一種鄰硝基苯甲醛的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種已知化合物的制備方法，確切地說(shuō)是一種鄰硝基苯甲醛的工業(yè)清 潔制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鄰硝基苯甲醛為微黃色固體，熔點(diǎn)41_43°C，不溶于水，易溶于醇、醚、芳烴、鹵代 烴、酯等有機(jī)溶劑。鄰硝基苯甲醛分子式為C7H5N03，相對(duì)分子質(zhì)量為151. 1。鄰硝基苯甲醛 化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
[0003]
[0004]鄰硝基苯甲醛是一類重要的藥物中間體有機(jī)功能材料，主要用作制備硝苯地平等 防治高血壓和心血管疾病藥物，以及用作制備氨溴素等祛痰消炎藥物。鄰硝基苯甲醛也是 合成新型植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑吲熟酯的重要原料，以及用于合成鄰硝基苯乙烯類以及鄰硝基肉 桂酸類等系列產(chǎn)品。鄰硝基苯甲醛還可用來(lái)作為合成消旋四卟啉，該物質(zhì)可以制成抗體酶 來(lái)替代加鹵酶。因此，鄰硝基苯甲醛高選擇性合成具有環(huán)境經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。
[0005]鄰硝基苯甲醛現(xiàn)有制備方法有多種，依據(jù)基本原料的不同，其合成方法主要有：以 鄰硝基甲苯為原料合成、以鄰硝基乙苯為原料合成、以甲苯為原料合成、以鄰硝基苯甲酰氯 為原料合成，在以上諸多的原料中以鄰硝基甲苯應(yīng)用最為廣泛。
[0006] (1)以鄰硝基甲苯為原料，在乙酸酐介質(zhì)中，用氧化鉻、重鉻酸鹽或高錳酸鉀為氧 化劑，氧化側(cè)鏈合成鄰硝基苯甲醛。此方法反應(yīng)選擇性差，形成副產(chǎn)物鄰硝基苯甲酸，產(chǎn)率 低，而且產(chǎn)生大量的難處理的含重金屬鹽的酸性廢水，環(huán)境污染嚴(yán)重。
[0007] (2)以甲苯為原料，經(jīng)過(guò)氯化產(chǎn)生芐基氯、再經(jīng)硝化產(chǎn)生硝基芐基氯、進(jìn)一步水解 和氧化得到目標(biāo)產(chǎn)物。此方法需要應(yīng)用氯氣，芐基氯具有催淚作用；第二步硝化反應(yīng)應(yīng)用硝 酸與五氧化二鈮固體超強(qiáng)酸的混合物作為硝化劑，鄰位硝化選擇性差，但依然形成鄰硝基 氯芐、間硝基氯芐、對(duì)硝基氯芐三種異構(gòu)體，分離困難，同樣具有強(qiáng)烈的催淚作用，金屬氧化 物難以再生利用。
[0008] (3)以鄰硝基甲苯為原料，通過(guò)與溴素反應(yīng)形成鄰硝基溴芐，再經(jīng)碳酸鈉催化水解 形成鄰硝基苯甲醇，進(jìn)一步經(jīng)金屬有機(jī)配合物催化氧氣氧化合成鄰硝基苯甲醛，盡管顯著 改善了反應(yīng)選擇性，提高了產(chǎn)率，但溴化反應(yīng)工序的有機(jī)過(guò)氧化物液體催化劑，其工業(yè)應(yīng)用 熱穩(wěn)定性差；第三步氧化反應(yīng)工序所使用的金屬有機(jī)配合物催化劑難以再生，而且氧氣氧 化是氣液相反應(yīng)體系，需要在一定壓力條件下進(jìn)行反應(yīng)，因此，造成生產(chǎn)成本和工業(yè)操作等 方便不具有明顯優(yōu)勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種反應(yīng)條件溫和、選擇性好、收率高，并宜于工業(yè)化低成 本、安全操作制備鄰硝基甲苯醛的清潔方法，滿足環(huán)境經(jīng)濟(jì)雙重發(fā)展要求。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種鄰硝基苯甲醛的制備方法，包括如下步驟：
[0011] ⑴溴化反應(yīng)
[0012] 于反應(yīng)器中加入鄰硝基甲苯、溶劑鹵代芳烴、催化劑偶氮雙烷基腈、不斷攪拌下控 制溫度40-50°C滴加溴素,溴素的使用劑量為理論量的0. 5-0. 6倍，滴完后加熱回流反應(yīng)至 溴素顏色褪去，然后加入雙氧水回流反應(yīng)不少于2h，生成鄰硝基芐基溴反應(yīng)液；
[0013] ⑵水解反應(yīng)
[0014] 在第一步的反應(yīng)液中，加入碳酸鈉水溶液，加熱回流水解反應(yīng)，生成鄰硝基苯甲醇 目標(biāo)產(chǎn)物和溴化鈉副產(chǎn)物。液液分離有機(jī)相和水相，有機(jī)相主要產(chǎn)物為鄰硝基苯甲醇，水相 為溴化鈉水溶液。
[0015] ⑶氧化反應(yīng)
[0016] 于鄰硝基苯甲醇有機(jī)相中，加入氫氧化鈉，不斷攪拌下于溫度25_35°C滴加雙氧 水，加熱回流反應(yīng)，生成最終產(chǎn)物鄰硝基苯甲醛。
[0017] 步驟（1)中所述的偶氮雙烷基腈選自偶氮二異丁腈、偶氮二異戊腈、偶氮二異庚 腈或偶氮二異辛腈中任意一種，優(yōu)選偶氮二異戊腈；所述催化劑的用量為鄰硝基甲苯質(zhì)量 的1% -20% ;所述的鹵代芳烴選自氯苯、鄰二氯苯或溴苯。
[0018] 步驟（2)中所述的碳酸鹽為碳酸鉀或碳酸鈉，優(yōu)選碳酸鉀，碳酸鹽的用量為鄰硝 基甲苯質(zhì)量的5% -100% ;回流反應(yīng)時(shí)間為16_30h。
[0019] 步驟（3)中所述的雙氧水質(zhì)量百分比濃度為10% -50%，優(yōu)選20% -35%;氫氧化 鈉的用量為鄰硝基甲苯質(zhì)量的10% -20%，回流反應(yīng)時(shí)間為20-30h。
[0020] 本發(fā)明的合成路線如下：
[0022] 以鄰硝基甲苯為原料，以偶氮雙烷基腈催化溴素溴化鄰硝基甲苯生成鄰硝基溴芐 和溴化氫（溴化氫被雙氧水氧化成單質(zhì)溴后進(jìn)入反應(yīng)體系循環(huán)利用），碳酸鹽水溶液催化 鄰硝基溴芐水解為鄰硝基苯甲醇，氫氧化鈉催化雙氧水氧化鄰硝基苯甲醇生成目標(biāo)產(chǎn)物鄰 硝基苯甲醛。
[0023] 本方法與傳統(tǒng)工藝相比有著顯著的優(yōu)點(diǎn)，主要特點(diǎn)有：（1)本方法應(yīng)用雙氧水氧 化方法，較其他無(wú)機(jī)重金屬鹽和無(wú)機(jī)礦物酸氧化方法，提高了工業(yè)制備反應(yīng)的清潔性，降低 了環(huán)境污染。（2)本方法應(yīng)用雙氧水氧化方法，實(shí)現(xiàn)常壓液相制備反應(yīng)，較空氣（氧氣）氧 化方法的氣液相的加壓反應(yīng)，反應(yīng)條件溫和，提高工業(yè)制備操作安全性，節(jié)能。（3)本方法提 高了產(chǎn)品得率，產(chǎn)率較目前工業(yè)傳統(tǒng)方法提高約5%，本方法總收率達(dá)77%，產(chǎn)品純度99% 以上。（4)本方法應(yīng)用無(wú)機(jī)固體堿催化劑催化氧化反應(yīng)，不使用金屬有機(jī)配合物催化劑，提 高反應(yīng)穩(wěn)定性，大大降低了工業(yè)制備成本。（5)本方法應(yīng)用偶氮雙烷基腈固體催化劑替代過(guò) 氧化碳酸酯液相催化劑，催化溴化反應(yīng)，提高工業(yè)制備反應(yīng)操作安全性。（6)本方法使用鹵 代芳烴溶劑介質(zhì)，替代了鹵代烷烴溶劑介質(zhì)，避免了低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)溶劑的污染。（7)本 方法能在常壓下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)條件溫和，工業(yè)制備操作簡(jiǎn)便。（8)本方法減少了有機(jī)物副 產(chǎn)物生成和無(wú)機(jī)鹽（酸）廢水排放量。（9)本方法能根據(jù)市場(chǎng)需求，制備分離出高純度中間 化合物鄰硝基苯甲醇。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖1對(duì)新方法作進(jìn)一步詳細(xì)技術(shù)說(shuō)明。
[0026] 結(jié)合附圖1，本方法包括三個(gè)單元反應(yīng)工序，即溴化、水解、氧化反應(yīng)。在第一溴化 反應(yīng)工序階段，應(yīng)用偶氮雙烷基腈催化溴素與鄰硝基甲苯反應(yīng)，形成的溴化氫副產(chǎn)物被雙 氧水氧化成單質(zhì)溴后進(jìn)入反應(yīng)體系循環(huán)利用，這樣不但降低了溴的消耗和減少了廢物排放 量，同時(shí)可以降低生產(chǎn)成本。該工序應(yīng)用氯代芳烴替代鹵代烷烴，避免揮發(fā)性有機(jī)溶劑的 使用。在第二水解反應(yīng)工序階段，將第一工序階段的反應(yīng)混合物直接進(jìn)入第二反應(yīng)工序階 段，降低了環(huán)境污染，節(jié)能減排，簡(jiǎn)化工藝過(guò)程中的分離操作，易于工程化實(shí)施，除生成了鄰 硝基苯甲醇外，還有少量的鄰硝基苯甲醛最終產(chǎn)物，此階段的鄰硝基苯甲醇可以作為產(chǎn)品 分離提取出來(lái)，且純度非常高。在第三氧化反應(yīng)工序階段，雙氧水是一種廉價(jià)環(huán)境友好型氧 化劑，采用無(wú)機(jī)固體堿催化雙氧水氧化鄰硝基苯甲醇，高選擇性生成鄰硝基苯甲醛，常壓反 應(yīng)，條件溫和，操作簡(jiǎn)單，不使用金屬有機(jī)配合物，大大降低了原材料成本。新方法較傳統(tǒng)工 業(yè)方法提高5%左右產(chǎn)率，減少了有機(jī)物副產(chǎn)物生成，避免了過(guò)渡金屬鹽等對(duì)環(huán)境的影響， 具有環(huán)境經(jīng)濟(jì)雙重特性。
[0027] 下面以具體的實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本方法采用三個(gè)單元反應(yīng)工序制備鄰硝基苯甲 醛，但不代表限制本發(fā)明范圍內(nèi)容。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] 在反應(yīng)器中，加入100g氯苯，16.4g鄰硝基甲苯、3.3g偶氮二異戊腈，在50°C下，在 30min內(nèi)緩慢滴加11. 5g溴素，滴加完畢后，攪拌加熱回流反應(yīng)至溴素顏色褪去。在30min 內(nèi)緩慢滴加8. 5g27. 5%的雙氧水，攪拌回流反應(yīng)2h。在此反應(yīng)液中加入54. 7g30%的碳 酸鉀水溶液，攪拌回流反應(yīng)16h，蒸餾回收氯苯后，冷卻靜置分離水相和含有鄰硝基苯甲醇 有機(jī)相。將有機(jī)相轉(zhuǎn)入反應(yīng)器中，加入3. 2g氫氧化鈉，攪拌控制溫度30°C在30min內(nèi)滴加 58. 5g35%的雙氧水，加熱回流反應(yīng)23h。反應(yīng)完成后冷卻至室溫，靜置分離出有機(jī)相，洗滌 后濃縮有機(jī)溶劑，經(jīng)乙醇精制得13. 6g鄰硝基苯甲醛，GC純度99. 2%