Способ получения нитромезитилена Советский патент 1993 года по МПК C07C205/06 

Изобретение относится к способу получения нитромезитилена, который используется как полупродукт в синтезе кислотных антрахиноновых красителей и лекарственных препаратов.

Цель изобретения - повышение экономичности способа получения нитромезитилена и увеличение выхода целевого продукта.

Указанная цель достигается нитрованием мезитилена дымящей азотной кислотой в присутствии твердого кислотного катализатора - асканита-бентонита активированного при комнатной температуре в среде органического растворителя (гексан, четы- реххлористый углерод) при мольном соотношении мезитилен:НМОз. равном 1:1,95; и массовом соотношении мезитиленжатали- затор. равном 1:3,1. При этом достигается высокий выход нитромезитилена (90%), высокая селективность мононитрования по отношению к динитрованию (12-17:1), (см. примеры 1,3 и 16 по сравнению с примером

2, когда нитрование проводилось без асканита-бентонита). Содержание основного вещества в продукте нитрования достигает 90,5%, мезитилена остается 4,3%, динитро- мезитилена образуется только 5,2%.

Асканит-бентонит, как катализатор нитрования мезитилена, можно использовать до 5 раз, хотя при этом наблюдается тенденция к уменьшению его активности и снижению отношения моно- и динитропродуктов (см. примеры 12-15).

В примере 16 показана возможность использования возвратного ССЦ для извлечения продуктов нитрования, кроме того, этот опыт проведен на загрузках, увеличенных в 10 раз.

Предлагаемый способ нитрования мезитилена имеет следующие существенные отличия от способа-прототипа:

проведение процесса в присутствии асканита-бентонита в качестве твердого катализатора;

Ё

00 N3 СЛ 00 СЛ v|

СА

проведение реакции нитрования при комнатной температуре (20-25°С);

проведение процесса в гексане и четы- реххлористом углероде в качестве органических растворителей.

П р и м е р 1. К суспензии 5,0 г асканита-бентонита (ОСТ 113-12-86-82), высушенного при 150 С в течение 12-16 ч (влага 1-2%), в 50 мл ССЦ добавили при размешивании в течение 10-15 мин 1,15 мл (2,70 10 моль) дымящей азотной кислоты (СОВ - 95,2%). Размешивание продолжали еще 5 мин. Затем к размешиваемой смеси добавили одномоментно 1,6 г (1,35 моль) ме- зитилена, при этом температура реакционной смеси поднимается на 5-6 С. Постепенно, в течение 30-40 мин температура смеси понижается до комнатной (20- 25°С), размешивание при этой температуре продолжали в течение 5 час с момента прибавления мезитилена. После окончания выдержки асканит-бентонит отфильтровали и промыли его CCI 4 ( мл) для извлечения продуктов нитрования. Полученный раствор промыли водой (2x50 мл) и сушили над поташом или безводным углекислым натрием. После удаления растворителя на ротационном испарителе получили 2,1 г продукта, состав которого по данным ГЖХ приведен в таблице.

Пример2.К размешиваемой смеси 1,15 мл (2,70 моль) дымящей азотной кислоты (СОВ - 95,2%) в 40 мл ССМ добавили по частям в течение Юмин 1,6г(1,35 -10 моль) мезитилена в 10 мл ССЦ. Наблюдали подъем температуры реакционной смеси на 5°С, затем в течение 30 мин температура смеси понизилась до комнатной. Размешивание продолжали в течение 5 час. Реакционную смесь обработали как в примере 1 после фильтрации, получили 2,09 г продукта, состав приведен в таблице.

Примеры 3-5. Нитрование мезитилена проводили как в примере 1, используя в качестве растворителей при нитровании гексан, хлороформ и хлористый метилен.

Пример 6-9 иллюстрируют влияние изменения мольного соотношения мезити- лен: HNOa и весового отношения мезити- лен: катализатор на выход нитромезитилена и селективность мононитрования по отношению к динитрованию.

Примеры 10-11. Нитрование мезитилена проводили как в примере 1, но размешивание после прибавления мезитилена

проводили, соответственно, при 15°С и 30°С.

Примеры 12-15 показывают возможность последовательного использования асканита-бентонита 2-й, 3-й, 4-й и 5-й раз после предварительного высушивания его при 150°С до влажности 1-2%.

Пример16. К суспензии 50 г асканита-бентонита (влага 1,5%) в 250 мл ССЦ добавили при размешивании 11,5 мл (2,70 моль) дымящей азотной кислоты (СОВ - 95,2%) в течение 15 мин. Размешивали смесь еще 5 мин, затем к этой смеси добавили в один прием 16 г (1,35 -10 1 моль)

мезитилена. Реакционную смесь сразу после прибавления мезитилена охлаждали водой со льдом в течение 30 мин, чтобы температура смеси не поднималась выше 35°С. Затем охлаждение прекращали и продолжали размешивание реакционной смеси при комнатной температуре в течение 5 ч с момента прибавления мезитилена. По окончании выдержки реакционную смесь обработали как в примере 1, взяв для извлечений

продуктов нитрования 600 мл возвратного ССЦ ( мл), получили 22.0 г продукта, состав приведен в таблице.

Таким образом, предложен удобный и эффективный способ нитрования мезитилена дымящей азотной кислотой в присутствии доступного и дешевого твердого катализатора - асканита-бентонита в среде органического растворителя (гексан, четы- реххлористый углерод) при комнатной температуре. При этом достигается высокий выход нитромезитилена ( 90%) и высокое отношение моно- к динитрованию (12-17:1) при большой степени превращения исходного мезитилена (95%). Предложенный способ нитрования не требует водно-щелочной обработки реакционной смеси после нитрования и позволяет избежать образования большого количества кислотных стоков, что в значительной степени улучшает экологические параметры процесса.

Формула изобретения Способ получения нитромезитилена нитрованием мезитилена дымящей азотной кислотой в присутствии твердого катализатора, отличающийся тем, что в качестве твердого катализатора используют асканит- бентонит активированный и процесс ведут при молярном соотношении мезити- лен:аэотная кислота, равном 1:1,95, и массовом соотношении мезитилен:каталиэ8тор, равном 1:3,1. при 20-25°С в среде четырех- хлористого углерода или гексана.

Использование изобретения: в качестве промежуточного продукта в синтезе красителей или лекарственных препаратов. Сущность изобретения: продукт нитромезитилен, выход 81,4%. Реагент 1: мезитилен. Реагент 2: дымящая азотная кислота. Условия реакции: в присутствии катализатора - активированного асканита- бентонита в среде четыреххлористого углерода или гексана при 20-25°С, молярном соотношении реагента 1 и реагента 21:1,95, массовом соотношении реагента 1 и катализатора 1:3,1. 1 табл.