间硝基三氟甲苯的研究与合成

简介

间硝基三氟甲苯，又名3-硝基三氟甲苯，是一种化学式为C₇H₄F₃NO₂，分子量为191.107的有机物，表现为无色透明液体。该物质的密度为1.436 g/cm³，溶于乙醇、乙醚、苯、甲苯等溶剂。

基础研究

间硝基三氟甲苯可作为反应试剂用于基础研究，譬如TiO₂负载Pd-Fe催化加氢反应研究中，间硝基三氟甲苯便是反应底物。研究考察了反应温度和催化剂质量浓度对加氢反应的影响，建立了加氢反应的动力学方程。结果表明在间硝基三氟甲苯初始浓度0.125 mol/L，催化剂质量浓度0.32 g/L，氢气压力0.1 MPa，323.2 K和2.5 h条件下，间硝基三氟甲苯转化率达到99.2%。通过拟合实验数据，加氢反应对间硝基三氟甲苯浓度表现为1级，对催化剂质量浓度表现为0.464级，由动力学方程回算得到的间硝基三氟甲苯浓度与实验值能较好地吻合[1]。

应用

间硝基三氟甲苯是常见的有机合成中间体。以硝酸铋和氢氧化钠为原料，活性炭作载体，采用水热法合成了Bi₂O₃/C催化剂，利用该催化剂还原间硝基三氟甲苯可以制备得到间三氟甲基苯胺[2]。

合成

间硝基三氟甲苯的合成是以硫酸和硝酸配制的混酸和三氟甲苯经硝化反应，制得以间硝基三氟甲苯为主要成分的混硝基物(其它为8％左右的邻硝基三氟甲苯、1.5％左右的对硝基三氟甲苯)，生产常用单釜间歇反应，或多釜串联连续反应，间歇釜式和多釜串联连续反应相比，操作控制复杂，单位设备效率低，硫酸、硝酸用量多，现为逐步淘汰的工艺[3]。

将上述合成方法进行改进，控温30～40℃，将三氟甲苯，有机溶剂和浓硫酸在搅拌下滴加发烟硝酸，保温反应6-10小时，反应结束后，静置分液，有机相用碱性水溶液调节PH呈碱性，有机相进行脱溶，最后进行减压蒸馏，得到间硝基三氟甲苯。本方法用二氯乙烷，四氯化碳等氯代非极性溶剂作为反应溶剂进行硝化反应，减少硝化反应过程中的剧烈放热，使反应条件温和，提高了安全性；同时大幅度减少了酸的用量和后处理碱的用量，减少了三废，使后处理简单，产品易于分离，操作简便，副反应少，产率高，产品纯度高，工艺污染小[4]。

参考文献

[1]金德宽,刘长春.TiO2负载Pd-Fe催化间硝基三氟甲苯常压加氢反应动力学[J].化学工程, 2010, 38(11):5.DOI:10.3969/j.issn.1005-9954.2010.11.011.

[2]姚建华,张丁,王风云,等.Bi₂O₃/C催化水合肼还原间硝基三氟甲苯制备间三氟甲基苯胺[J].化学试剂, 2015, 37(7):5.DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2015.07.005.

[3]杜广飞,徐利伟,徐晋晋,等.一种间硝基三氟甲苯合成装置以及合成方法:CN202210877611.9[P].CN202210877611.9.

[4]宫宁瑞.一种间硝基三氟甲苯的制备方法.CN202010295492.7.