一种微波辐射快速选择性硝化间二甲苯的方法技术

一种微波辐射快速选择性硝化间二甲苯的方法，包括以下步骤：磁力搅拌下，向圆底烧瓶中加入氯仿4～8mL，再依次加入间二甲苯2.0～4.0mmol、乙酸酐3.0～9.0mmol、Bi(NO3)3·5H2O 1.0～3.0mmol和沸石分子筛催化剂Hβ(500)0.10～0.50g；微波加热30～180s后中止反应；过滤除去催化剂，液相洗涤除水干燥后气相色谱分析。本发明专利技术将微波技术应用于硝化间二甲苯过程，大大加快了反应进程，非常有效地提高了反应的选择性，60s时产率达到56.3％，4-/2-比值达到18.2。该方法易操作、节能高效、易于控制，是一种绿色环保的间二甲苯硝化方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机物硝化领域，具体涉及。
技术介绍
硝基间二甲苯是重要的农药、染料、医药及感光材料中间体，主要通过间二甲苯硝化法生产。硝化法中使用的硝化试剂主要有硝酸、硝酸硫酸、硝酸酸酐体系和硝酸盐类，其中硝化试剂硝酸盐的硝化避免了强腐蚀性的酸的使用，具有良好的应用前景，受到了研究者的广泛关注。但是，该方法目前存在硝化所需时间长、选择性差、生产成本高等问题。目前常用的加热方式都是先从物体表面加热，热量再由表面传到物体内部。微波加热可直接对物体内部进行加热。微波加热的原理是在电磁场的作用下，极性分子从原来的随机分布变为依照电场的极性排列取向，在高变电磁场的作用下，这些取向按交变电磁的频率不断变化，从而造成分子的相互运动及摩擦从而产生大量的热，即所谓的“内加热”。这种“内加热”的特性使微波不但可以有效提高反应的选择性，显著加快反应速度，降低温度梯度，还可以帮助启动一些难以进行的反应，是一种很有发展前景的反应促进手段。目前，各类应用微波辅助的有机反应正受到广泛地研究。然而目前为止，尽管硝化间二甲苯的方法很多，但有关微波辐射硝化间二甲苯的方法却鲜有报道。
技术实现思路
本专利技术要提供，以克服现有技术间二甲苯硝化法硝化选择性差、耗时长的问题。为实现上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案为:—种微波辐射快速选择性硝化间二甲苯的方法，包括以下步骤:(I)磁力搅拌下，向圆底烧瓶中加入氯仿4?8mL，再依次加入间二甲苯2.0?4.0mmol、乙酸圈1 3.0 ?9.0mmol、Bi (NO3) 3.5H20 1.0 ?3.0mmol 和沸石分子筛催化剂Ηβ (500)0.10 ?0.50g ；(2)微波加热30?180s后中止反应；(3)过滤除去催化剂，液相洗涤除水干燥后气相色谱分析。优选的，步骤(I)中所述沸石分子筛催化剂Ηβ (500)为Ηβ (25)、Ηβ (150)或Ηβ (280)中的任一种代替。优选的，步骤(I)中所述Bi (NO3)3.5Η20的用量为1.5mmol?2.5mmol。优选的，步骤(I)中所述乙酸酐的用量为4mmol?8mmol。优选的，步骤(I)中所述沸石分子筛催化剂Ηβ (500)为0.15?0.35g。优选的，步骤⑵中所述微波加热60?90s。优选的，步骤(I)中所述沸石分子筛催化剂Ηβ (500)在500°C下焙烧2h。与现有技术相比本专利技术所取得的有益效果为:本专利技术将微波技术应用于硝化间二甲苯过程，与非微波硝化间二甲苯相比，反应较为单一，非常有效地提高了反应的选择性，60s时产率达到56.3%,4-/2-比值达到18.2。同时，微波加热速度快且均匀，大大加快了反应进程，提高了生产效率，能够节约大量的时间。此外，该方法易操作、节能高效、易于控制，是一种绿色环保的间二甲苯硝化方法。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步具体说明。实施例1在磁力搅拌条件下向25mL的圆底烧瓶中依次加入4mLl, 2- 二氯乙烧、2.0mmol间二甲苯、3.0mmol乙酸酐、ImmolBi (NO3) 3.5H20和沸石分子筛催化剂Ηβ (500) 0.10g，微波加热30s后向反应混合物中加5mL水中止反应，过滤除去催化剂后，有机相依次用1mL水、1mL质量分数为5%的NaHCOjP 1mL水洗涤，静置分离出有机相。以对硝基甲苯作为内标物进行气相色谱分析。结果表明，产率为53.4%，其中4-硝基间二甲苯占92.8%，2_硝基间二甲苯占7.2%,4-/2-比值达到12.9。以上步骤(I)中所述的沸石分子筛催化剂Hβ (500)可以被Ηβ (25), H β (150)或Ηβ (280)中的任一种代替。实施例2在磁力搅拌条件下向25mL的圆底烧瓶中依次加入8mLl, 2- 二氯乙烧、4.0mmol间二甲苯、9.0mmol乙酸酐、3mmolBi (NO3)3.5Η20和沸石分子筛催化剂Hβ (500) 0.50g，微波加热180s后向反应混合物中加8mL水中止反应，过滤除去催化剂后，有机相依次用1mL水、1mL质量分数为5 %的NaHCOjP 1mL水洗涤，静置分离出有机相。以对硝基甲苯作为内标物进行气相色谱分析。结果表明，产率为51.8%，其中4-硝基间二甲苯占93.2%，2-硝基间二甲苯占6.8%，4-/2-比值达到13.7。实施例3在磁力搅拌条件下向25mL的圆底烧瓶中依次加入6mLl, 2- 二氯乙烧、3.0mmol间二甲苯、6.0mmol乙酸酐、2mmolBi (NO3)3.5Η20和沸石分子筛催化剂Hβ (500) 0.30g，微波加热105s后向反应混合物中加7mL水中止反应，过滤除去催化剂后，有机相依次用1mL水、1mL质量分数为5 %的NaHCOjP 1mL水洗涤，静置分离出有机相。以对硝基甲苯作为内标物进行气相色谱分析。结果表明，产率为55.8%，其中4-硝基间二甲苯占93%，2-硝基间二甲苯占7%，4-/2-比值达到13.3。实施例4在磁力搅拌条件下向25mL的圆底烧瓶中依次加入5mLl, 2- 二氯乙烧、2.5mmol间二甲苯、4.0mmol乙酸酐、1.5mmolBi (NO3)3.5Η20和沸石分子筛催化剂H β (500) 0.15g，微波加热60s后向反应混合物中加5mL水中止反应，过滤除去催化剂后，有机相依次用8mL水、质量分数为5%的NaHCO3溶液和水洗涤，静置分离出有机相。以对硝基甲苯作为内标物进行气相色谱分析。结果表明，产率为50.2%，其中4-硝基间二甲苯占93.1%，2_硝基间二甲苯占6.9%,4-/2-比值达至Ij 13.5。实施例5在磁力搅拌条件下向25mL的圆底烧瓶中依次加入7mLl, 2~ 二氯乙烧、3.5mmol间二甲苯、8.0mmol乙酸酐、2.5mmolBi (NO3)3.5Η20和沸石分子筛催化剂H β (500) 0.35g，微波加热90s后向反应混合物中加8mL水中止反应，过滤除去催化剂后，有机相依次用1mL水、质量分数为5%的NaHCO3溶液和水洗涤，静置分离出有机相。以对硝基甲苯作为内标物进行气相色谱分析。结果表明，产率为51.7%，其中4-硝基间二甲苯占93.8%, 2-硝基间二甲苯占6.2%,4-/2-比值达到15.1。实施例6在磁力搅拌条件下向25mL的圆底烧瓶中依次加入8mLl, 2- 二氯乙烧、3.8mmol间二甲苯、4.5mmol乙酸酐、2.8mmolBi (NO3)3.5Η20和沸石分子筛催化剂H β (500) 0.25g，微波加热75s后向反应混合物中加8mL水中止反应，过滤除去催化剂后，有机相依次用1mL水、质量分数为5%的NaHCO3溶液和水洗涤，静置分离出有机相。以对硝基甲苯作为内标物进行气相色谱分析。结果表明，产率为54.3%，其中4-硝基间二甲苯占93.9%，2_硝基间二甲苯占6.1 %, 4-/2-比值达到15.4。实施I 与实施例4步骤相同，只是将沸石分子筛催化剂H β (500)在500 °C下焙烧2h，将产物进行气相色谱分析。结果表明，产率为56.4%，其中4-硝基间二甲苯占94.8%，2_硝基间二甲苯占5.2%,4-/2-比值达到18.2。以上各实施例的硝化间二甲苯的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波辐射快速选择性硝化间二甲苯的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)磁力搅拌下，向圆底烧瓶中加入氯仿4～8mL，再依次加入间二甲苯2.0～4.0mmol、乙酸酐3.0～9.0mmol、Bi(NO3)3·5H2O 1.0～3.0mmol和沸石分子筛催化剂Hβ(500)0.10～0.50g；(2)微波加热30～180s后中止反应；(3)过滤除去催化剂，液相洗涤除水干燥后气相色谱分析。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董雄辎，田燕，卫艳新，彭新华，司圣柱，王丽平，
申请(专利权)人：合肥师范学院，安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34