二硝化新案例：3,5-二硝基苯甲酸的连续合成！

康宁用“心"做反应

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3,5-二硝基苯甲酸是重要的有机合成中间体，其主要用于生产诊断用药泛影酸，泛影酸为x线诊断用阳性造影剂，主要用于泌尿系统造影；同时也可用作树脂衍生化和氨苄青霉素测定等用途的分析试剂，是替米沙坦等药物的主要中间体，属于新兴的高附加值精细化工产品。

传统工艺：

3,5-二硝基苯甲酸合成工艺主要有两种：

目前工业上两种工艺均采用间歇釜式反应，

微通道连续流工艺：

与传统釜式反应器相比，微通道反应器：

本文将向读者介绍今年10月《天然气化工—c1 化学与化工》上的一篇文章，“微通道反应器中3,5-二硝基苯甲酸的连续合成工艺"。该新工艺成果已申请技术保护，公开号：cn112679358a。

研究者以苯甲酸和发烟硫酸为底物，应用了连续流微通道反应器系统，以探究不同工艺条件对苯甲酸硝化制备3,5-二硝基苯甲酸反应的影响，并获得3,5-二硝基苯甲酸连续合成的较优工艺条件，反应流程如下图所示。

研究介绍

一、反应机理

浓硝酸硝化苯甲酸合成3,5-二硝基苯甲酸反应机理如图2所示。

图2.苯甲酸硝化反应机理

苯甲酸和混酸溶液在发生一硝化反应时，可以在苯环的邻、间、对位上进行亲电取代反应，一硝产物以间硝基苯甲酸为主；该反应在室温下即可快速进行，但在引入一个硝基后，由于no2+也是吸电子基团，会使苯环上电子云密度进一步下降，使得二硝化速度大大降低，需要更为强化的反应条件。

本文采用的发烟硫酸中的三氧化硫比硫酸的脱水能力更强，使浓硝酸在发烟硫酸中尽可能完全转化为no2+，加快反应进程，提高反应速率。

二、实验步骤

图3.连续流反应装置流程

三、反应条件研究

研究者对3,5-二硝基苯甲酸的微通道连续合成工艺多个影响因素进行了考察，探究发烟硫酸用量、反应物料配比、反应温度、停留时间对合成3,5-二硝基苯甲酸收率和选择性的影响。

图4. 发烟硫酸用量对反应的影响

图6. 温度对反应的影响

图5. 反应物料比对反应的影响

图7. 停留时间对反应的影响

图8. 体系各组分含量随时间变化关系

最终研究者获得了该合成工艺的最佳条件：取用 n(苯甲酸):n(发烟硫酸) :n(浓硝酸) = 1 : 7: 2.8，反应停留时间4min，反应体系温度为75℃，此时3,5-二硝基苯甲酸收率为91.0%，选择性达97.2%。

结果讨论与小结：

本文以苯甲酸为原料，浓硝酸为硝化剂，发烟硫酸为催化溶剂，应用微通道反应器探究了苯甲酸硝化合成3,5-二硝基苯甲酸反应的工艺条件；
与传统间歇方法相比，该工艺具有反应时间短、效率高、混合效果佳等优点，提升了苯甲酸硝化过程的本质安全性；
对于单因素实验，均选最优结果，得到的最终工艺条件非常接近理论上的较优工艺条件。
在n(苯甲酸):n(浓硝酸):n(发烟硫酸)= 1:2.8:7，温度75 ℃，停留时间4 min的较优工艺条件下，3,5-二硝基苯甲酸收率为91.0%，选择性达97.2%。

参考文献：《天然气化工—c1 化学与化工》：第46 卷第2 期

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