邻硝基对甲苯胺的绿色合成

论文摘要

本论文研究了邻硝基对甲苯胺（红色基GL,简称GL）的合成工艺,以对甲苯胺为原料,经酰化、硝化、水解三步合为一锅反应制得GL。一种工艺是用发烟硝酸做硝化试剂来进行硝化,最终水解制备GL。另一种工艺是用硝硫混酸代替发烟硝酸做硝化剂进行硝化最终水解制备GL。又对工艺进行了改进,用HNO3/Nb2O5做硝化剂进行硝化,以二氯乙烷做溶剂,将酰化、硝化、水解合为一锅反应合成GL。在酰化反应温度80℃,时间1h,硝化反应温度40℃,时间1h,硝化反应后除去过量的酸,碱性水解反应温度95℃,时间1.5h的反应条件下,考察了Nb2O5焙烧温度、焙烧时间以及Nb2O5回收利用等因素对GL收率和纯度的影响,确定了较好的反应物配比条件:对甲苯胺与乙酐的摩尔比为1:1.15,对甲苯胺与发烟硝酸的摩尔比为1:2.3。在该条件下得到GL的收率为90.5%,纯度达到99.41%。以HNO3/Nb2O5体系做硝化剂,通过简单过滤可将Nb2O5分离出来,300℃干燥两个小时即可循环使用,四次循环使用后,目标产物收率未见降低,符合清洁生产的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 硝基苯胺衍生物
• 1.1.1 邻硝基苯胺衍生物
• 1.1.2 间硝基苯胺衍生物
• 1.1.3 对硝基苯胺衍生物
• 1.2 合成方法概述
• 1.3 GL的合成
• 1.3.1 以对甲苯胺和苯磺酰氯为主要原料,经缩合、硝化、水解、中和而成
• 1.3.2 以对甲苯胺和冰醋酸为主要原料,经缩合、硝化、水解而成
• 1.3.3 以对甲苯胺和乙酸酐为主要原料,经酰化、硝化、水解而成
• 1.3.4 以对甲基乙酰苯胺为原料,经硝化、水解而成
• 1.3.5 以对甲苯氨基甲酸甲酯为原料,硝酸硝化,二氯甲烷作溶剂
• 1.3.6 光气化法
• 1.3.7 以3-硝基-4-氯甲苯和氨水为原料,经氨解而成
• 1.3.8 以对硝基甲苯为原料,以1,2-二氯乙烷做溶剂最终合成邻硝基对甲苯胺
• 1.4 实验方案设计
• 2 实验部分
• 2.1 实验仪器与试剂
• 2.1.1 实验主要仪器
• 2.1.2 实验主要试剂
• 2.2 GL的合成
• 2.2.1 发烟硝酸硝化一锅合成法
• 2.2.2 硝硫混酸硝化合成GL
• 2.2.3 五氧化二铌为催化剂进行硝化合成GL
• 2.2.3.1 五氧化二铌的活化
• 2.2.3.2 GL的合成
• 2.3 产品的分析
• 2.3.1 氨基值的测定
• 2.3.1.1 重氮化法测氨基值
• 2.3.1.2 亚硝酸钠的标定
• 2.3.2 熔点的测定
• 2.3.3 GL的定性分析
• 3 结果与讨论
• 3.1 发烟硝酸硝化一锅合成法
• 3.1.1 发烟硝酸法的硝化反应研究
• 3.1.1.1 芳烃硝化反应机理
• 3.1.1.2 硝酸组成及硝酸电离过程
• 3.1.1.3 硝酸的活化硝化剂
• 3.1.1.4 硝酸硝化的特点
• 3.1.2 乙酸酐用量对GL收率和纯度的影响
• 3.1.3 二氯乙烷用量对产品收率的影响
• 3.1.4 发烟硝酸用量对产品收率的影响
• 3.1.5 硝化反应时间对产率的影响
• 3.1.6 二氯乙烷回收利用对产品收率的影响
• 3.1.7 洗酸对产品收率的影响
• 3.2 硝硫混酸硝化法
• 3.2.1 硝硫混酸硝化体系的研究
• 3.2.1.1 混酸中硫酸的作用
• 3.2.1.2 混酸中的活化硝化剂以及混酸电离过程
• 3.2.1.3 混酸硝化的特点
• 3.2.2 反应时间对产品收率的影响
• 3.2.3 反应温度对产品收率的影响
• 3.2.4 原料配比对产品收率的影响
• 3.3 五氧化二铌催化硝化法
• 3.3.1 单因素实验对产率的影响
• 3.3.1.1 不同浓度的硝酸对产率的影响
• 3.3.1.2 反应时间对产品收率的影响
• 3.3.1.3 固体酸焙烧温度对产率的影响
• 3.3.1.4 固体酸硝化温度对产率的影响
• 3.3.1.5 固体酸用量对产率的影响
• 3.3.1.6 催化剂重复使用对产率的影响
• 3.3.2 结论
• 3.4 图谱分析
• 3.4.1 红外光谱分析
• 3.4.2 核磁共振分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献