[发明专利]一种2-甲基-4-硝基苯甲酸的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种2-甲基-4-硝基苯甲酸的合成方法，属于化学合成技术领域。

背景技术

苯甲酸又称安息香酸，羧基直接与苯环碳原子相连接的最简单的芳香酸，是苯环上的一个氢被羧基（-COOH）取代形成的化合物。为无色、无味片状晶体。它的蒸气有很强的刺激性，吸入后易引起咳嗽。微溶于水，易溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯、甲苯、二硫化碳、四氯化碳和松节油等有机溶剂。以游离酸、酯或其衍生物的形式广泛存在于自然界中，例如，在安息香胶内以游离酸和苄酯的形式存在；在一些植物的叶和茎皮中以游离的形式存在；在香精油中以甲酯或苄酯的形式存在；在马尿中以其衍生物马尿酸的形式存在。苯甲酸是弱酸，比脂肪酸强。它们的化学性质相似，都能形成盐、酯、酰卤、酰胺、酸酐等，都不易被氧化。苯甲酸的苯环上可发生亲电取代反应，主要得到间位取代产。苯甲酸一般常作为药物或防腐剂使用，有抑制真菌、细菌、霉菌生长的作用，药用时通常涂在皮肤上，用以治疗癣类的皮肤疾病。用于合成纤维、树脂、涂料、橡胶、烟草工业。最初苯甲酸是由安息香胶干馏或碱水水解制得，也可由马尿酸水解制得。工业上苯甲酸是在钴、锰等催化剂存在下用空气氧化甲苯制得；或由邻苯二甲酸酐水解脱羧制得。苯甲酸及其钠盐可用作乳胶、牙膏、果酱或其他食品的抑菌剂，也可作染色和印色的媒染剂。

以苯甲酸合成的2-甲基-4-硝基苯甲酸是一种重要的医药中间体，可用于合成一系列新型抗肿瘤药物。目前，2-甲基-4-硝基苯甲酸的合成方法主要有以下几种，2-甲基-4-硝基苯甲腈水解法、4-硝基邻二甲苯氧化法和2-甲基-4-氨基苯甲酸氧化法，2-甲基-4-硝基苯甲腈水解法主要采用盐酸，双氧水-氢氧化钠体系，硫酸、盐酸两步法等方法水解2-甲基-4-硝基苯甲腈，得到产品2-甲基-4-硝基苯甲酸。而2-甲基-4-硝基苯甲腈又需要以2-甲基-4-硝基苯胺为原料，经重氮化和氰基化制得，而2-甲基-4-硝基苯胺原料并不易得。因此，采用原料2-甲基-4-硝基苯甲腈的制备过程较复杂，导致路线较长，过程繁琐。4-硝基邻二甲苯氧化法是采用次氯酸钠溶液对4-硝基邻二甲苯进行氧化，在得到2-甲基-4-硝基苯甲酸（35.8%）的同时，反应过程中还生成了等量的2-甲基-5-硝基苯甲酸以及少量的4-硝基邻苯二甲酸（9.6%）。该方法制备过程复杂，所得产物纯度低、产率低，副产物多。2-甲基-4-氨基苯甲酸氧化法是从链霉菌中得到的N-加氧酶，能够选择性氧化苯环上酸性基团的对位氨基，以此得到2-甲基-4-硝基苯甲酸。但2-甲基-4-氨基苯甲酸材料价格昂贵，不易得到，大大限制了该种方法的方法。因此，在此基础上，研究出一种过程简单、副产物少、产率高的2-甲基-4-硝基苯甲酸的合成方法，具有重要的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对2-甲基-4-硝基苯甲腈水解法、4-硝基邻二甲苯氧化法和2-甲基-4-氨基苯甲酸氧化法合成2-甲基-4-硝基苯甲酸原料昂贵不易得，制备过程较复杂、副产物多，导致路线较长，过程繁琐，生产成本高、产率低的弊端，提供了一种2-甲基-4-硝基苯甲酸的合成方法，本发明以甲苯为原料，一步硝化后，与二氯化锡、铁粉、盐酸反应，再与乙酸和浓硫酸混合反应，在氧化剂过硼酸钠，高锰酸钾、盐酸两步氧化作用下，静置抽滤干燥制得。该方法合成过程简单、成本低，副产物少，所得产品纯度高。

为达到上述目的，本发明2-甲基-4-硝基苯甲酸的合成路线为：

本发明涉及的2-甲基-4-硝基苯甲酸的合成过程包括以下步骤：

（1）取5～10mL质量分数为69%的硝酸和3～5mL质量分数为98%硫酸，放入反应容器中，控制温度为60～65℃，转速为100～200r/min，搅拌混合，待混酸冷却至20℃，按每滴/5s的速度缓慢滴加30～40mL甲苯，搅拌20～30min，置于热水浴中反应40～45min，然后趁热过滤，将过滤物倒入冷水中冷却至室温，用20～40mL碳酸氢钠溶液洗涤至碱性，再用清水冲洗，得2，5-二硝基甲苯；

（2）在上述2，5-二硝基甲苯分别加入20～40g二氯化锡和3～5g铁粉，同时再加入20～30mL冰醋酸，转速设定为500～700r/min，搅拌20～30min，待搅拌完成后，控制温度为80～85℃，向其中滴加10～20mL质量分数为35%的盐酸，提高转速为900～1200r/min，搅拌30～50min，得2-氨基-5-硝基甲苯；