Page 241 - 精细化工2019年第8期

第 8 期 陈美玲，等: 5-氨基水杨酸的合成工艺改进 ·1729·

操作简单的合成方法，避免中间体纯化而导致产品 收率最高。为了确保实验的准确性，继续延长硝化
损失，简单高效地得到目标化合物。 反应时间，发现时间越长杂质生成越多，对收率影
2.1 化合物Ⅱ的合成工艺 响越大，所以，最佳反应时间为 4 h。同时考虑到硝
在化合物Ⅱ的合成中，以 2-氯苯甲酸为原料， 化过程放热的原因，控制混酸滴入时间约为 2 h，以
用混酸进行硝化反应，并采用控制变量法，分别对 确保反应过程中温度的控制，也保证化合物Ⅱ的有
混酸的物质的量比、反应温度、反应时间进行了讨 效生成。
论。首先，根据已报道的文献 [14] ，控制反应温度为
表 2 反应温度对硝化反应的影响
15 ℃，反应时间为 4 h，对混酸物质的量比进行了
Table 2 Influence of reaction temperature on the nitrification
多次实验分析。由于混酸中的稀硝酸在浓硫酸作用 reaction
+
下生成亚硝基正离子（NO 2 ），具有亲电性，原料 2- 反应温度/℃
氯苯甲酸中的氯原子是邻位和对位定位基，且羧基 0 5 10 15 20
收率/% 79.1 82.6 90.3 91.8 85.5
是间位定位基，从而使得 3 位和 5 位的电子云密度
注：n（浓硫酸）∶n（硝酸）=6∶1，反应时间 4 h。
较高。另外，氯原子的邻位位阻较大，所以硝化产

物容易在 5 位生成。同时控制硝化反应在较低温度 表 3 反应时间对硝化反应的影响
下进行，降低了在其他位置产生硝化产物的可能性， Table 3 Influence of reaction time on the nitrification
+
并且随着硫酸浓度不断提高，则有利于 NO 2 的生成， reaction
促进硝化反应的进行。所以，在本次硝化反应中， 反应时间/h
3 4 5 6
选择质量分数 98%硫酸与质量分数 65%硝酸进行硝
收率/% 84.5 89.4 78.1 60.2
化，表 1 是不同混酸物质的量比对硝化反应收率的
影响。 注：n（浓硫酸）∶n（硝酸）=6∶1，反应温度 15 ℃。

表 1 混酸配比对硝化反应的影响 2.2 化合物Ⅲ的合成工艺
Table 1 Influence of mixed acid ratio on the nitrification 化合物Ⅲ的合成是对化合物Ⅱ的 2 位氯原子进
reaction 行亲核取代反应而得。反应过程采用化合物Ⅱ与质
n（浓硫酸）∶n（硝酸） [15]
量分数 15%氢氧化钠加热回流 。为了提高化合物
3∶1 4∶1 5∶1 6∶1 6∶0.5 Ⅲ的收率减少杂质的生成，对反应时间进行了考察，
收率/% 84.5 85.5 90.3 92.5 88.9
结果如表 4 所示。
注：反应温度 15 ℃，反应时间 4 h。

通过表 1 可以看出，当反应温度及时间一定时， 表 4 反应时间对亲核取代反应的影响
Table 4 Influence of reaction time on the nucleophilic
随着浓硫酸投入量的增加，产物收率不断增加，当
substitution reaction
混酸物质的量比为 6∶1 时收率达到最高，之后随着 反应时间/h
浓硫酸量的增加收率反而降低，从而得到 n（浓硫
5 6 7 8 9
酸）∶n（硝酸）=6∶1 最为合适，既减少了浓硫酸 收率/% 65.4 71.2 86.7 70.5 54.9
用量，也达到最高收率。
注：反应过程加热至回流。
当确定混酸物质的量比〔n（硫酸）∶n（硝酸）
=6∶1〕后，对反应温度进行考察，同样控制反应时 由表 4 可见，在亲核取代过程中随着反应时间
间为 4 h，结果见表 2。由于硝化反应为放热过程， 的增加，化合物Ⅲ收率增加，当达到 7 h 时收率最
并且随着混酸的滴加，系统不断放热，对实验过程 高，但持续增加时间却使其他副产物增多，收率逐
会产生较大的影响，所以低温有利于反应的进行， 渐降低，所以，在加热回流下反应 7 h 亲核取代效
但考虑到温度过低会使硝化反应不完全，因此选择 果最好。
合适的温度对硝化反应的影响很大。如表 2 所示， 2.3 化合物Ⅳ的合成工艺
反应温度为 15 ℃时收率最高，而继续增加温度则 化合物Ⅳ的合成是对化合物Ⅲ的 5 位硝基进
会降低收率，为保证混酸滴加时产生的热量不影响 行还原而得。多数文献报道是以金属和酸的还原方
硝化反应的进行，用冰水浴控制温度在 10~20 ℃。 式进行，所以分别尝试了铁粉与盐酸、锌粉与盐酸、
在确定混酸物质的量之比和反应温度后，对反 铁粉/锌粉与盐酸的还原剂，同样应用控制变量
应时间进行了考察，结果如表 3 所示。 法对反应温度、反应时间进行了探索，结果如表 5
由表 3 可知，硝化反应在 4 h 左右化合物Ⅱ的 所示。