[发明专利]一种制备1,3,5-三硝基苯的方法

说明书

本发明为一种制备1,3,5‑三硝基苯的方法，属于有机中间体技术领域。本发明方法首先分别制备TNT醇溶液和亚氯酸钠水溶液，然后用盐酸调节TNT醇溶液pH并升温至反应温度，接着将亚氯酸钠水溶液滴加至TNT醇溶液中并恒温反应，最后过滤、洗涤、重结晶，即得到所述的1,3,5‑三硝基苯。本发明采用亚氯酸钠为氧化剂，使得氧化、脱羧反应一步完成，简化了过程，降低了操作成本；反应所需能耗少，产品纯度高；反应过程更安全，反应得率更高。

技术领域

本发明涉及有机中间体技术领域，具体涉及一种制备1,3,5-三硝基苯的方法。

背景技术

1,3,5-三硝基苯，英文名称：1,3,5-Trinitrobenzene，分子式：C₆H₃N₃O₆，结构式：

分子量213.1，熔点123℃，白色或黄色斜方晶体，可作为炸药，也可作为合成3,5-二氟苯胺、3,5-二芳基苯环醚衍生物等农药或医药中间体，同时它也是合成耐热炸药1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯（TATB）等的重要前体，还可以在分析化学中用作pH值指示剂。

现有的制备1,3,5-三硝基苯的方法主要是以三硝基甲苯(TNT)为原料的氧化、脱羧两步法：即以氯酸钾、重铬酸钠等为氧化剂，先氧化TNT得到1,3,5-三硝基苯甲酸(TNBA)，TNBA再与氢氧化钠等在加热下脱羧制得1,3,5-三硝基苯(TNB)。TNT分子中强吸电子基(-NO₂)的存在，使得其侧链甲基的氧化较为困难，氧化形成的TNBA脱羧反应较容易进行。盛宽详细研究了该制备方法，即以TNT为原料，经氯酸钾氧化反应制得TNBA，再经热脱羧得到TNB，具体做法是：（1）4.6g TNT 加入到21mL浓硝酸中，加热至70℃使TNT全部溶解，恒温下分批加入2.5倍量（摩尔比）的氯酸钾，加料完毕后，缓慢升温至75℃，回流反应2h，将反应物倒入碎冰中，析出固体，过滤，冲洗，干燥，得TNBA，得率62.8%。（2）2.6g TNBA加入到25mL 35℃的蒸馏水中，恒温下滴加15%的氢氧化钠溶液，当体系显粉红色并保持5min不褪色时，滴加1~2滴醋酸溶液使其褪色，趁热滤掉不溶物，将滤液缓慢升温至85℃，反应2.5h，冷却，过滤。在乙醇中重结晶，得TNB，得率72.1%。两步反应的总得率为：45.3%。

该方法存在的问题：（1）制备过程分为两步，过程复杂，成本高；（2）高温条件下氯酸不稳定，易分解为高氯酸和ClO₂，后者继续分解放出氯气，对环境不利。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，而提供一种全新的制备1,3,5-三硝基苯的方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种制备1,3,5-三硝基苯的方法，包括以下步骤：

（1）量取一定量的甲醇，将其倒入至装有温度计和搅拌装置的第一容器中，称取一定量的TNT，将其加入至第一容器内的甲醇中，升温至预定溶解温度，使TNT完全溶解，得到TNT醇溶液；

（2）量取一定量的水，将其倒入至装有温度计、搅拌及回流装置的第二容器中，称取一定量的亚氯酸钠，将其加入至第二容器内的水中，室温下使亚氯酸钠完全溶解，得到亚氯酸钠水溶液；

（3）用2M盐酸调节步骤（1）中的TNT醇溶液的pH值，然后将TNT醇溶液升温至反应温度；

（4）将步骤（2）中的亚氯酸钠水溶液滴加到步骤（3）中的TNT醇溶液中，并恒温反应一定时间；

（5）过滤、洗涤、重结晶，即得到所述的1,3,5-三硝基苯。

进一步地，步骤（1）中， TNT与甲醇的加量比为1:10(g/mL)，预定溶解温度为50~60℃。