Способ очистки 4-нитробензойной кислоты, полученной с полной конверсией 4-нитротолуола при окислении его азотной кислотой Советский патент 1993 года по МПК C07C201/16 C07C205/57 

Изобретение относится к области химии нитроароматических кислот, а именно к способу очистки 4-нитробензойной кислоты, полученной окислением 4-нитротолуола азотной кислотой с.полной конверсией 4- нитротолуола, являющейся полупродуктом в производстве органических красителей, лекарственных веществ, мономеров.

Цель изобретения - разработка способа очистки 4-нитробензойной кислоты, полученной окислением 4-нитротолуола азотной кислотой с полной конверсией 4-нитротолуола.

Поставленная цель достигается тем, что 4-нитробензойную кислоту, полученную с полной конверсией 4-нитротолуола, обрабатывают в водной среде щелочью или аммиаком с получением раствора соответствующей соли с рН 5,7-9,0, предпочтительно 5,7-7,0, затем экстрагируют примеси растворителем из группы неполностью хлорированных углеводородов С1-С2, предпочтительно метиленхлоридом. Из полученного рафината при нагревании отгоняют растворенные в нем остатки экстрагента, подкисляют очищенный раствор

соли и выделяют целевой продукт - 4-нитро- бензойную кислоту в очищенном ййде.

Указанный интервал значений рН очищаемого раствора обеспечивает практиче- ски полный перевод кристаллов 4-нйтробензойной кислоты в раствор, при более низких значениях рН очищаемый продукт не полностыр растворен и может быть потерян при очистном фильтровании или же при осаждении целевого продукта в нем останутся примеси, не экстрагированные из нерастворенных кристаллов. При более высоких значениях рН неоправданно повышен расход щелочи на растворение и кислоты на выделение; к тому же при высоких концентрациях 4-нитробензойной кислоты в растворе с избытком щелочи быстрее начинается выпадение кристаллов, осложняющее работу и ведущее к снижению выхода.

Экстрагенты из группы неполностью хлорированных углеводородов, в частности хлороформ, метиленхлорид, дихлорэтан, в указанных условиях экстракции полностью экстрагируют примеси 1,4- и 1,3-динитро- бензола, изомерных ди- и мононитробен- зойных кислот, пикриновой кислоты, в то же время, имея коэффициент распределения для 4-нитробензойной кислоты 0,02-0,08, обеспечивают минимальные потери целевого продукта с экстрактом. Как.наименее токсичный и пожаро-, взрывобезопасный экстрагент предпочтителен метиленхлорид, обеспечивающий все технологические преимущества, в том числе и при очистке 4-1нит- робензойной кислоты, полученной при неполной конверсии 4-нитротолуола.

Техническое решение по изобретению иллюстрируется примерами.

Пример 1. В четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 1005 см воды, нагревают до 55-60°С и вносят в воду 300 г4-нитробензойной кислоты в виде водной пасты с массовой долей 1,4-динитро- бензола 0,17%, содержащей также следы (менее 0,01 %) 3 других нитропримесей (тонкослойная хроматография, силуфол, гек- сан:ацетон 2:1, смесь 1:1 раствора двухлористого олова и реактива Эрлиха), и 76,62 г гидроксида натрия в виде водного раствора концентрации 204 г/дм3. После размешивания в течение 20 мин рН полученного мутного раствора составляет 6,2.

Реакционную массу охлаждают до 35°С и добавляют 250 г метиленхлорида, размешивают 10 мин и отстаивают 3 мин. Нижний слой-экстракт, раствор нитропримесей в метиленхлориде отбирают. Обработку реакционной массы метиленхлоридом проводят еще два раза так же, как первый раз. В экстракте от третьей обработки содержание 1,4-динитробензола менее 0,05 г/дм .

Заменяют обратный холодильник на

прямой и нагревают реакционную массу до 70°С, при этом оставшийся в растворе метиленхлорид отгоняется в виде водного азеотропа, остаточное содержание метиленхлорида в растворе 0,008 г/дм3. Прозрачный раствор фильтруют от механических примесей через бумажный фильтр и подкисляют концентрированной соляной кислотой до рН 1,3. Полученный осадок отфильтровывают, промывают во5 дои до отсутствия хлорионов и высушивают. Получено 295,0 г 4-нитробензойной кислоты (выход 98,2%), т.пл. в интервале 241,7- 242,5°С. Примеси органич еских соединений методом тонкослойной хроматографин при чув0 ствительности обнаружения менее 0,01. % не обнаружены.

Примеры 2-11. Процесс очистки проводят аналогично описанному в примере 1 с изменениями, указанными в таблице.

5 Применение в примере 2 в качестве экс- трагента хлороформа позволило очистить исходный продукт от 1,4-динитробензола и следов других нитропримесей, но выход очищенного продукта в сравнении с приме0 ром 1 снизился из-за повышенных потерь его с экстрактом.

ВпримереЗ показано, что четырех- хлористый углерод в тех же условиях не обеспечивает полной очистки от 1,4-динит5 робензола.Близкий результат получен и в примере 4 при использовании в качестве экстрагента кубового остатка производства хлорметзнов, содержащего 93% четырех- хлористого углерода.

0 В п р и м е р а х 5, 6, 8 показано, что наилучшие результаты по выходам при пол- ной очистке от 1,4-динитробензола достигаются с метиленхлоридом, в примере 7 - с 1,2-дихлорэтаном, причем в примерах 6,7

5 экстрактивной очистке подвергнуты водные растворы аммонийной соли 4-нитробензой- , ной кислоты, целевой продукт выделяют раствором серной кислоты и получают практически те же результаты, что и в примерах

0 1, 5, 8. В примере 9 при проведении экстракции двумя порциями метиленхлорида получен практически тот же выход целевого продукта, но качество уступает полученному в примере 8 при трехразовой экстракции.

5 ВпримереЮ показано, что отклонение ниже предпочтительного значения рН рафината 5,7-7 ед. ведет к снижению выхода, что вызвано потерями целевого продукта, нерастворившегося при недостатке щелочи. В. примере 11 при рН очищаемого раствора 10,8 в очищенном продукте обнаруживаются следы нитропримесей (2,4-динитробензойная кислота) и снижен выход по причине потерь продукта из-за кристаллизации очищаемого раствора.

Формула изобретения .

Способ очистки 4-нитробензойной кислоты, полученной с полной конверсией 4- нитротолуола при окислении его азотной кислотой, от органических примесей, за0

ключающийся в том, что сырой продукт обрабатывают щелочью или аммиаком в водной среде при рН 5,7-9, предпочтительно 5,7-7,0 с последующей экстракцией примесей органическим растворителем, взятым из группы частично хлорированных углеводородов d-C2, предпочтительно метиленхло- ридом, отгонкой остатков экстрагента, подкислением водного раствора и выделением целевого продукта.

Использование изобретения: в качестве полупродукта в производстве органических красителей, лекарственных веществ, мономеров. Сущность изобретения: 4-нитробен- зойная кислота, полученная с полной конверсией 4-нитротолуола при окислении азотной кислотой, примеси при чувствительности менее 0,01% не обнаружены. Реагент 1: водная паста 4-нитробензойной кислоты. Реагент 2: щелочь или аммиак. Условия реакции: в водной среде при рН 5,7-9, предпочтительно 5,7-7,0 с последующей экстракцией примесей органическим растворителем, взятым из группы частично хлорированных углеводородов Сч-С2, предпочтительно, метиленхлоридом, отгонкой остатков экстрагента, подкислением водного раствора и выделением целевого продукта. 1 табл.

М,78

10,67

11,50

7,0

тыи углерод

кубовые ос- 130 татки производства хлор- метанов (93% четыреххлорис- того углерода)

Продолжение таблицы

1,20 0,013 следы отс. 38,96 92,Ъ