CN115784943B - 提高2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚制备选择性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种提高2‑磺酸基‑4,6‑二硝基间苯二酚制备选择性的方法:采用分步滴加硝酸的方法,再将硝化液进行离心或过滤处理,控制硝化液中2‑磺酸基‑4,6‑二硝基间苯二酚的浓度,达到减少副产物2,4,6‑三硝基间苯二酚生成比例的目的。

Description

提高2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚制备选择性的方法
技术领域
本发明属于有机化学合成技术领域,涉及一种提高2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚制备选择性的方法。
背景技术
PBO纤维(聚对苯撑苯并二恶唑)因具有良好的性能被称为纤维之王,PBO纤维是由对苯二甲酸与4,6-二氨基间苯二酚(DAR)盐酸盐聚合反应制备。
DAR盐酸盐制备方法按原料区分主要有1,2,3-三氯苯法和间苯二酚法,其中间苯二酚工艺法是将间苯二酚通过磺化、硝化、水解、加氢制备4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐。在硝化反应过程中,2,4,6-三磺酸基间苯二酚经硝化反应除了生成目标产物2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚,还有反应不完全的副产物2,4-二磺酸基-6-硝基间苯二酚及过度硝化的副产物2,4,6-三硝基间苯二酚生成,两种副产物的比例约为13%(摩尔比)。本发明的目的是降低副产物的比例,提高2-磺酸基-4,6-二硝基制备选择性。
发明内容
本发明要解决的技术问题:在2,4,6-三磺酸基间苯二酚进行硝化反应制备2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚过程中,有副产物2,4,6-三硝基间苯二酚生成,本发明的目的是降低该副产物的生成比例。
本发明的技术思路:在2,4,6-三磺酸基间苯二酚硝化制备2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚过程中,通过分步滴加硝酸,通过离心或过滤的方法分离2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚,降低硝化液中2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚浓度,再将分离后的溶液继续滴加硝酸进行硝化反应至2,4-二磺酸基-6-硝基间苯二酚完全转化。分步滴加结合分离的方法可有效提高2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚的制备选择性。
本发明的主要技术方案:提高2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚制备选择性的方法,2,4,6-三磺酸基间苯二酚与硝酸反应,生成2,4-二磺酸基-6-硝基间苯二酚、2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚及2,4,6-三硝基间苯二酚混合物,其中2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚为目标产物,其特征是通过控制硝化反应液中的目标产物的浓度,降低2,4,6-三硝基间苯二酚的生成比例。
进一步地,所述通过离心或过滤的方法,使硝化液中生成的2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚沉积或分离,降低反应液中的2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚的浓度,硝化液中的2,4-二磺酸基-6-硝基间苯二酚继续进行滴加硝酸进行硝化反应生成2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚。
进一步地,所述通过分步滴加硝酸控制反应液中2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚的浓度。
进一步地,所述第一步滴加硝酸的物质的量为反应初始2,4,6-三磺酸基间苯二酚的1.6-1.8倍,在低温下维持反应至硝化液浓度不再发生变化,此时硝化液中有固体析出。
优选地,在0-5℃维持反应至硝化液浓度不再发生变化,此时硝化液中有固体析出。
进一步地,所述是将硝化液转移至离心管离心或转移至过滤***过滤,使反应体系中的固体发生沉积或分离。
进一步地,所述沉积或分离固体后的硝化液返回反应器,继续滴加硝酸进行反应。
进一步地,所述沉积或分离固体后的硝化液滴加硝酸的物质的量为初始2,4,6-三磺酸基间苯二酚物质的量的0.5-0.7倍。
进一步地,所述滴加硝酸物质的总量为初始2,4,6-三磺酸基间苯二酚物质的量的2.1-2.5倍。
本发明采用采用分步滴加硝酸,中途分离固体的方法制备2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚,选择性可由87%显著提高至95%以上。
本发明有效提高了2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚的制备选择性,减少了固废2,4,6-三硝基间苯二酚的生成,降低了4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐的制备成本,提高了产品的竞争力,具有重要的社会效益及经济效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
500mL四口烧瓶安装在搅拌器上,下接制冷恒温槽,四口瓶上加温度计,恒压滴液漏斗。
含0.1mol2,4,6-三磺酸基间苯二酚(TSR)的磺化液加至四口烧瓶中,降温至0-5℃,缓慢向四口瓶中滴加65%硝酸溶液15.5克(0.16mol),滴加过程控制反应液温度不高于10℃,滴加完毕,维持反应,每隔5分钟取样分析,直到反应液浓度不再变化,此时,2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚(SDNR)的含量为79.2%(此含量为液相色谱出峰物相对含量,另外组份为硝化中间物2,4-二磺酸基-6-硝基间苯二酚,过硝化物2,4,6-三硝基间苯二酚(TNR)及少量其他杂质,下文提及的含量同此含义)。
将反应液转移至离心管中,启动离心机转动2分钟,停止转动。倾出上层液体至四口烧瓶中,继续滴加5.8克硝酸(0.06mol)进行硝化反应,每隔5分钟取样分析,维持至硝化液浓度稳定不再变化,二次硝化液中SDNR含量为88.4%,TSR含量为11.6%,两次硝化液综合,SDNR 含量为95.0%,TNR含量为4.7% 。
实施例2
装置同上。
含0.1mol2,4,6-三磺酸基间苯二酚(TSR)的磺化液加至四口烧瓶中,降温至0-5℃,缓慢向四口瓶中滴加65%硝酸溶液16.5克(0.17mol),滴加过程控制反应液温度不高于10℃,滴加完毕,维持反应,每隔5分钟取样分析,直到反应液浓度不再变化,此时,2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚(SDNR)的含量为83.7%。
将反应液转移至离心管中,启动离心机转动2分钟,停止转动。倾出上层液体至四口烧瓶中,继续滴加5.8克硝酸(0.06mol)进行硝化反应,每隔5分钟取样分析,维持至硝化液浓度稳定不再变化,二次硝化液中SDNR含量为86.8%,TSR含量为12.5%,两次硝化液综合,SDNR 含量为95.1%,TNR含量为4.4% 。
实施例3
装置同上。
含0.1mol2,4,6-三磺酸基间苯二酚(TSR)的磺化液加至四口烧瓶中,降温至0-5℃,缓慢向四口瓶中滴加65%硝酸溶液17.4克(0.18mol),滴加过程控制反应液温度不高于10℃,滴加完毕,维持反应,每隔5分钟取样分析,直到反应液浓度不再变化,此时,2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚(SDNR)的含量为88.7%。
将反应液转移至离心管中,启动离心机转动2分钟,停止转动。倾出上层液体至四口烧瓶中,继续滴加4.8克硝酸(0.05mol)进行硝化反应,每隔5分钟取样分析,维持至硝化液浓度稳定不再变化,二次硝化液中SDNR含量为85.8%,TSR含量为13.2%,两次硝化液综合,SDNR 含量为95.0%,TNR含量为4.7%。
实施例4
装置同上。
含0.1mol2,4,6-三磺酸基间苯二酚(TSR)的磺化液加至四口烧瓶中,降温至0-5℃,缓慢向四口瓶中滴加65%硝酸溶液16.5克(0.17mol),滴加过程控制反应液温度不高于10℃,滴加完毕,维持反应,每隔5分钟取样分析,直到反应液浓度不再变化,此时,2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚(SDNR)的含量为83.7%。
将反应液转移至离心管中,启动离心机转动2分钟,停止转动。倾出上层液体至四口烧瓶中,继续滴加4.8克硝酸(0.05mol)进行硝化反应,每隔5分钟取样分析,维持至硝化液浓度稳定不再变化,二次硝化液中SDNR含量为87.8%,TSR含量为11.2%,两次硝化液综合,SDNR 含量为94.9%,TNR含量为4.7% 。
实施例5
装置同上。
含0.1mol2,4,6-三磺酸基间苯二酚(TSR)的磺化液加至四口烧瓶中,降温至0-5℃,缓慢向四口瓶中滴加65%硝酸溶液16.5克(0.17mol),滴加过程控制反应液温度不高于10℃,滴加完毕,维持反应,每隔5分钟取样分析,直到反应液浓度不再变化,此时,2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚(SDNR)的含量为83.9%。
将反应液转移至砂芯漏斗内,以水环泵抽真空至无液体滴出。将抽滤瓶中的液体转移至四口烧瓶中,继续滴加5.8克硝酸(0.06mol)进行硝化反应,每隔5分钟取样分析,维持至硝化液浓度稳定不再变化,二次硝化液中SDNR含量为87.1%,TSR含量为10.5%,两次硝化液综合,SDNR 含量为95.3%,TNR含量为4.3% 。
实施例6
装置同上。
含0.1mol2,4,6-三磺酸基间苯二酚(TSR)的磺化液加至四口烧瓶中,降温至0-5℃,缓慢向四口瓶中滴加65%硝酸溶液17.4克(0.18mol),滴加过程控制反应液温度不高于10℃,滴加完毕,维持反应,每隔5分钟取样分析,直到反应液浓度不再变化,此时,2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚(SDNR)的含量为88.7%。
将反应液转移至砂芯漏斗内,以水环泵抽真空至无液体滴出。将抽滤瓶中的液体转移至四口烧瓶中,继续滴加4.8克硝酸(0.05mol)进行硝化反应,每隔5分钟取样分析,维持至硝化液浓度稳定不再变化,二次硝化液中SDNR含量为85.7%,TSR含量为12.2%,两次硝化液综合,SDNR 含量为95.2%,TNR含量为4.6%。
实施例7
装置同上。
含0.1mol2,4,6-三磺酸基间苯二酚(TSR)的磺化液加至四口烧瓶中,降温至0-5℃,缓慢向四口瓶中滴加65%硝酸溶液16.5克(0.17mol),滴加过程控制反应液温度不高于10℃,滴加完毕,维持反应,每隔5分钟取样分析,直到反应液浓度不再变化,此时,2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚(SDNR)的含量为83.7%。
将反应液转移至砂芯漏斗内,以水环泵抽真空至无液体滴出。将抽滤瓶中的液体转移至四口烧瓶中,继续滴加4.8克硝酸(0.05mol)进行硝化反应,每隔5分钟取样分析,维持至硝化液浓度稳定不再变化,二次硝化液中SDNR含量为87.8%,TSR含量为11.2%,两次硝化液综合计算,SDNR 含量为94.9%,TNR含量为4.7% 。
对比例
装置同上。
向500mL装有0.1mol2,4,6-三磺酸基间苯二酚磺化液四口瓶中,滴加65%的硝酸溶液21.3克(0.22mol),滴加温度控制在10℃以下,滴加完毕,维持反应,取样至反应液浓度不再发生变化,此时反应液中SDNR含量为87.2%,TNR含量为12.4%。

Claims (4)

1.一种提高2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚制备选择性的方法,2,4,6-三磺酸基间苯二酚与硝酸反应,生成2,4-二磺酸基-6-硝基间苯二酚、2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚及2,4,6-三硝基间苯二酚混合物,其中2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚为目标产物,其特征是通过分步滴加硝酸控制硝化反应液中的目标产物的浓度,降低2,4,6-三硝基间苯二酚的生成比例;
所述控制硝化反应液中的目标产物的浓度是通过离心或过滤的方法,使硝化液中生成的2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚沉积或分离,降低反应液中的2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚的浓度,硝化液中的2,4-二磺酸基-6-硝基间苯二酚继续进行滴加硝酸进行硝化反应生成2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚;
所述控制硝化反应液中的目标产物的浓度还在于通过分步滴加硝酸控制反应液中2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚的浓度:第一步滴加硝酸的物质的量为反应初始2,4,6-三磺酸基间苯二酚的1.6-1.8倍,在低温下维持反应至硝化液浓度不再发生变化,此时硝化液中有固体析出;沉积或分离固体后的硝化液,第二步再次滴加硝酸进行反应,滴加硝酸的物质的量为初始2,4,6-三磺酸基间苯二酚物质的量的0.5-0.7倍;
所述方法中滴加硝酸物质的总量为初始2,4,6-三磺酸基间苯二酚物质的量的2.1-2.5倍;
所述方法制备2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚的选择性95%以上,产物中TNR含量为4.3~4.7%。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征是在0-5℃维持反应至硝化液浓度不再发生变化,此时硝化液中有固体析出。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征是将硝化液转移至离心管离心或转移至过滤***过滤,使反应体系中的固体发生沉积或分离。
4.根据权利要求1或3所述的方法,其特征是沉积或分离固体后的硝化液返回反应器,继续滴加硝酸进行反应。
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