[发明专利]阶梯式加热法与间接电合成法合成3-甲基-4-硝基苯甲酸的方法

摘要

一种阶梯式加热与间接电合成法合成3-甲基-4硝基苯甲酸的方法，是以2,4-二甲基硝基苯和硫酸铬为主要原料，首先通过电解法将硫酸铬电解氧化为三氧化铬，然后采用阶梯式加热法，用三氧化铬将2,4-二甲基硝基苯选择性氧化到3-甲基-4硝基苯甲酸。本发明通过采用阶梯式加热法，控制了2,4-二甲基硝基苯氧化反应速率，显著提高了反应的选择性和转化率。采用电解氧化法得到的三氧化铬的转化率为85%～95%，采用阶梯式加热法制备的3-甲基-4硝基苯甲酸的转化率达到了65%～86%。本发明解决了反应过程中由于酸的消耗而使反应速率下降这一难题；通过将反应后产生的硫酸铬进行电解氧化，从而循环产生三氧化铬，不仅避免了环境污染，而且大大节约了成本。

主权项

一种阶梯式加热法与间接电合成法合成3‑甲基‑4‑硝基苯甲酸的方法，其特征在于，步骤包括：（1）将Cr2(SO4)3溶解于浓度为30~50%（wt%）H2SO4溶液中，料液质量体积比为20g：100~300ml，配制成阳极液；将80 mL 10~30 %（wt%）H2SO4溶液作为阴极液； 将阳极液和阴极液分别倒入电解槽的阳极室和阴极室中，以二氧化铅板为阳极，铅棒为阴极，在电解液温度为30 ~ 400C，槽电压3 ~5 V，电流密度400~600 A m‑2进行电解，当阳极液由墨绿色变为棕红色时，停止电解；将阳极液蒸发，得到三氧化铬红色固体，过滤后得到三氧化铬，滤液为含少量三价铬和六价铬的浓硫酸，即为滤液A；（2）将步骤（1）所得三氧化铬溶于浓度为45‑55%（wt%）的硫酸溶液中，料液质量体积比为8g：55~95ml，加热至500C，在不断搅拌下向溶液中缓慢滴加2,5‑二甲基硝基苯，2,5‑二甲基硝基苯的加入量为硫酸溶液体积的1／30~1／20，滴加完毕后继续搅拌反应3‑6小时；将反应温度升至700C，搅拌反应3‑8小时，再继续将温度升到900C，搅拌反应4‑7小时，过滤，得滤液B，固体用水洗后溶于0.2 ~0.8M NaOH溶液中， 然后过滤， 滤液再用0.5~ 2M H2SO4酸化至PH为3, 将沉淀过滤， 水洗， 将所得固体干燥，得3‑甲基‑4‑硝基苯甲酸；（3）将步骤（2）所得滤液B与步骤（3）所得滤液A混合后作为阳极液，代替步骤（1）中的阳极液，重复步骤（1），过滤得到三氧化铬固体和含少量三价铬和六价铬的浓硫酸的滤液A； （4）利用步骤（3）所制备的三氧化铬固体，重复步骤（2）的过程，得到3‑甲基‑4‑硝基苯甲酸。