞温”风险高；传统釜式反应为开放式体系，装置死角多，工艺控制处于间歇波动状态中，决定了其稳定性低，安全性差。

近年来，微通道反应器的出现为有机化学合成提供了新思路。微通道反应器是具有微结构的管式反应器的统称，与常规釜式反应器相比，微通道反应器具有体积小，比表面积大，易放大，过程连续，快速混合效果好，传热效果好，耐高温高压等特点。迄今为止，尚未见以微通道连续化的反应方式N-烷基邻苯二甲酰亚胺进行硝化反应的工艺研究和装备技术报道。

发明内容