4-硝基邻苯二甲腈的应用与合成

介绍

4-硝基邻苯二甲腈的英文全称为4-Nitrophthalonitrile，别名包括1,2-二氰基-4-硝基苯、4-硝基邻苯二腈、4-硝基邻苯二甲酸酐和对硝基邻苯二甲腈。它的分子式是C8H3N3O2。外观通常呈现为类白色的结晶粉末。

图一 4-硝基邻苯二甲腈

应用

4‑硝基邻苯二甲腈是一种高效、低毒、广谱的农药中间体，也是一种高级染料的中间体，广泛用于农药、颜料和染料等行业。

合成

目前，4‑硝基邻苯二甲腈较多的是通过4‑硝基邻苯二甲酰胺合成，但该合成路线较繁琐，且合成所得产物的纯度低，且难于提纯，也可采用4‑硝基邻苯二甲酸合成目标产品，但该反应成本较高，且有大量“三废”产生，不适合工业化生产。因此，亟需一种工艺简单、生产成本低、可连续化生产的合成方法。

权于[1]提出一种合成4-硝基邻苯二甲腈的方法。先是合成二氧化硅负载的五氧化二钒的催化剂，再由该催化剂催化4‑硝基邻二甲苯得到产品。

第一步：分别缓慢将8.0g五氧化二钒和20.2g含量85％的磷酸溶解在120g草酸水溶液(含草酸35g)中，得到混合液I，将混合液I置于85℃恒温水浴中，向混合液I中加入2.5g三氧化铬，再加入4.0g氯化镍，3.2g硝酸钴，搅拌0.5h，得到混合液II；准备50g粒度为50目的硅胶，并将硅胶预热至90℃；将混合液II加入到硅胶中，搅拌均匀，得到混合物，将混合物置于20℃下静置16h；静置完毕后放置在马弗炉中进行焙烧，首先将马弗炉逐步升温至300℃，进行预焙烧2h，然后升温至650℃，保温6h，保温结束后冷却至室温，得到催化剂。所得催化剂载体为二氧化硅 ，活性组分中原子比组成为V1.0Cr0.28X1.99Y0.35Z0.31O11.94。测得催化剂的平均粒径为100目。

第二步：将110g催化剂装入到 高600mm的玻璃流化床反应器中；将4‑硝基邻二甲苯通过计量泵，与空气和氨气在混合器中进行混合，在混合过程中，对混合器进行加热，加热到230℃，然后将混合物通入玻璃流化床反应器中。其中，4‑硝基邻二甲苯、氨气和空气的混合气按照摩尔比为1：15:40，具体投料量分别为4‑硝基邻二甲苯2.2g/h，氨气80ml/min，空气220ml/min，4‑硝基邻二甲苯主含量(纯度)为99.2％，投放量为43g，催化剂重量负荷为0.1/h，反应温度为400℃，反应系统压力为0.01MPa。实验结束后，捕集器内收集到45.6g的产品。经检测，产品中除了4‑硝基邻苯二甲腈外，还有1％左右的4‑硝基邻苯二甲酰亚胺，产物的含水量为0.13％，4‑硝基邻苯二甲腈的摩尔收率达到92.3％，4‑硝基邻二甲苯转化率为100％。所得产品的熔点为143.2℃，外观类白色结晶。

参考文献

[1]权于,于顺明,高振聪,等.一种4-硝基邻苯二甲腈的合成方法[P].辽宁省:CN201911083814.5,2023-11-24.