苯环硝化系列案例分享

硝基苯类化合物是一类非常重要的医药中间体。但众所周知苯环硝化反应具有以下 2 个主要特征 • 苯环的硝化难度较大，需要用比较强的条件，例如提高反应温度、增加酸的 浓度等来实现。属于强放热反应，釜式工艺对换热和搅拌的要求都非常高。 生产上工艺放大难，操作成本高，安全隐患大； • 苯环硝化时，主要得到间位产物，邻、对位产物极少。

案例二、苯环硝化系列——2,4-二氯三氟甲苯二硝化

背景： 中国石油化工股份有限公司下属的南化集团研究院，利用微反应器对 2,4-二 氯-三氟甲苯二硝化反应进行了研究，取得了很好的成果。 

连续流实验： 使用 98%的硫酸和 90-98%的硝酸的混合溶液作为硝化试剂，硫酸和硝酸的摩尔 比在 3~8 之间。硝酸与原料的摩尔比在 1~1. 3 之间。反应温度 100~180℃之间。

 连续化制造示意图： 通过两个泵分别输入混酸和 2,4-二氯三氟甲苯。模块 1 和 2 是预热模块，模块 3~8 是反应模块。控制停留时间为 200s，反应温度 150℃，反应转化率大于 97%，二 硝含量大于 40%。

实验结果： 在 200s 的停留时间下，可以得到 40%的二硝产品。

总结： 1. 由于该硝化反应的底物苯环上有一个强吸电子的基团——三氟甲基基团，所以反应速度非常慢。传统间歇釜工艺，一般要使用发烟硫酸在 80℃下反应 96 小时， 对于工艺安全是一个巨大的挑战。 2. 利用连续流微反应器只使用 98%的硫酸即可实现，停留时间缩短为原来的 1/2000，该问题就迎刃而解了。