阅读说明：本技术 一种2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯的制备方法 (Preparation method of 2, 4-dichloro-3, 5-dinitrobenzotrifluoride ) 是由 胡红一 汪静莉 赵辉 常亚军 顾仁宝 杨露 于 2020-05-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯的制备方法,首先以2,4-二氯三氟甲苯为原料进行第一步硝化反应,反应后相分离成废酸和硝化中间体；再将发烟硝酸和发烟硫酸混合成混酸,与硝化中间体进行第二步硝化反应,反应后相分离成半废酸和目标化合物2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯；其中第二步硝化反应分离出来的半废酸可直接循环用于第一步硝化反应中,与2,4-二氯三氟甲苯混合,进行新一轮的硝化反应。本发明的2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯的制备方法在常压下分两步反应,操作简单,成品纯度高；第二步硝化产生的半废酸可供第一步硝化反应直接使用,即实现了循环经济,又减少了废酸排放。(The invention discloses a preparation method of 2, 4-dichloro-3, 5-dinitrobenzotrifluoride, which comprises the steps of firstly, carrying out a first-step nitration reaction by taking 2, 4-dichlorobenzotrifluoride as a raw material, and separating into waste acid and a nitration intermediate after the reaction; then mixing fuming nitric acid and fuming sulfuric acid into mixed acid, carrying out a second-step nitration reaction on the mixed acid and a nitration intermediate, and separating the mixed acid and the nitration intermediate into semi-waste acid and a target compound 2, 4-dichloro-3, 5-dinitrobenzotrifluoride after the reaction; wherein, the half waste acid separated from the second step nitration reaction can be directly recycled for the first step nitration reaction, and is mixed with 2, 4-dichlorobenzotrifluoride for a new round of nitration reaction. The preparation method of the 2, 4-dichloro-3, 5-dinitrobenzotrifluoride provided by the invention has the advantages that the reaction is carried out in two steps under normal pressure, the operation is simple, and the purity of the finished product is high; the half waste acid generated by the second step of nitration can be directly used for the first step of nitration reaction, thereby realizing circular economy and reducing the discharge of waste acid.)

一种2,4-二氯-3,5-二硝基三氟甲苯的制备方法

技术领域

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。Hori Hitoshi等人在《Design and Synthesis of New MitochondiralCytotoxin N-Thiadiazolyanilines that Inhibit Tumor Cell Growth》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%。Molla M.等在《Synthesisand evaluation of oryzalin analogs against Toxoplasma gondii》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CN 103304420A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。

发明内容

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。