【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机化工中间体合成领域，特别涉及一种3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化制备工艺。
技术介绍
1、3-甲基-2-硝基苯甲酸(methyl-2-nitric acid)是一类重要的精细化学品，近年来，随着精细化工产业的日益发展，3-甲基-2-硝基苯甲酸在医药产品、生物工程、活性染料、聚酯化合物及农药的应用范围不断扩大，需求量逐年增长。另外，按照河南省应急管理局下发的《关于印发2023年危险化学品安全监督工作要点和化工园区安全整治提升等11个工作方案的通知》(豫应急办【2023】21号)，对硝化生产企业提出了连续化生产的要求，因此，优化3-甲基-2-硝基苯甲酸的生产过程具有重要意义。
2、专利cn115784893a提供了一种3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化生产方式，将质量分数98％的发烟硝酸和3-甲基苯甲酸在反应器中进行连续硝化反应后过滤、洗涤即可得到目标产物，此法虽然生产条件简单，但是存在后期酸回收的问题，不够环保。专利cn114560772b提供的3-甲基-2-硝基苯甲酸的合成方法，虽然避免了生产过程中产生大量的硝酸废水，但是该合成需要在无机碱、催化剂、臭氧及光照条件下才能达成，对于工业生产而言，设备需求和前期投入较高，不适合大规模推广。
3、因此，市面上亟需一种低成本、环保、高选择性以及高纯度的3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化制备工艺。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术选择特制的催化剂活化目标取代位点，减少了副反应的产生，
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、本专利技术一方面提供了一种3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化制备工艺，包括以下步骤：将间甲基苯甲酸与催化剂分别加入到浓硝酸中，在-10～0℃进行硝化反应，然后将产物进行过滤，得到滤液和滤饼；滤液经过精馏分离出催化剂和浓硝酸，继续投入反应；滤饼经过洗涤、纯化、干燥，即得到所述3-甲基-2-硝基苯甲酸。
4、在一些实施方案中，所述硝化反应时间为120～180s。
5、在一些实施方案中，所述间甲基苯甲酸和浓硝酸的摩尔比为1：(3.0～5.0)。
6、在一些实施方案中，所述间甲基苯甲酸和催化剂的质量比为1：(0.32～0.48)。
7、在一些实施方案中，所述间甲基苯甲酸与催化剂加入的速率为5.5～7.0g/min。
8、在硝化反应中，硝酸会先被质子化，然后产生硝酰阳离子no2+，no2+与芳烃分子发生碰撞，由于离子-偶极相互作用而形成碰撞络合物，形成的络合物服从传统的亲电取代规则，先经过单电子传递，然后脱质子生成硝化产物。
9、间甲基苯甲酸的苯环上含有羧基，其中羧基是吸电子基团，因此，苯环与羧基相连的碳原子就带上了部分正电，由于苯环上各碳原子的电子云均匀分布于苯环上，按照共轭效应，这些正电荷会分布在整个苯环上，这就使得苯环上的电荷密度降低，钝化了苯环的反应活性；同时，根据共振理论，正电荷在苯环上的分布并不均匀，而是在2位、4位和6位上分布的更多，这使得硝酰阳离子更易于在这几个位置上发生反应，从而导致硝化间甲基苯甲酸时发生副反应。本专利技术提供了一种3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化生产工艺，较之传统的釜式间歇法，该法反应温度更接近常温、反应条件更容易控制，并通过优化制备工艺，在一定程度上降低了副反应的发生，提高了3-甲基-2-硝基苯甲酸的收率。
10、在一些实施方案中，所述催化剂的制备方法包括以下步骤：
11、s1、将peg、吡啶、甲苯在80～90℃搅拌均匀，加入二氯亚砜，搅拌15～20h，冷却至室温，加入盐酸至出现固体，静置，待分层后取上层，萃取下层，将得到的萃取产物与上层合并，旋蒸至恒重，得到反应物1；
12、s2、将乙醇钠、无水乙醇和咪唑在60～70℃下搅拌7～8h，然后加入步骤s1得到的反应物1，搅拌15～20h，过滤，取滤液，加入1,3-丙烷磺酸内酯，在40～60℃下搅拌8～12h，加入盐酸，升温至65～75℃搅拌2.5～3.5h，洗涤、旋蒸至恒重，得到反应物2；
13、s3、在氮气保护下，往步骤s2得到的反应物2中加入五水氯化锡，然后在85～100℃下搅拌2～4h，旋蒸，真空干燥至恒重，即得到所述催化剂。
14、在一些实施方案中，步骤s1中peg、吡啶和二氯亚砜的摩尔比为1：(2～3)：(2～3)。
15、在一些实施方案中，步骤s2中乙醇钠、咪唑与步骤s1中的二氯亚砜的摩尔比为(1.2～1.5)：(1.2～1.5)：1。
16、在一些实施方案中，步骤s3中五水氯化锡与步骤s2中的1,3-丙烷磺酸内酯的摩尔比为(1.0～1.3)：1。
17、本专利技术通过加入催化剂进一步提高产物的收率，第一方面，该催化剂带有一定的离子，在硝化时，硝酰阳离子可能与催化剂上的离子形成离子对，从而增加进攻试剂的体积，使得反应的选择性增加；又或者，该催化剂通过位阻效应使得反应选择性发生了变化；第二方面，该催化剂在反应体系中呈现高度分散的液滴状，与被催化反应物接触良好；第三方面，此催化剂可以通过简单的过滤达到分离的目的，并且分离出的催化剂无需复杂的处理即可重新投入反应，简化了反应工艺。
18、在一些实施方案中，由上述技术方案所述的制备工艺制备得到的3-甲基-2-硝基苯甲酸的收率为77％～83％，产品纯度大于99.3％。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
20、(1)本专利技术提供了一种3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化制备工艺，通过特制的催化剂活化目标取代位点，减少了副反应的产生，解决了3-甲基-2-硝基苯甲酸现有连续化制备工艺中成本较高、收率较低以及纯度不高的问题。
21、(5)本专利技术制备工艺得到的2-乙酰基吡啶的收率为77％～83％，产品纯度大于99.3％。
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1.一种3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：将间甲基苯甲酸与催化剂分别加入到浓硝酸中，在-10～0℃进行硝化反应，然后将产物进行过滤，得到滤液和滤饼；滤液经过精馏分离出催化剂和浓硝酸，继续投入反应；滤饼经过洗涤、纯化、干燥，即得到所述3-甲基-2-硝基苯甲酸。
2.根据权利要求1所述的3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化制备工艺，其特征在于，所述硝化反应时间为120～180s。
3.根据权利要求1所述的3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化制备工艺，其特征在于，所述间甲基苯甲酸和浓硝酸的摩尔比为1：(3.0～5.0)。
4.根据权利要求1所述的3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化制备工艺，其特征在于，所述间甲基苯甲酸和催化剂的质量比为1：(0.32～0.48)。
5.根据权利要求4所述的3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化制备工艺，其特征在于，所述间甲基苯甲酸与催化剂加入的速率为5.5～7.0g/min。
6.根据权利要求1所述的3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化制备工艺，其特征在于，所述催化剂的制备方法包括
7.根据权利要求6所述的3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化制备工艺，其特征在于，步骤S1中，所述PEG、吡啶和二氯亚砜的摩尔比为1：(2～3)：(2～3)。
8.根据权利要求6所述的3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化制备工艺，其特征在于，步骤S2中，所述乙醇钠、咪唑与步骤S1中的二氯亚砜的摩尔比为(1.2～1.5)：(1.2～1.5)：1。
9.根据权利要求6所述的3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化制备工艺，其特征在于，步骤S3中，所述五水氯化锡与步骤S2中的1,3-丙烷磺酸内酯的摩尔比为(1.0～1.3)：1。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化制备工艺，其特征在于，制备得到的3-甲基-2-硝基苯甲酸的收率为77％～83％，产品纯度大于99.3％。
...【技术特征摘要】
1.一种3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：将间甲基苯甲酸与催化剂分别加入到浓硝酸中，在-10～0℃进行硝化反应，然后将产物进行过滤，得到滤液和滤饼；滤液经过精馏分离出催化剂和浓硝酸，继续投入反应；滤饼经过洗涤、纯化、干燥，即得到所述3-甲基-2-硝基苯甲酸。
2.根据权利要求1所述的3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化制备工艺，其特征在于，所述硝化反应时间为120～180s。
3.根据权利要求1所述的3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化制备工艺，其特征在于，所述间甲基苯甲酸和浓硝酸的摩尔比为1：(3.0～5.0)。
4.根据权利要求1所述的3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化制备工艺，其特征在于，所述间甲基苯甲酸和催化剂的质量比为1：(0.32～0.48)。
5.根据权利要求4所述的3-甲基-2-硝基苯甲酸的连续化制备工艺，其特征在于，所述间甲基苯甲酸与催化剂加入的速率为5.5～7.0g/m...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈鲲，孙玉辉，刘彬，茹安，
申请(专利权)人：河南羲和化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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