[发明专利]降解型功能化离子液体催化对氯三氟甲苯清洁硝化反应

说明书

一技术领域

本发明涉及一种降解型功能化离子液体催化对氯三氟甲苯清洁硝化反应的新方法，属于化学材料制备技术领域。本方法适用于以对氯三氟甲苯、硝酸为原料，在常压下加热搅拌合成4-氯-3-硝基三氟甲苯的场合。

二背景技术

芳香族硝化物是一类非常重要的化工产品，长期以来，学术界和工业界都对芳香族化合物的硝化反应的方法和工艺进行了深入细致的研究。目前，芳香族化合物的清洁硝化成为人们研究的热点之一。

对氯三氟甲苯的硝化产物4-氯-3-硝基三氟甲苯被广泛应用于医药、农药、精细化工中间体等工业领域。现有工艺常以三氟甲基苯为原料，用硝-硫混酸硝化法来进行硝化反应得到硝基三氟甲基苯，该法存在腐蚀严重，副产物较多以及尾气污染严重等缺点。

离子液体是指在室温范围内(一般为100℃下)呈现液态的完全由离子构成的物质体系。一般由有机阳离子和无机阴离子、有机阴离子组成，其性能主要由组成的阳离子和阴离子共同决定，可以采用分子设计，对其进行调整。离子液体的Lewis酸碱性和酸性可以根据需要进行调节，因此，离子液体也被成为“可以设计的溶剂”。近年来，离子液体在有机合成中的应用十分活跃，作为绿色溶剂/催化剂在芳香族化合物清洁硝化反应中的应用已有报道，Laali等(Laali K K，Gettwert V J.Electrophiclic nitration of aromatics in ionic liquid solvents.J.Org.Chem.，2001，66：35-40)首次报道在NH₄NO₃/TFAA，硝酸异戊酯/BF₃Et₂O，硝酸异戊酯/TfOH，Cu(NO₃)/TFAA，AgNO₃/Tf₂O等硝化体系中，1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸、三氟乙酸、硝酸盐的离子液体作为溶剂在芳香烃亲电硝化反应中的应用。马丁·约翰等(马丁约翰·厄尔，苏哈斯·普拉巴哈卡尔·凯特戴尔.CN1469859A，2004)2004年公布的芳族硝化反应的专利中，使用68％的硝酸作为硝化剂，使用酸性咪唑阳离子型离子液体进行芳族化合物的硝化。Smith等(Smith K，Liu S，EL-Hiti G A.Regioselective mononitration of simple aromaticcompounds under mild conditions in ionic liquids.Ind.Eng.Chem.Res.，2005，44：8611-8615)用三种中性离子液体，在HNO₃/Ac₂混合体系中进行硝化反应。Qiao等(Qiao K，Hagiwara H，Yokoyama C.Acidic ionic liquid modified silica gel as novel solid catalysts for esterification andnitration reactions.J.Mol.Catal.A：Chem.2006，246：65-69)改性硅胶作载体，将酸性离子液体固载化后作催化剂进行硝化研究。

这些方法一般使用咪唑类离子液体作为催化剂，有些还需要乙酸酐或三氟乙酸酐作为助催化剂。由于咪唑型离子液体成本昂贵，不利于大规模推广应用。此外，一系列的研究表明(Garcia M TGathergood N，Scammells P J.Biodegradable ionic liquids Part II.Effect of theanion and toxicology.Green Chem.2005，7：9-14)，常规的如咪唑、吡啶类的离子液体可降解性很差，不易通过目前使用最广泛的生物处理工艺或生物自净作用降解，对环境有潜在的危害，而乙酸酐、三氟乙酸酐的使用增加了后处理、产物分离的难度，不能满足环境、经济双重效益。

三发明内容

本发明的目的在于提供一种以离子液体作为催化剂替代浓硫酸，产品与催化剂易分离、产品纯度高、作催化剂的降解型离子液体阳离子不含咪唑的合成4-氯-3-硝基三氟甲苯的方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：降解型功能化离子液体催化对氯三氟甲苯的清洁硝化反应的新方法，即以对氯三氟甲苯、硝酸为原料，离子液体为催化剂，在常压下加热搅拌实现对氯三氟甲苯的清洁硝化反应。

本发明所用的离子液体催化剂结构如下：