[发明专利]辅助剂作用下硝酸盐硝化芳香族化合物的方法

说明书

本发明公开了辅助剂作用下硝酸盐硝化芳香族化合物的方法。本发明提供的一种芳香族硝基化合物的制备方法，包括如下步骤：在外部作用和辅助剂存在的条件下，芳香族化合物与金属硝酸盐或其水合物经硝化反应，得到所述芳香族硝基化合物；所述外部作用是指能够引起物质物理和/或化学性质变化的方式；所述辅助剂为具有吸水能力的物质。所述外部作用可为机械力或加热；所述机械力可为压缩、剪切、冲击、摩擦、拉伸、弯曲和振动中的任一种。本发明具有如下优点：无需使用任何溶剂，避免了废液产生；不需使用酸性物质，反应完成后处理简单，对设备无任何损伤；添加辅助剂，理论上可以循环使用；极高的转化率和选择性，可以应用于硝化常规芳香族化合物。

技术领域

本发明涉及芳香族化合物的硝化方法，尤其涉及辅助剂作用下硝酸盐硝化芳香族化合物的方法。

背景技术

硝化芳香环的研究见诸于诸多报道。芳香硝化产物在工业上有极其重要的应用，比如制造染料、医药和精细化工。通常情况下，我们所知的硝化过程是使用混酸既硝酸与浓硫酸混合，目前工业硝化过程还是较多的使用混酸，但是其缺点也显而易见，既产生大量难处理废液且该反应体系对设备有很强的腐蚀性，尤其是反应产生的大量废水严重污染环境治理成本高。同时亦有使用气体诸如NO₂、N₂O₄、N₂O₅对芳香环硝化，但气体硝化过程中气体的保存使用均是不小的难题。

目前芳香环硝化过程多为液相反应，使用硝酸盐硝化过程亦是如此。

US 20070255057阐述了在硫酸、乙酸等酸性条件下硝化含氮芳香衍生物，该过程中存在底物与硝酸产生的硝酸盐的生成与分离。该发明中提供一种单硝化含氮芳香化合物的方法，同时详细介绍合成4-吗啉-2硝基苯甲醚的方法。

IN 191095 A1阐释在不使用硫酸情况下，使用蒙脱土搭载硝酸盐同时使用20-40％的高氯酸在-15℃到+100℃下反应0.5-24h硝化芳烃衍生物，同时使用已知方法将硝酸盐搭载与蒙脱土，同时使用有机试剂可极其方便的提取硝化产物。

CN 103086892 A阐释采用二氧化氮硝化氯苯制备对硝基氯苯的方法，将氯苯在催化剂和氧气氛中与二氧化氮进行反应，制备对硝基氯苯，包括以下步骤：(1)将氯苯、催化剂和分子筛，搅拌使之混合均匀；(2)通入二氧化氮和保护气后，搅拌反应12-48h，即得反应粗产物；(3)将反应粗产物过滤除去催化剂和分子筛，静置分离出有机相后，依次用碳酸氢钠溶液和蒸馏水多次洗涤至有机相呈中性，减压蒸馏分离出硝基氯苯；(4)对硝基氯苯进行干燥后，以硝基苯为内标进行高效液相色谱分析，用内标法计算氯苯的硝化产物组分含量。

上述使用硝酸盐硝化的过程仍然存在转化率低、广适性差、反应时间长、操作繁琐等诸多缺点。

发明内容

本发明的目的是提供辅助剂作用下硝酸盐硝化芳香族化合物的方法，该方法在外部作用和辅助剂存在的条件下可实现芳香族化合物的固态硝化，具有普适性，对于苯衍生物、稠环芳香化合物和芳杂环化合物均能硝化；同时具有快速、高效、高产率和选择性，且对环境友好。

本发明提供的一种芳香族硝基化合物的制备方法，包括如下步骤：在外部作用和辅助剂存在的条件下，芳香族化合物与金属硝酸盐或其水合物经硝化反应，得到所述芳香族硝基化合物；所述外部作用是指能够引起物质物理和/或化学性质变化的方式；所述辅助剂为具有吸水能力的物质。

上述的制备方法中，所述芳香族硝基化合物是指芳香族化合物的芳环中的一个或多个氢被硝基取代的化合物，可为单硝基芳香族化合物、二硝基芳香族化合物和/或多硝基芳香族化合物。

上述的制备方法中，所述外部作用可为机械力或加热；所述机械力可为压缩、剪切、冲击、摩擦、拉伸、弯曲和振动的任一种。在本发明的实施例中，所述外部作用具体可为振动球磨。