一种2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯的制备方法与流程

本发明属于有机合成制备技术领域，具体涉及一种2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯的制备方法。

背景技术：

2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯是一种精细有机合成的中间体，常用作农药、医药与染料的合成。horihitoshi等人在《designandsynthesisofnewmitochondiralcytotoxinn-thiadiazolyanilinesthatinhibittumorcellgrowth》一文中提到，50%浓度发烟硫酸与发烟硝酸混合作为硝化剂，与2,4-二氯三氟甲苯在80℃下搅拌反应96小时，可合成2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯，产率约60%。美国专利us4201724一文中提到，使用含30~33%的so3的发烟硫酸与90%硝酸作为硝化剂，与2，4-二氯三氟甲苯在76℃±1℃下搅拌反应96小时，2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯产率约79%。mollam.等在《synthesisandevaluationoforyzalinanalogsagainsttoxoplasmagondii》一文中同样采用了此方法，不但废酸难以后处理，而且反应时间较长，能耗较高。

专利cn103304420a公开了一种2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯的清洁制备方法，其2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯粗产品进行水洗、中和、精制、真空干燥，得到二硝化纯产品2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯。按照该专利中所述实验条件进行重复试验发现，得到的最终二硝化产品纯度较低，含量约在85~90%。同时，在一硝化产生后经处理的废酸（采用环己烷萃取浓酸的效果并不理想），其活性大大降低，该批次合成得到的2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯含量约在82%左右，纯度较低，达不到规定的质量标准。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯的制备方法，在不改变基本操作方法的同时，不仅采用新方法合成高纯度产品（含量98.5%以上），又使合成目标化合物过程中产生的废酸能循环利用，有利于环境保护和节约成本，符合绿色化学的发展方向。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯的制备方法，以2,4-二氯三氟甲苯为原料，经二步硝化反应，制取2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯；其中第二步硝化产生的半废酸循环使用，具体方法如下：

第一步，2,4-二氯三氟甲苯、发烟硝酸与发烟硫酸进行硝化反应，反应后液-液相分离成废酸和硝化中间体化合物2,4-二氯-3-硝基三氟甲苯。

第二步，将硝化中间体化合物2,4-二氯-3-硝基三氟甲苯完全溶解在发烟硫酸中，后滴加由发烟硝酸和发烟硫酸按比例混合的混酸进行硝化反应，反应后液-液相分离，上层粗产品水洗得到2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯粗品，下层的半废酸直接用于第一步硝化反应。

第三步，将第二步中的2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯粗品用二氯乙烷作为溶剂进行重结晶，再真空干燥得到2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯成品。

其中第二步硝化分离出来的半废酸，直接进入第一步硝化反应釜中，与原料2,4-二氯三氟甲苯混合，进行新一轮的硝化反应。

优选的，第一步中所述硝化反应所用的物料2,4-二氯三氟甲苯、发烟硝酸和发烟硫酸的摩尔比为1:2~3:4~6；第二步中所述硝化反应所用的物料2,4-二氯-3-硝基三氟甲苯、发烟硝酸和发烟硫酸的摩尔比为1:4~5:12~15。

更优选的，第一步中所述硝化反应所用的物料2,4-二氯三氟甲苯、发烟硝酸和发烟硫酸的摩尔比为1:3:6；第二步中所述硝化反应所用的物料2,4-二氯-3-硝基三氟甲苯、发烟硝酸和发烟硫酸的摩尔比为1:5:15。

优选的，第一步中所述硝化反应的温度为40-50℃，硝化反应的时间为3-4h。

优选的，第二步中所述硝化反应的温度为100-110℃，硝化反应的时间为14-16h。

更优选的，第二步中所述硝化反应先升温至100℃，反应8-9h后，再将温度升至110℃，反应6-7h。

优选的，第二步中所述滴加温度为50~60℃。

优选的，第一步中所述硝化反应的方法，第一批次可以按照常规的硝酸-硫酸混酸方法进行，第二批次及以后的硝化反应，直接使用第二步中硝化反应后产生的半废酸进行反应。

优选的，第三步中所述真空干燥的温度为40~50℃。

本发明所依据的化学反应式如下：

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明分两步反应进行，操作简单，反应时间短，同时第二步硝化产生的半废酸可供第一步硝化再次反应使用，即实现了循环经济，又减少了废酸排放，是环境友好的化工过程。

（2）现有技术中2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯后处理一般经过中和后进行水洗，不仅会降低产品物料损失，还会增加废水量，而本发明2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯后处理过程中直接水洗，无需中和，水洗后采用1,2-二氯乙烷作为溶剂进行重结晶，后真空干燥可得到高纯度2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯。

（3）本发明将第一步硝化产物2,4-二氯-3-硝基三氟甲苯溶于发烟硫酸后再与混酸进行第二步硝化反应，溶液状态的第一步硝化产物可使原料反应接触更加充分完全，提高收率。

附图说明

图1为本发明2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例中的2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯的制备方法的工艺流程图。

实施例1

在250ml四口烧瓶中，加入2,4-二氯三氟甲苯35g，95%的发烟硝酸30g，50%发烟硫酸90g，于40℃下搅拌3小时，反应结束后，静置相分离，将下层废酸分离出后，产品水洗，经真空干燥得到纯产品2,4-二氯-3-硝基三氟甲苯，含量99.1%，用于下一步硝化反应。

实施例2

在250ml四口烧瓶中，加入2,4-二氯三氟甲苯17.5g，95%的发烟硝酸16.27g，50%发烟硫酸50g，于45℃下搅拌3小时，反应结束后，静置相分离，将下层废酸分离出后，产品水洗，经真空干燥得到纯产品2,4-二氯-3-硝基三氟甲苯，含量99.3%，用于下一步硝化反应。

实施例3

在500ml四口烧瓶中，加入实施例1制备的硝化产物2,4-二氯-3-硝基三氟甲苯10g和50%发烟硫酸25g，混合搅拌。反应体系加热至55℃，2,4-二氯-3-硝基三氟甲苯全部溶解后，滴加由95%发烟硝酸（10.6g）和50%发烟硫酸（30g）配成的混酸，滴加时间35min，滴加温度55℃。滴加完毕后，升温至100℃，转速为300r/min，保温8h后，再将温度升至110℃，转速不变，保温6h。反应结束后，反应体系静置冷却至75℃，趁热分液，下层的半废酸直接用于第一步硝化反应流程，将上层有机相倒入冰水中，分离得到黄白色固体，后经过滤、冷水洗涤、二氯乙烷重结晶得到白色固体，再在45℃下进行真空干燥直至水分含量≤0.5%，最终得到的2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯含量为98.7%，产率为80.9%。

实施例4

在500ml四口烧瓶中，依次加入实施例2制备的硝化产物2,4-二氯-3-硝基三氟甲苯10g和50%发烟硫酸35g，混合搅拌。反应体系加热至55℃，2,4-二氯-3-硝基三氟甲苯全部溶解后，滴加由95%发烟硝酸（12.5g）和50%发烟硫酸（30g）配成的混酸，滴加时间35min，滴加温度55℃。滴加完毕后，升温至100℃，转速为300r/min，保温8h后，再将温度升至110℃，转速不变，保温6h。反应结束后，反应体系静置冷却至75℃，趁热分液，下层的半废酸直接用于第一步硝化反应流程，将上层有机相倒入冰水中，分离得到黄白色固体，后经过滤、冷水洗涤、二氯乙烷重结晶得到白色固体，再在45℃下进行真空干燥直至水分含量≤0.5%，最终得到的2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯含量为99.2%，产率为81.3%。

实施例5

在250ml四口烧瓶中，加入2,4-二氯三氟甲苯21g，95%的发烟硝酸18g，实施例3产生的半废酸54g于45℃下搅拌3小时，反应结束后，静置相分离，将下层废酸分离出后，产品水洗，经真空干燥得到纯产品2,4-二氯-3-硝基三氟甲苯，含量98.9%，用于下一步硝化反应。

实施例6

在250ml四口烧瓶中，加入2,4-二氯三氟甲苯21g，95%的发烟硝酸18g，实施例4产生的半废酸54g于45℃下搅拌3小时，反应结束后，静置相分离，将下层废酸分离出后，产品水洗，经真空干燥得到纯产品2,4-二氯-3-硝基三氟甲苯，含量99.5%，用于下一步硝化反应。

实施例7

在500ml四口烧瓶中，依次加入实施例5制备的硝化产物2,4-二氯-3-硝基三氟甲苯10g和50%发烟硫酸35g，混合搅拌。反应体系加热至55℃，2,4-二氯-3-硝基三氟甲苯全部溶解后，滴加由95%发烟硝酸（12.5g）和50%发烟硫酸（30g）配成的混酸，滴加时间35min，滴加温度55℃。滴加完毕后，升温至100℃，转速为300r/min，保温8h后，再将温度升至110℃，转速不变，保温6h。反应结束后，反应体系静置冷却至75℃，趁热分液，下层的半废酸直接用于第一步硝化反应流程，将上层有机相倒入冰水中，分离得到黄白色固体，后经过滤、冷水洗涤、二氯乙烷重结晶得到白色固体，再在45℃下进行真空干燥直至水分含量≤0.5%，最终得到的2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯含量为98.9%，产率为81.4%。

实施例8

在500ml四口烧瓶中，依次加入实施例6制备的硝化产物2,4-二氯-3-硝基三氟甲苯10g和50%发烟硫酸35g，混合搅拌。反应体系加热至55℃，2,4-二氯-3-硝基三氟甲苯全部溶解后，滴加由95%发烟硝酸（12.5g）和50%发烟硫酸（30g）配成的混酸，滴加时间35min，滴加温度55℃。滴加完毕后，升温至100℃，转速为300r/min，保温8h后，再将温度升至110℃，转速不变，保温6h。反应结束后，反应体系静置冷却至75℃，

趁热分液，下层的半废酸直接用于第一步硝化反应流程，将上层有机相倒入冰水中，分离得到黄白色固体，后经过滤、冷水洗涤、二氯乙烷重结晶得到白色固体，再在45℃下进行真空干燥直至水分含量≤0.5%，最终得到的2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯含量为98.7%，产率为80.9%。

对比例1

在500ml四口烧瓶中，加入实施例1制备的硝化产物2,4-二氯-3-硝基三氟甲苯10g和50%发烟硫酸25g，混合搅拌。反应体系加热至55℃，2,4-二氯-3-硝基三氟甲苯全部溶解后，滴加由95%发烟硝酸（10.6g）和50%发烟硫酸（30g）配成的混酸，滴加时间35min，滴加温度55℃。滴加完毕后，升温至100℃，转速为300r/min，保温8h后，再将温度升至110℃，转速不变，保温6h。反应结束后，反应体系静置冷却至75℃，趁热分液，下层的半废酸直接用于第一步硝化反应流程，将上层有机相倒入冰水中，分离得到黄白色固体，后经过滤、冷水洗涤，再在45℃下进行真空干燥直至水分含量≤0.5%，最终得到的2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯含量为90.5%，产率为79.2%。

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。