5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法及其用途技术

本发明专利技术属于有机合成领域，具体涉及5‑氯‑4‑甲基‑2‑硝基苯甲酸的制备方法及其用途。本发明专利技术要解决的技术问题是生产成本高、不易运储、收率偏低三废量较多、反应处理过程比较繁琐等缺陷，不利于大规模工业化制造。发明专利技术解决上述技术问题的方案是提供一种5‑氯‑4‑甲基‑2‑硝基苯甲酸的制备方法，包括以下步骤：以浓硫酸作为溶剂，路易斯酸作为催化剂，将4‑甲基苯甲酸与氯气反应，得到3‑氯‑4‑甲基苯甲酸；然后直接加入硝化试剂，反应得到5‑氯‑4‑甲基‑2‑硝基苯甲酸。本发明专利技术提供的方法，大大简化了反应步骤，避免过多的原辅料的使用，反应更加温和，且提高了反应的选择性，减少了后处理后的废水与废渣的排放量，该工艺方法较其它工艺更加绿色安全，综合成本更低。

【技术实现步骤摘要】
5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法及其用途
本专利技术属于有机合成领域，具体涉及5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法及其用途。
技术介绍
5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸酯的用途已被专利CN102149684所报道，其合成方法也被专利CN103917515所报道。CN103917515所述方法是用4-甲基苯甲酰氯为原料出发，经过三氯化铁与氯气催化氯化制备3-氯-4甲基苯甲酰氯，再与异丙醇反应制备目标物。该方法的原材料4-甲基苯甲酰氯价格较高(每吨对甲基苯甲酰氯的价格约是4-甲基苯甲酸的1.4～1.5倍)且不易运储，氯化反应和硝化反应选择性不高，影响最终产品收率，综合来看，物料的单耗均较高；另外该方法使用浓硫酸与浓硝酸进行硝化反应，控制条件较为苛刻，安全性较差。因为副反应较多、收率不高，也必然导致反应处理过程比较繁琐以及三废量大等问题。因此，亟需专利技术更适宜工业化的路线进行5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸酯的合成。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是生产成本高、不易运储、收率偏低、反应处理过程比较繁琐等缺陷，提供更为适合大规模工业化制造的方法。专利技术解决上述技术问题的方案是提供一种5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法，包括以下步骤：以浓硫酸作为溶剂，路易斯酸作为催化剂，将4-甲基苯甲酸与氯气反应，得到3-氯-4-甲基苯甲酸；然后加入硝化试剂，反应得到5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸。然后将上述反应得到的5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸制备成5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酰氯，与相应的醇(甲醇、乙醇、异丙醇等)反应得到对应的5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸酯。该合成5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸酯的方法尚未被其他文献所报道。上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法的具体操作步骤为：a、将4-甲基苯甲酸和路易斯酸溶于浓硫酸中，然后向其中通入氯气，反应至反应液中4-甲基苯甲酸的含量低于1％时停止反应，得到3-氯-4-甲基苯甲酸；b、然后加入硝化试剂反应5～6小时，结束反应后，加入水，结晶，过滤，得到5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸。上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法中，步骤a)所述的路易斯酸为氯化铝、氯化铁、五氯化铌或镧系元素的三氟甲磺酸盐中的任意一种。上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法中，步骤a)所述路易斯酸与4-甲基苯甲酸的摩尔比为1:10～100。上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法中，步骤a)所述浓硫酸与4-甲基苯甲酸的质量比为3～10︰1。优选的，所述浓硫酸与4-甲基苯甲酸的质量比为4.5～5︰1。上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法中，步骤a)所述通入氯气时的温度为50℃～100℃。优选的，所述通入氯气时的温度为70℃～80℃。上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法中，步骤a)所述通入氯气的速率为60～80mL/min。在实际放大生产中，可根据浓硫酸与4-甲基苯甲酸的量来调整氯气的速率。上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法中，步骤b)所述的硝化试剂为浓硝酸或硝酸盐。所述硝酸盐为硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙、硝酸铜等中的任意一种。上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法中，步骤b)所述加入硝化试剂过程的温度控制在5℃～10℃。所述加入硝化试剂的方式为滴加。上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法中，步骤b)所述反应的温度为5℃～10℃。上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法中，步骤b)所述所述硝化试剂与3-氯-4-甲基苯甲酸的摩尔比为2～1.1︰1，优选的，所述所述硝化试剂与3-氯-4-甲基苯甲酸的摩尔比为1.6～1.4︰1。上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法中，步骤b)所述反应5～6小时后，反应液取样分析，当3-氯-4-甲基苯甲酸的含量低于0.9％后可停止反应。上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法中，步骤b)所述加入水的量是反应液质量的3～5倍。上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法中，步骤b)所述结晶的温度为-5℃～5℃。作为本专利技术优选的方案，上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法中，步骤b)所述加入硝化试剂前，将步骤a)中未反应的氯气从反应液中移出。可以使用氮气将反应体系中残余的氯气吹出。作为本专利技术优选的方案，上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法中，制备得到的5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸不需要纯化，直接用于制备5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酰氯或5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸酯。上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸制备方法的合成路线为：本专利技术还提供了上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸在制备5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酰氯或5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸酯中的用途。所述制备5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酰氯的方法为：将5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸在氯化亚砜中回流至固体完全溶解，然后除去氯化亚砜，得到5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酰氯。所述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸与氯化亚砜的配比为1︰2～5。所述的除去氯化亚砜，可以采用减压蒸馏的方式，并且回收的二氯亚砜可以循环套用。所述制备5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸酯的方法为：在5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酰氯中滴加醇进行酯化反应；然后除去剩余的醇，得到5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸酯。所述的醇的用量为5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酰氯质量的1.2～1.8倍，最佳为1.5倍。所述的醇为甲醇、乙醇、异丙醇等中的任意一种。所述滴加醇过程的温度为70～90℃。所述酯化反应的温度为110～120℃。所述反应的时间为3～5小时；LC中控分析，至5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酰氯反应完即可停止反应。所述的除去剩余的醇，可以采用减压蒸馏的方式。上述制备5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸酯的合成路线为：本专利技术的有益效果在于：本专利技术创造性地设置了合成顺序，使合成步骤简单易行，便于工业化，且使得催化氯化反应能够与硝化反应在同一反应体系顺序完成，减少原辅料的使用与分离提纯操作，减少了废物的产生，提高了选择性。尤其是硝酸盐的引入，提高了选择性，使收率大大提高，且控制条件温和，更加安全，也更加清洁环保。同时，硝酸盐的引入还减少了废酸处置过程中碱的投放量。使用4-甲基苯甲酸作为原材料较其它使用4-甲基苯甲酰氯出发进行氯代等反应而言更具有可操作性，更加安全稳定。具体实施方式5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法的具体操作步骤为：a、将4-甲基苯甲酸和路易斯酸溶于浓硫酸中，然后向其中通入氯气，反应至反应液中4-甲基苯甲酸的含量低于1％时停止反应，得到3-氯-4-甲基苯甲酸；b、然后加入硝化试剂反应5～6小时，反应结束后，加入水，结晶，过滤，得到5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸。上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法中，步骤a)所述的路易斯酸为氯化铝、氯化铁、五氯化铌或镧系元素的三氟甲磺酸盐中的任意一种。上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法中，步骤a)所述路易斯酸与4-甲基苯甲酸的摩尔比为1:10～100。上述5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法中，步骤a)所述浓硫酸与4-甲基苯甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.5‑氯‑4‑甲基‑2‑硝基苯甲酸的制备方法，包括以下步骤：以浓硫酸作为溶剂，路易斯酸作为催化剂，将4‑甲基苯甲酸与氯气反应，得到3‑氯‑4‑甲基苯甲酸；然后加入硝化试剂，反应得到5‑氯‑4‑甲基‑2‑硝基苯甲酸。

【技术特征摘要】
1.5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法，包括以下步骤：以浓硫酸作为溶剂，路易斯酸作为催化剂，将4-甲基苯甲酸与氯气反应，得到3-氯-4-甲基苯甲酸；然后加入硝化试剂，反应得到5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸。2.根据权利要求1所述的5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法，其特征在于：操作步骤为：a、将4-甲基苯甲酸和路易斯酸溶于浓硫酸中，然后向其中通入氯气，反应至反应液中4-甲基苯甲酸的含量低于1％时停止反应，得到3-氯-4-甲基苯甲酸；b、然后加入硝化试剂反应5～6小时，反应结束后，加入水，结晶，过滤，得到5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸。3.根据权利要求2所述的5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法，其特征在于：步骤a)所述的路易斯酸为氯化铝、氯化铁、五氯化铌或镧系元素的三氟甲磺酸盐中的任意一种。4.根据权利要求2所述的5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法，其特征在于：步骤a)所述路易斯酸与4-甲基苯甲酸的摩尔比为1︰10～100。5.根据权利要求2所述的5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法，其特征在于：步骤a)所述浓硫酸与4-甲基苯甲酸的质量比为3～10︰1；优选的，所述浓硫酸与4-甲基苯甲酸的质量比为4.5～5︰1。6.根据权利要求2所述的5-氯-4-甲基-2-硝基苯甲酸的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：周波，刘文，程柯，
申请(专利权)人：利尔化学股份有限公司，四川利拓化学有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51