[发明专利]一种3,5-二硝基苯甲酸的制备方法

说明书

本发明涉及化工中间体制备领域，具体涉及一种3,5‑二硝基苯甲酸的制备方法。本发明提供的3,5‑二硝基苯甲酸的制备方法，包括如下步骤：将苯甲酸溶于浓硫酸中，得到苯甲酸溶液；将发烟硫酸加入发烟硝酸中，得到混酸溶液；将苯甲酸溶液和混酸溶液混合，得到反应原料液，所述反应原料液在微通道反应器中反应，得到所述3,5‑二硝基苯甲酸。本发明提供的3,5‑二硝基苯甲酸的制备方法，反应易控制，反应时间可从原有的数小时缩短到数十分钟，显著提高了反应收率。

技术领域

本发明涉及化工中间体制备领域，具体涉及一种3,5-二硝基苯甲酸的制备方法。

背景技术

3,5-二硝基苯甲酸是一种重要的染料、医药中间体，可以开发出3,5-二氨基苯甲酸、泛影酸、磺胺柯衣酸等许多高附加值的下游产品。近几年，国内化工安全事故频发，国家对于硝化等危险传统工艺产品严格把控生产。然而国内市场对于3,5-二硝基苯甲酸有较大需求，经常导致供不应求的状态。

3,5-二硝基苯甲酸的制备过程分为苯甲酸硝化生成3-硝基苯甲酸和3-硝基苯甲酸硝化生成3,5-二硝基苯甲酸两个阶段，而3-硝基苯甲酸硝化反应是一个较难发生的反应。这是由于苯甲酸中苯环上的羧基是强吸电子基团，会导致苯环上的电子云密度下降，而硝化反应为亲电取代过程，电子云密度下降将使得亲电反应速率下降，同时硝基也是强吸电子基团，因此导致苯甲酸的二次硝化反应速率较一次硝化反应更难发生。

现有制备3,5-二硝基苯甲酸的传统工艺为将硫酸置于干燥的反应釜中，加入苯甲酸，然后在75℃下滴加发烟硝酸，滴加完毕后升温至80-85℃反应一小时，而后升温至100℃反应0.5-1h后再升温至135℃反应2h，反应液放置过夜，加入冰水淬灭析出结晶、过滤、水洗，再用50％乙醇洗涤，得到精制的3,5-二硝基苯甲酸，总收率约为57％。即苯甲酸的二次消化反应需要进行二次甚至三次升温，以在更高温度更长时间下进行反应，然而苯甲酸的二硝化产物长时间处于高温环境中是非常不利并且非常危险的，一方面容易有磺化、氧化等副反应发生，另一方面苯甲酸的二硝化产物和酚类副产物易在反应器壁结晶析出，析出物在高温下有分解爆炸的危险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有3,5-二硝基苯甲酸的制备方法中需要进行二次升温，以使苯甲酸的二次硝化反应在更高温度更长时间下进行，从而易导致副产物的产生以及爆炸的缺陷，进而提供一种新的3,5-二硝基苯甲酸的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种3,5-二硝基苯甲酸的制备方法，包括如下步骤：

1)将苯甲酸溶于浓硫酸中，得到苯甲酸溶液；将发烟硫酸加入发烟硝酸中，得到混酸溶液；

2)将苯甲酸溶液和混酸溶液混合，得到反应原料液，所述反应原料液在微通道反应器中反应，得到所述3,5-二硝基苯甲酸。

现有苯甲酸的硝化试剂多采用浓硫酸和硝酸的混酸溶液，然而以浓硫酸和硝酸的混酸溶液作为硝化试剂，绝大部分的硝酸还是以硝酸分子的形式存在，只有少量的硝基正离子存在，且随着反应进行，硝化反应生成的水会稀释硫酸的浓度，硝基正离子浓度会进一步降低，混酸溶液的解离机理如下所示：

本发明创造性的将发烟硫酸和发烟硝酸的混酸溶液作为苯甲酸的硝化试剂，发烟硫酸中的三氧化硫具有比硫酸更强的脱水能力，硝酸在发烟硫酸中几乎都转化为硝基正离子，硝基正离子浓度的提高能大大提高硝化的反应速率，缩短反应时间，其解离机理如下所示：

本发明上述所述浓硫酸是指质量分数大于或等于70％的硫酸溶液。显而易见的是，发烟硝酸中含有硝酸，发烟硫酸中含有三氧化硫。

优选的，所述反应原料液中，苯甲酸和硝酸的摩尔比为1:2-4。