孟祥福，臧玉紅，張素芝

(1．承德石油高等?？茖W(xué)?；瘜W(xué)工程系，河北承德067000; 2．承德石油高等?？茖W(xué)校成人教育與培訓(xùn)部，河北承德067000)

對硝基苯甲酸乙酯的合成

孟祥福1，臧玉紅1，張素芝2

(1．承德石油高等?？茖W(xué)?；瘜W(xué)工程系，河北承德067000; 2．承德石油高等?？茖W(xué)校成人教育與培訓(xùn)部，河北承德067000)

以對硝基苯甲酸和乙醇為原料，以陽離子交換樹脂(R)和濃硫酸為聯(lián)合催化劑，在回流狀態(tài)下，催化合成了對硝基苯甲酸乙酯。研究了酸醇的用量、催化劑用量、反應(yīng)時間三因素對產(chǎn)率的影響，實驗條件為:酸3．4 g，乙醇23 mL，催化劑R用量為0．5 g，硫酸1．5 mL，反應(yīng)時間2 h，產(chǎn)率達(dá)到96．5%。

對硝基苯甲酸乙酯;聯(lián)合催化劑;合成

對硝基苯甲酸乙酯是無色或淺黃色針狀結(jié)晶，易溶于乙醇和乙醚，不溶于水，是制造染料、醫(yī)藥品等的中間體，也是生產(chǎn)苯佐卡因、鹽酸普魯卡因等麻醉藥劑主要原料［1］。目前工業(yè)上合成對硝基苯甲酸乙酯選用濃硫酸作催化劑，但由于濃硫酸能腐蝕設(shè)備，污染環(huán)境，人們積極研究、開發(fā)或選用新的催化劑，如雜多酸、苯磺酸、無機(jī)鹽等［2-3］。本實驗選用酸性陽離子交換樹脂(R)和濃硫酸組成混合催化劑，實驗發(fā)現(xiàn)使用聯(lián)合催化劑后減少了濃硫酸的使用量，也能達(dá)到同樣的催化效果，同時陽離子酸性交換樹脂便于分離，可重復(fù)使用，減少了環(huán)境污染，符合現(xiàn)在環(huán)保和綠色生產(chǎn)的要求。

1　材料與方法

1．1試劑與儀器

乙醇、酸性陽子離子樹脂、濃硫酸、碳酸鈉、對硝基苯甲酸，分析純。

Nicolet FT-IR200型紅外光譜儀，美國尼高力公司;WRX-IS顯微熔點儀，上海精密科學(xué)儀器有限公司;KDM型磁力加熱攪拌器，江蘇宏凱儀器廠;SHB-IIIA循環(huán)式多用真空泵，鄭州長城科工貿(mào)有限公司。

1．2實驗方法

在100 mL圓底燒瓶內(nèi)，加入一定量的對硝基苯甲酸、無水乙醇、催化劑，加熱回流一定時間，反應(yīng)結(jié)束后，過濾出酸性陽離子交換樹脂，用Na2CO3水溶液調(diào)節(jié)pH到8，靜置，過濾、水洗，重結(jié)晶，干燥，稱重，計算產(chǎn)率。測定產(chǎn)品的紅外光譜、熔點。

2　結(jié)果與討論

2．1物料比的選擇

采用不同量的濃硫酸作催化劑，用對硝基苯甲酸和乙醇按照不同的物料比，回流2 h，產(chǎn)物的產(chǎn)率和溶解狀態(tài)見表1。從表1可以看出，相同的物料比，不同的硫酸用量，產(chǎn)物的產(chǎn)率隨硫酸的用量增加而增加。在相同用量的硫酸催化下，隨著物料比的增加產(chǎn)率也增加，但反應(yīng)體系從渾濁變澄清的時間不一樣，為了更好地觀察實驗結(jié)果，選擇物料比為1∶20。其中乙醇既是反應(yīng)物也是原料的溶劑，過量的溶劑通過蒸餾回收。

表1　不同硫酸用量和不同物料比下產(chǎn)物產(chǎn)率和溶液狀態(tài)表

2．2催化劑使用量的確定

硫酸作為一種很好的催化劑，催化效果見表1。在選擇物料比為1∶20的前提下，單獨用酸性離子交換樹脂(R)作催化劑，催化效果見表2。實驗發(fā)現(xiàn)，單獨使用R，有一定的催化效果，但是產(chǎn)率很低，而且反應(yīng)液一直處于渾濁狀態(tài)。用硫酸和R作為混合催化劑，其催化效果見表3。當(dāng)保持R的用量不變，增加硫酸的用量，當(dāng)用0．5 g R和1．5 mL硫酸時，產(chǎn)物的產(chǎn)率接近單獨使用2 mL硫酸的催化效果。

表3　混合催化劑的催化效果催化劑

表2　R催化效果

2．3反應(yīng)時間對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響

在回流狀態(tài)下，用0．5g R和1．5 mL硫酸作聯(lián)合催化劑，在保持原料用量不變的情況下，改變反應(yīng)時間，研究反應(yīng)時間對產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表4。實驗發(fā)現(xiàn)，隨著時間的增加，產(chǎn)率越來越高。

表4　反應(yīng)時間對產(chǎn)率的影響

2．4產(chǎn)物的表征

產(chǎn)品的紅外光譜與標(biāo)準(zhǔn)譜圖基本一致，即C=O吸收峰在1 730 cm－1處，C－O－C吸收峰在1 282 cm－1處。產(chǎn)品的熔點57℃，與文獻(xiàn)一致。

3　結(jié)論

使用陽離子酸性交換樹脂(R)和硫酸作混合催化劑，減少了硫酸的使用量。實驗確定反應(yīng)條件是在回流狀態(tài)下，物料比1∶20，對硝基苯甲酸3．4 g，乙醇23 mL，聯(lián)合催化劑中R用量為0．5 g，硫酸用量為1．5 mL，反應(yīng)2 h，產(chǎn)物產(chǎn)率96．5%。

［1］章思規(guī)，辛忠．精細(xì)有機(jī)化工制備手冊［M］．北京:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1994．

［2］陳連清，周忠強(qiáng)．對硝基苯甲酸乙酯的合成［J］．中南民族大學(xué)學(xué)報:自然版科學(xué)版，2008，27(2):4－6．

［3］王浩，李淑敏，陳連清．對硝基苯甲酸乙酯合成研究［J］．化工技術(shù)與開發(fā):2008，37(5):1－3．

Study on Preparation of p-Nitro-ethyl Benzoate

MENG Xiang-fu1，ZANG Yu-hong1，ZHANG Su-zhi2
(1．Department of Chemical Engineering，Chengde Petroleum College，Chengde 067000，Hebei，China; 2．Department of Adult Education and Trainning，Chengde Petroleum College，Chengde Petroleum College，Chengde 067000，Hebei，China)

p-Nitro-ethyl Benzoate was synthesized with 4-nitrobenzoic acid and ethaol by combined catalyst．The effects of the catalyst amount，reaction ratio，reaction time on the yield of p-Nitro-ethyl Benzoate were discussed．The results showed that the condition are the weight of catalyst:0．5 g R and 1．5 mL H2SO4，The weight of acid and alcohol:3．4g，23 mL，the reaction time:2 h，the yield of the production was 96．5%．

p-Nitro-ethyl Benzoate;combined catalyst;synthesis

TQ246．16

A

1008-9446(2015)02-0018-02

承德市科技計劃自籌經(jīng)費項目(對硝基苯甲酸乙脂合成工藝的研究):201422112

2015-01-16

孟祥福(1969－)，男，河北承德人，承德石油高等?？茖W(xué)?；瘜W(xué)工程系教授，主要從事有機(jī)合成研究。