[发明专利]一种非热等离子体法制备六氰基苯的方法

说明书

本发明属于六氰基苯制备方法领域并公开了一种非热等离子体法制备六氰基苯的方法，包括如下步骤：首先将烃类化合物和氮气通入充满有非热等离子体的区域内，产生化学反应；然后收集化学反应生成的固体产物，所述的固体产物为碳粉、六氰基苯和烃类化合物的混合物；最后将碳粉、六氰基苯和烃类化合物的混合物通过甲苯溶液萃取、重结晶得到所述的六氰基苯。本发明方法使用廉价、无毒的烃类化合物作为碳源前驱体，而氰基中氮元素来源于氮气，等离子体工质气体惰性气体，反应的原料简单、易得，有利于降低成本；原料中没有剧毒有害成分，环保性强、安全度高；同时，反应过程中不存在强酸、强碱、剧毒试剂等条件，反应安全温和、易于控制。

技术领域

本发明涉及六氰基苯制备方法技术领域，具体涉及一种非热等离子体法制备六氰基苯的方法。

背景技术

六氰基苯别名苯-1,2,3,4,5,6-六甲腈，是目前唯一已知的苯型氰基碳。该物质稳定性好，且具有较强的化学亲和力(化学亲和能为-3.53eV)，可有效提高磁性材料的导电性，在新型磁性材料中作为受主得到广泛的应用。

专利US3297739A首次公开了六氰基苯的合成方法，该方法利用亚硝酸烷基酯和脱水剂连续处理三氰基均三甲苯得到五氰基甲苯，再利用亚硝酸烷基酯和脱水剂连续处理五氰基甲苯制备得到六氰基苯的粗产物。该方法操作繁琐，反应流程长，且反应需在强碱和碱金属溶液条件下进行。

Friedrich等报道了一种一步合成六氰基苯粗产物的方法[European Journal ofInorganic Chemistry，1970,103(12)，3951-3951]。该工艺以氟化的间苯二腈与氰化钙为原料，在二甲基甲酰胺溶液中反应生成六氰基苯。该反应必须在0℃进行，且反应时间超过一个小时，此外原料中氰化钙为剧毒物质，给操作带来了诸多不便。

Haoran Sun等报道了以2,6-二代氯苯和氟化钾为原料逐步合成六氰基苯的方法[Chemical Communications,2007,5(5):528]。该方法中，2,6-二代氯苯在氟化钾和二甲基甲酰胺溶液中反应生成氟化的间苯二腈，经过萃取、蒸发脱水，再加入TBACN和DMSO反应生成六氰基苯。此方法反应迅速、易纯化，目前工业生产也多采用此方法或类似的方法。

目前已知的合成六氰基苯的方法均是以芳香族化合物为原料，在有机溶剂或强碱溶液中合成。存在原料价格昂贵、毒性大，反应条件苛刻，工艺操作繁琐、流程长等问题。

低温等离子体一般可以分为热等离子体和非热等离子体。热等离子体具有高温高焓特性，等离子体气体温度一般在5000K以上，对等离子体装置材料和结构的要求比较苛刻；且高温气体有强烈的破坏作用，导致热等离子体化学选择性较差。非热等离子体中，电子温度远高于重粒子温度，等离子体气体温度可以保持在较低(3000K)甚至是室温的状态，因而在低温下具有良好的化学选择性，被广泛应用于纳米材料制备、辅助燃烧、燃料重整、化工合成及生物医学等领域。

迄今为止，在国内外文献中均未发现利用非热等离子体制备六氰基苯的任何研究报道。

发明内容

本发明针对现有技术中六氰基苯制备过程复杂、反应条件苛刻、原料有毒害，不易得到的难题，而提供一种非热等离子体法制备六氰基苯的方法。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：

设计一种非热等离子体法制备六氰基苯的方法，包括如下步骤：首先将烃类化合物和氮气通入充满有非热等离子体的区域内，产生化学反应；然后收集化学反应生成的固体产物，所述的固体产物为碳粉、六氰基苯和烃类化合物的混合物；最后将碳粉、六氰基苯和烃类化合物的混合物通过甲苯溶液萃取、重结晶得到所述的六氰基苯。

优选的，所述非热等离子体的电子能量范围在0.5-5eV之间、平均温度小于3000K、气压在0.5-2bar之间，所述非热等离子体中的重粒子温度小于3000K。