2-硝基-4-对甲砜基苯甲酸合成工艺的优化
摘要:以对甲砜基甲苯为原料,先经过硝化,然后在五氧化二钒做催化剂和氧气的
辅助作用下,经过氧化作用,得到2-硝基-4-对甲砜基苯甲酸｡并对此工艺进行了优
化,使转化率≥99%,收率≥85%｡
关键词:对甲砜基甲苯;混酸;2-硝基-4-对甲砜基苯甲酸;合成工艺
Optimization of Synthesis Technology of 4-methyosufonyl-2-nitrobenzoic Acid
Abstract: Using p-methylsulfonyltoluene as starting material,
4-methyosufonyl-2-nitrobenzoic acid was prepared with nitric acid and V2O5 as
catalyst under the help of O2. The process conditions were optimed as the conversion
rate could be up to 99% with the yield higher than 85%.
Key words: p-methylsulfonyltoluene; mixed acid; 4-methyosufonyl-2-nitrobenzoic
acid; synthesis technology
2-硝基-4-对甲砜基苯甲酸(邻硝基对甲砜基苯甲酸)作为制备除草剂甲基磺草
酮的一种重要化工中间体,国内外有许多关于其合成的报道[1-4]｡本研究选用对
甲砜基甲苯为原料,在五氧化二钒做催化剂的作用下,采用硝酸硝化､混酸氧化制
备邻硝基对甲砜基苯甲酸,并对此工艺进行了优化实验,找到了合成邻硝基对甲砜
基苯甲酸的最佳工艺条件,此工艺不仅大大缩短了反应时间,而且大大提高了原料
的转化率､产品的纯度以及产品的收率,而且防止了大量硝酸随尾气的排出而流
失,节约了成本｡
1 材料与方法
1.1 主要试剂及仪器
98.5%对甲砜基甲苯,工业级;65%硝酸,分析纯;95%硫酸,分析纯;99.5%五氧化二
钒(催化剂),分析纯｡
250 mL三口烧瓶;100 mL分液漏斗;200 ℃量程的温度计;磁子;加热套;氧气
罐;Agilent-1100高效液相色谱仪,上海精密科学仪器有限公司｡
1.2 反应原理
1.3 实验过程
将对甲砜基甲苯溶在浓硫酸中,充分搅拌,在0~10 ℃下滴加混酸(混酸配比为,浓
硫酸∶浓硝酸=50 mL∶20 mL)｡加酸完毕后,首先在10 ℃下搅拌2 h,随后升至室
温下继续搅拌2 h｡用高效液相色谱仪分析原料中对甲砜基甲苯含量小于0.1%时
为反应终点｡
向反应物中加入催化剂后,加热混合物｡升至一定温度之后慢慢通入氧气｡同时,
向反应物中继续滴加一定浓度的混酸,需7 h完成｡高效液相色谱仪分析原料中对
甲砜基甲苯含量小于0.1%时为反应终点｡反应混和物冷却至室温,真空抽滤,滤饼
用水洗至中性,干燥｡
2 结果与分析
2.1 催化剂V2O5的用量
由表1可看出,对甲砜基甲苯(g)∶催化剂(g)= 1∶0.02时反应条件为最佳｡催化
剂的用量较小时反应时间太长,且产品的收率较低;催化剂用量太大时,对反应的
收率无明显影响｡综合考虑,对于催化剂的用量以对甲砜基甲苯(g)∶催化剂
(g)=1∶0.02时为最佳｡
2.2 供氧速率的选择
由表2可以看出,供氧速率为100 L/h时为最佳供氧速率｡供氧速率小时反应时
间较长,且产品的收率较低;供氧速率大于100 L/h时,对反应的产品收率无明显影
响｡综合考虑,选用100 L/h的供氧速率最佳｡
2.3 氧化反应温度的选择
由表3可以看出,当反应温度为145 ℃时为最佳反应条件,产品收率可达85.0%;
反应温度小于145 ℃时,随着反应温度的增加反应时间随之缩短,收率也随之增加;
但当反应温度大于145 ℃时,随着温度增加,反应时间缩短不明显,产品收率增加
也不显著｡
3 结论
在硝酸和氧气存在的条件下,采用V2O5的催化氧化双重作用,提高了反应的转
化率以及产品2-硝基-4-对甲砜基苯甲酸的收率;采用滴加混合酸取代单独滴加硝
酸,防止了大量硝酸的分解及挥发,保持反应液中硝酸的浓度维持在一定的范围内,
大大提高了硝酸的利用率;高效液相分析得到2-硝基-4-对甲砜基苯甲酸含量≥
99%,收率≥85%｡以对甲砜基甲苯为原料制备邻硝基对甲砜基苯甲酸的最佳工艺
条件是:反应温度为145 ℃,对甲砜基甲苯(g)∶催化剂(g)=1∶0.02,供氧速率为100
L/h｡
参考文献:
[1] 宋春霞,王清国,田学芳,等.邻硝基对甲砜基苯甲酸的合成[J].河北化
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