本发明属于有机合成领域，具体涉及利用负载型光催化剂在可见光作用下邻甲基苯甲酸发生硝化反应，制备球痢灵中间体3,5-二硝基-2-甲基苯甲酸的新方法。
背景技术：
球痢灵(化学名3,5-二硝基-2-甲基苯甲酰胺)是一种广谱、高效、安全、抗药性小、无残留的理想药物，该产品用于饲料中能够促进鸡的生长，对鸡的多种艾美尔球虫有效，特别是对柔嫩艾美尔球虫和毒害艾美尔球虫效果好，作用机制主要是抑制无性周期的裂殖芽孢。该产品不仅用于预防，而且可以用于治疗，应用治疗量对鸡的生长、发育、产蛋孵化率均无不良影响，同时对家兔的球虫病也有较好的防治作用(cn104311448a、cn104262164a)。
3,5-二硝基-2-甲基苯甲酸作为球痢灵的关键中间体，其传统的合成方法是以邻甲基苯甲酸和浓硝酸为原料，浓硫酸为催化剂，经硝化反应制得。该方法需要消耗大量的浓硫酸和浓硝酸，反应过程会大量放热，反应温度无法控制，存在易燃易爆的安全隐患，而且会产生大量的废酸液，直接排放会污染环境，或者利用碱中和处理会大大增加成本(cn105906523a)。因此开发一种成本较低、安全、对环境相对友好的3,5-二硝基-2-甲基苯甲酸的制备方法有着重要的价值和意义。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种3,5-二硝基-2-甲基苯甲酸的制备方法，本发明方法制备工艺简单，成本低，无污染，产量高。
本发明的技术内容：
一种3,5-二硝基-2-甲基苯甲酸的制备方法，所述方法以邻甲基苯甲酸为原料，有机溶剂和水为混合溶剂，负载型光催化剂作为催化剂，亚硝酸盐作为硝化试剂，在可见光催化下得到3,5-二硝基-2-甲基苯甲酸；
所述的负载型光催化剂包括光敏化剂和用于负载光敏化剂上的载体,具体制备方法可以参见tetrahedron,2019,75(25):3448-3455。
所述有机溶剂为下列之一：二氯甲烷、二氯乙烷、乙腈、四氢呋喃、1,4-二氧六环、二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺，优选为乙腈、二氯乙烷。
所述的光敏化剂为依红y、荧光素、罗丹明、亚甲蓝、吖啶盐等有机染料；所述的载体为fe3o4磁性纳米颗粒。作为优选，所述负载型光催化剂为下列之一：
依红y/fe3o4磁性纳米颗粒、荧光素/fe3o4磁性纳米颗粒、罗丹明/fe3o4磁性纳米颗粒、亚甲蓝/fe3o4磁性纳米颗粒、吖啶盐/fe3o4磁性纳米颗粒等。优选为依红y/fe3o4磁性纳米颗粒。
以光敏化剂的摩尔量计，所述负载型催化剂的量为0.5％～2.0％，优选1.0％。
所述亚硝酸盐为下列之一：亚硝酸钠、亚硝酸钾、亚硝酸钙、亚硝酸银、亚硝酸铵，优选为亚硝酸钠、亚硝酸钾。
所述邻甲基苯甲酸与亚硝酸盐投料物质的量之比为1:1.2～3.0，优选为1:1.5。
所述水与有机溶剂投料体积比为1:1.0～5.0，更优选为1:3.0。
所述可见光波长范围为：390～400nm、410～420nm、430～440nm、450～460nm、520～530nm、530～540nm等，优选范围为530～540nm。
所述温度为25～40℃，优选为25℃。
本发明的反应方程式：
本发明的方法具有以下几个显著的特点：
原料廉价易得；硝化试剂为自然界中普遍存在的无机物亚硝酸盐，有一定的毒性和致癌性，将其转化成有用的化学品，变害为宝；负载型光催化剂可以循环利用；反应条件温和；对环境友好。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明做进一步说明，本发明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
实施例1
邻甲基苯甲酸与亚硝酸盐投料物质的量之比为1:1.2
在250ml单口透明瓶中依次加入邻甲基苯甲酸(13.6g，100mmol)、负载型光催化剂依红y/fe3o4磁性纳米颗粒(2.0mmol)、二氯乙烷(136ml)、亚硝酸钾(10.2g，120mmol)、水(136ml)，530～540nm可见光光照，开搅拌。室温下(25℃)敞口反应时间6～8h，tlc点板监测。反应结束后，过滤回收催化剂，滤液分液后，用二氯甲烷萃取水相(200ml×3)，无水硫酸钠干燥有机相，过滤，浓缩除去溶剂，得3,5-二硝基-2-甲基苯甲酸20.4g，收率90％，hplc纯度98％，m.p.206-207℃,1hnmr(dmso-d6,400mhz)δ:8.76～8.49(m,2h,ar-h),2.59(s,3h,ch3)。
实施例2
邻甲基苯甲酸与亚硝酸盐投料物质的量之比为1:1.5
在250ml单口透明瓶中依次加入邻甲基苯甲酸(13.6g，100mmol)、负载型光催化剂亚甲蓝/fe3o4磁性纳米颗粒(2.0mmol)、二氯乙烷(136ml)、亚硝酸钾(12.8g，150mmol)、水(136ml)，530～540nm可见光光照，开搅拌。室温下(25℃)敞口反应时间6～8h，tlc点板监测。反应结束后，过滤回收催化剂，滤液分液后，用二氯甲烷萃取水相(200ml×3)，无水硫酸钠干燥有机相，过滤，浓缩除去溶剂，得3,5-二硝基-2-甲基苯甲酸19.9g，收率88％，hplc纯度97.5％。
实施例3
负载型光催化剂为吖啶盐/fe3o4磁性纳米颗粒
在250ml单口透明瓶中依次加入邻甲基苯甲酸(13.6g，100mmol)、负载型光催化剂吖啶盐/fe3o4磁性纳米颗粒(2.0mmol)、二氯乙烷(136ml)、亚硝酸钾(12.8g，150mmol)、水(136ml)，420～430nm可见光光照，开搅拌。室温下(25℃)敞口反应时间6～8h，tlc点板监测。反应结束后，过滤回收催化剂，滤液分液后，用二氯甲烷萃取水相(200ml×3)，无水硫酸钠干燥有机相，过滤，浓缩除去溶剂，得3,5-二硝基-2-甲基苯甲酸18.1g，收率80％，hplc纯度97％。
实施例4
负载型光催化剂为依红y/fe3o4磁性纳米颗粒，用量为1.0％
在250ml单口透明瓶中依次加入邻甲基苯甲酸(13.6g，100mmol)、负载光催化剂依红y/fe3o4磁性纳米颗粒(1.0mmol)、二氯乙烷(136ml)、亚硝酸钾(12.8g，150mmol)、水(136ml)，530～540nm可见光光照，开搅拌。室温下(25℃)敞口反应时间6～8h，tlc点板监测。反应结束后，过滤回收催化剂，滤液分液后，用二氯甲烷萃取水相(200ml×3)，无水硫酸钠干燥有机相，过滤，浓缩除去溶剂，得3,5-二硝基-2-甲基苯甲酸20.8g，收率92％，hplc纯度98％。
实施例5
水与二氯乙烷的体积比为1:3
在250ml单口透明瓶中依次加入邻甲基苯甲酸(13.6g，100mmol)、负载光催化剂依红y/fe3o4磁性纳米颗粒(1.0mmol)、二氯乙烷(136ml)、亚硝酸钾(12.8g，150mmol)、水(45.3ml)，530～540nm可见光光照，开搅拌。室温下(25℃)敞口反应时间6～8h，tlc点板监测。反应结束后，过滤回收催化剂，滤液分液后，用二氯甲烷萃取水相(200ml×3)，无水硫酸钠干燥有机相，过滤，浓缩除去溶剂，得3,5-二硝基-2-甲基苯甲酸21.3g，收率94％，hplc纯度98％。
实施例6
有机溶剂为乙腈
在250ml单口透明瓶中依次加入邻甲基苯甲酸(13.6g，100mmol)、负载光催化剂依红y/fe3o4磁性纳米颗粒(1.0mmol)、乙腈(136ml)、亚硝酸钾(12.8g，150mmol)、水(45.3ml)，530～540nm可见光光照，开搅拌。室温下(25℃)敞口反应时间6～8h，tlc点板监测。反应结束后，过滤回收催化剂，滤液分液后，用二氯甲烷萃取水相(200ml×3)，无水硫酸钠干燥有机相，过滤，浓缩除去溶剂，得3,5-二硝基-2-甲基苯甲酸21.5g，收率95％，hplc纯度98％。
实施例7
可见光波长为450～455nm
在250ml单口透明瓶中依次加入邻甲基苯甲酸(13.6g，100mmol)、负载光催化剂依红y/fe3o4磁性纳米颗粒(1.0mmol)、乙腈(136ml)、亚硝酸钾(12.8g，150mmol)、水(45.3ml)，450～455nm可见光光照，开搅拌。室温下(25℃)敞口反应时间6～8h，tlc点板监测。反应结束后，过滤回收催化剂，滤液分液后，用二氯甲烷萃取水相(200ml×3)，无水硫酸钠干燥有机相，过滤，浓缩除去溶剂，得3,5-二硝基-2-甲基苯甲酸17.2g，收率76％，hplc纯度96％。
实施例8
亚硝酸盐为亚硝酸钠
在250ml单口透明瓶中依次加入邻甲基苯甲酸(13.6g，100mmol)、负载光催化剂依红y/fe3o4磁性纳米颗粒(1.0mmol)、乙腈(136ml)、亚硝酸钠(10.3g，150mmol)、水(45.3ml)，530～540nm可见光光照，开搅拌。室温下(25℃)敞口反应时间6～8h，tlc点板监测。反应结束后，过滤回收催化剂，滤液分液后，用二氯甲烷萃取水相(200ml×3)，无水硫酸钠干燥有机相，过滤，浓缩除去溶剂，得3,5-二硝基-2-甲基苯甲酸22.2g，收率98％，hplc纯度99％。
实施例9
反应温度为35℃
在250ml单口透明瓶中依次加入邻甲基苯甲酸(13.6g，100mmol)、负载光催化剂依红y/fe3o4磁性纳米颗粒(1.0mmol)、乙腈(136ml)、亚硝酸钠(10.3g，150mmol)、水(45.3ml)，530～540nm可见光光照，开搅拌。35℃敞口反应时间6～8h，tlc点板监测。反应结束后，过滤回收催化剂，滤液分液后，用二氯甲烷萃取水相(200ml×3)，无水硫酸钠干燥有机相，过滤，浓缩除去溶剂，得3,5-二硝基-2-甲基苯甲酸21.7g，收率96％，hplc纯度99％。
实施例10
催化剂用量为0.5％
在250ml单口透明瓶中依次加入邻甲基苯甲酸(13.6g，100mmol)、负载光催化剂依红y/fe3o4磁性纳米颗粒(0.50mmol)、乙腈(136ml)、亚硝酸钠(10.3g，150mmol)、水(45.3ml)，530～540nm可见光光照，开搅拌。35℃敞口反应时间6～8h，tlc点板监测。反应结束后，过滤回收催化剂，滤液分液后，用二氯甲烷萃取水相(200ml×3)，无水硫酸钠干燥有机相，过滤，浓缩除去溶剂，得3,5-二硝基-2-甲基苯甲酸18.6g，收率82％，hplc纯度97％。