1-硝基芘的合成方法技术

本发明专利技术涉及一种1-硝基芘的合成方法，属于有机合成领域。本发明专利技术的1-硝基芘的合成方法，包括以下步骤：a.将芘溶于苯中配成溶液；b.将浓硫酸、浓硝酸和水按一定比例配成硝化剂溶液，冷却到室温后加入一定量溶剂苯；c.将硝化剂溶液（b）慢慢加入室温搅拌的芘溶液（a）中，加完后继续搅拌使反应完成；d.分离水相，有机相用蒸馏水洗涤后加无水硫酸钠除去残留水分，蒸馏回收苯后，干燥得产物硝基芘；e.分离出的水相补加硫酸、硝酸后可重复利用。本发明专利技术的方法工艺简单、操作方便、能耗低、原料转化率高、产物纯度高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，属于有机合成领域。本专利技术的，包括以下步骤：a.将芘溶于苯中配成溶液；b.将浓硫酸、浓硝酸和水按一定比例配成硝化剂溶液，冷却到室温后加入一定量溶剂苯；c.将硝化剂溶液（b）慢慢加入室温搅拌的芘溶液（a）中，加完后继续搅拌使反应完成；d.分离水相，有机相用蒸馏水洗涤后加无水硫酸钠除去残留水分，蒸馏回收苯后，干燥得产物硝基芘；e.分离出的水相补加硫酸、硝酸后可重复利用。本专利技术的方法工艺简单、操作方便、能耗低、原料转化率高、产物纯度高。【专利说明】
本专利技术涉及一种，特别涉及一种操作简单、收率高、没有副反应的、从芘低温直接合成1-硝基芘的方法。
技术介绍
多环芳经(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon, PAHs)指分子结构中含有两个以上芳香环，环与环之间以共用化学键相连的稠环烃类化合物。狭义的PAHs只含碳氢两种元素，但一般所说的PAHs则还包括含杂原子的PAHs或其衍生物，所涵盖的范围很广。PAHs(也包括含氮、氧、硫的PAHs等)是自然界广泛存在的环境污染物，有高脂溶性，可被哺乳动物的肺、内脏和皮肤吸收，具有潜在的三致(致癌、致畸、致突变)毒性，是癌症的主要诱因之一。PAHs是煤中固有的物质，但其含量却随煤的成因及变质程度等而变。煤的转化、利用过程也会产生、释放多少不一的PAHs。PAHs有毒，但由于其高度不饱和及分子结构内的大Ji键，使其具有非常独特的性质，在化工、高聚物、医药、染料、机械、电子等许多行业有着广泛和潜在的应用。在PAHs的诸多应用中，许多是需要首先将其转化为含简单官能团的衍生物，如卤代、硝基、磺酸基化合物等。如将PAHs硝化后还原为氨基PAH，然后就可以利用重氮反应使其生产偶氮化合物，进而合成染料。但是由于PAHs的对称性，使其不同碳原子上的氢原子具有不同或相同的活性，使其化学反应不 易控制而且产物复杂。
技术实现思路
本专利技术是关于。该方法不需复杂的合成设备，合成操作条件要求较低，操作简单、成本低、芘转化率高、无其他有害副产物。本专利技术的，是通过以下措施实现的: a.将芘溶于苯制成芘溶液； b.将浓硫酸、浓硝酸和水混匀、冷却，然后在搅拌条件下加溶剂苯，制成硝化剂； c.在搅拌条件下，将硝化剂慢慢加入芘溶液进行反应； d.硝化剂加完后继续搅拌5min以上使反应彻底； e.取上层有机相，用蒸馏水洗涤3-5次，将苯蒸馏回收后干燥得1-硝基芘。上述合成方法中，所述浓硫酸是指浓度大于或等于90%的硫酸溶液；所述浓硝酸是指浓度为65-85%的硝酸溶液。上述合成方法中，芘和浓硝酸的用量比例，本领域的技术人员可以根据1-硝基芘的结构自行确定；但是为了提高各原料的利用率，以3g芘用5ml浓度为65%的浓硝酸比例准备原料； 浓硫酸、浓硝酸和水以任意比例混合，均能制备出1-硝基芘；但是为了提高各原料的利用率，当浓硫酸的浓度为90%、浓硝酸的浓度为65%时，将浓硫酸、浓硝酸和水的体积比限定为 2:1:2-1.5。上述合成方法中，步骤b中所述冷却是指冷却至环境温度，优选的，冷却至25°C ；步骤c中，所述反应温度控制在80°C以下，优选的为25°C ;所述慢慢加入，优选控制加入速度为5-20ml/min ;步骤d中，继续搅拌时间优选为15_30min。本专利技术的原理是:浓硫酸与浓硝酸的混合物(简称混酸)反应产生亲核试剂硝基阳离子(NO2+),硝基阳离子与苯环发生亲电取代反应得到产物。由于浓混酸反应过于剧烈，往往使温度急剧升高，产生大量副产物。加入一定量水，可以降低硝基阳离子浓度，减缓反应速度，使反应平稳进行，产物选择性高、纯度高。同时由于本合成反应是在相界面上进行的，原料芘在有机相，而硝基阳离子在无机相，产物硝基芘被随时萃入有机相，使反应更加彻底。由于本专利技术的优点是反应速度快、选择性高，可以采取间歇式合成，也可采取连续式合成。【专利附图】【附图说明】下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细的说明。图1产物红外光谱图。图2纯芘红外光谱图。【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作具体的说明。下述实施例中所用浓硫酸的浓度均为90 %，浓硝酸的浓度均为65 %。如图1-2所示，为本`专利技术产物和反应物纯芘的红外光谱图。实施例1 分析纯芘30g，溶于100 mL苯中；浓硫酸I L，加浓硝500 mL，再加水I L配成2.5 L硝化剂溶液并冷却到室温(约25°C )，边搅拌边加2.5 L溶剂苯；将此硝化剂溶液以每分钟10 mL的速度加入室温搅拌的芘溶液中，加完后继续搅拌30分钟使反应完成；除去水相，有机相用蒸馏水洗涤5遍，再加无水硫酸钠50 g除去残留水分，蒸馏回收苯后，产物干燥，得37.1 g，1-硝基芘纯度约95%。气相色谱/质谱分析表明无其它产物，纯芘已无残留，红外光谱检测(图1)未发现磺化产物。与芘的红外光谱图(图2)相比，吸收峰发生了很大变化，但二者也比较相似。实施例2 分析纯芘30 g，溶于100 mL苯中；浓硫酸200 mL，加浓硝酸100 mL，再加水150 mL配成450 mL硝化剂溶液并冷却到室温(约25°C)后边搅拌边加溶剂苯500 mL ;将此硝化剂溶液以每分钟5 mL的速度加入室温搅拌的芘溶液中，加完后继续搅拌15分钟使反应完成；除去水相，有机相用蒸馏水洗涤5遍，加无水硫酸钠50 g除去残留水分，蒸馏回收苯后，产物干燥，得硝基芘37.2 g，1-硝基芘纯度约95%。气相色谱/质谱分析表明无其它产物，定量分析表明含微量未反应芘(约为0.1%)，红外光谱检测未发现磺化产物。实施例3 分析纯芘304 g，溶于2000 mL苯中；浓硫酸1000 mL，加浓硝酸500 mL，再加水1000mL配成2500 mL硝化剂溶液并冷却到室温(约25°C )后边搅拌边加溶剂苯5 L ;将此硝化剂溶液以每分钟20 mL的速度加入室温(约25°C )搅拌的芘溶液中，加完后继续搅拌30分钟使反应完成；分出水相，有机相用蒸馏水洗涤5遍，加无水硫酸钠50 g除去残留水分，蒸馏回收苯后，产物干燥，得硝基芘376.3 g，1-硝基芘纯度约95%。气相色谱/质谱分析表明无其它产物，定量分析表明芘反应完全，红外光谱检测未发现磺化产物。实施例4 分析纯芘300 g，溶于2000 mL苯中；分取实施例3反应后的水相2 L，补加浓硫酸400mL和浓硝酸200 mL,混匀得2600 mL溶液并冷却到室温(约25°C )，边搅拌边加入苯溶剂2L得硝化剂溶液；将此硝化剂溶液以每分钟15 mL的速度加入室温(约25°C)搅拌的芘溶液中，加完后继续搅拌30分钟使反应完成；分出水相，有机相用蒸馏水洗涤5遍，加无水硫酸钠50 g除去残留水分，蒸馏回收苯后，产物干燥，得硝基芘366.8 g，1-硝基芘纯度约95%。 气相色谱和质谱分析表明无其它产物，定量分析表明芘反应完全，红外光谱检测未发现磺化产物。【权利要求】1.一种，其特征在于，是通过以下措施实现的: a.将芘溶于苯制成芘溶液； b.将浓硫酸、浓硝酸和水混匀、冷却，然后在搅拌条件下加溶剂苯，制成硝化剂； c.在搅拌条件下，将硝化剂慢慢加入芘溶液进行反应； d.硝化剂加完后继续搅拌5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振学，薛丁丁，吴肇伟，臧文优，韩志诚，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：