[发明专利]一种4-甲砜基甲苯全连续合成2-硝基-4-甲砜基苯甲酸装置及合成方法

说明书

本发明公开一种4‑甲砜基甲苯全连续合成2‑硝基‑4‑甲砜基苯甲酸装置，包括第一储罐、第二储罐、第一计量泵、第二计量泵、第一管式反应器、第二管式反应器、收集釜。第一储罐连通第一计量泵，第一计量泵连通第一管式反应器，第一管式反应器连通有三通混合器，第一管式反应器连通三通混合器，第二计量泵连通三通混合器，三通混合器连通第二管式反应器，第二管式反应器的连通收集釜，上述装置还包括连通在收集釜上的废气吸收釜，本发明同时公开基于上述装置采用管式反应方式合成2‑硝基‑4‑甲砜基苯甲酸的方法。上述装置设计以及基于装置的方法实现了采用管式反应的方式合成目标产物，解决了现有釜式制备废酸回收难、污染量大的技术缺陷。

技术领域

本发明涉及2-硝基-4-甲砜基苯甲酸合成装置领域，尤其涉及的是一种4-甲砜基甲苯全连续合成2-硝基-4-甲砜基苯甲酸装置及合成方法。

背景技术

2-硝基-4-甲砜基苯甲酸(NMSBA)是重要的有机合成中间体，主要是用来合成除草剂甲基磺草酮。由于甲基磺草酮杀草谱广、灭草效果好、对后茬作物伤害小使用安全等优点，受到了广泛使用，稳居玉米田除草剂市场前列，并且能与其他除草剂混配使用，市场需求逐年增加。目前合成2-硝基-4甲砜基苯甲酸的工艺主要是以4-甲砜基甲苯为原料经过硝化、氧化两步反应制得。

2-硝基-4-甲砜基苯甲酸合成反应式

目前上述反应制备2-硝基-4-甲砜基苯甲酸多采用釜式反应，釜式反应的弊端在于需要使用到大量的浓硫酸，且浓硫酸无法回收利用，导致工业化制备过程中，废水量较大。

现有技术公开的2-硝基-4-甲砜基苯甲酸的合成方法中，硝化反应主要以以对甲砜基甲苯、硫酸和硝酸为原料，且将原有釜式工艺改造成连续流工艺已有报导。如中国专利申请号为：CN110845373A、CN110759837A和CN110305047A公开了关于2-硝基-4-甲砜基甲苯的合成方法。

上述专利文献报到的方法，大都将4-甲砜基甲苯溶解于硫酸中，与硝酸-硫酸溶液混合后连续输送到连续流反应器中进行反应。反应过程产生大量的硫酸废酸，虽然可以回收套用，但是一方面增加了后处理工序，另一方面，多次回收套用硫酸杂质累积，产品质量下降。

中国专利申请号为：CN1995014报道了“一种固体超强酸催化剂制备2-硝基-4-甲砜基甲苯的方法”，以4-甲砜基甲苯为原料，固体超强酸为催化剂，用醋酸酐代替硫酸。

上述专利公开的技术方案中，虽然避免了硫酸的使用，但是4-甲砜基甲苯采用有机溶剂溶解，反应完成后需要将醋酸酐和有机溶剂分离，同时催化剂也需要进一步处理才能套用。

2-硝基-4-甲砜基苯甲酸的合成方式有多种，例如氰基水解法和氧化法，但是氰基水解法底物剧毒且价格昂贵，不适用于工业化生产，目前常见合成方法为氧化法，以2-硝基-4-甲砜基甲苯为原料，利用氧化剂将芳环上的甲基氧化成羧基制得2-硝基-4-甲砜基苯甲酸。

但是2-硝基-4-甲砜基甲苯芳环上连接有两个强吸电子基团，使得芳环上甲基氧化变得较为困难，因此氧化需要使用较强的氧化剂和催化剂加速反应的进行。目前报道的氧化方式有多种。

化学计量氧化，氧化剂为重铬酸钾高锰酸钾等高价金属盐，氧化能力强。如中国专利申请号为：CN201610778084公开了一种重铬酸钾氧化的方法。但是这种方法操作条件温和简单，收率较高，但是会产生重金属污染，环境不友好。

过氧化氢催化氧化，过氧化氢氧化能力强，且符合绿色化学理念。中国专利申请号为：CN102584650A、CN10153383A等专利均有报导，该工艺以过氧化氢为氧化剂，在硫酸中氧化2-硝基-4-甲砜基甲苯，但是要实现2-硝基-4-甲砜基苯甲酸的高收率，过氧化氢用量大，生产成本高。