[发明专利]2-硝基-4-甲砜基苯甲酸的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成领域，涉及一种2-硝基-4-甲砜基苯甲酸的制备方法。

背景技术

2-硝基-4-甲砜基苯甲酸(简称：NMSBA)是一种广泛应用于医药、农药等化学行业的中间体，特别地可以作为农药硝磺草酮的重要中间体，结构式如式(I)所示：

目前其常见的制备方法由2-硝基-4-甲砜基甲苯氧化制备2-硝基-4-甲砜基苯甲酸，例如专利US5591980介绍了在乙酸钴催化下空气氧化法；专利US5424481以及《农药》第45卷第11期746-747页的“硝磺酮的合成与除草效果”中介绍了在五氧化二钒催化下硝酸氧化法；上述两种方法分别存在生产效率低、三废量大和操作危险性强的缺点，特别是目前工业生产中采用的硝酸氧化法还存在二硝化产物等杂质含量高、导致硝磺草酮产品的安全性差(导致硝磺草酮Ames阳性即存在至突变的危险)的缺陷。近年来，开发一种高效、节能、安全、环保的2-硝基-4-甲砜基甲苯氧化法成为研究的热点，人们较多集中于研究以双氧水作为清洁的氧化剂进行氧化反应，例如WO2004058698A1报道了利用双氧水氧化2-硝基-4-甲砜基甲苯的方法，然而此方法浓硫酸的用量为原料量(wt)近20倍，双氧水用量为理论用量的10倍(按加料摩尔比计为30倍)，生产成本过高；WO2007099450A2中介绍了在金属或是金属盐催化下滴加双氧水氧化2-硝基-4-甲砜基甲苯的方法，其收率仅为40％左右；CN101503383A中利用双氧水和发烟硫酸混合制成过硫酸，氧化2-硝基-4-甲砜基甲苯成酸，此方法所用双氧水为理论用量的3～5倍(按加料摩尔比计为9～15倍)，且在80～130℃高温下反应，增加了反应的危险性。

发明内容

本发明目的是提出一种新的2-硝基-4-甲砜基苯甲酸的制备方法，以克服现有技术中采用双氧水作氧化剂的反应中存在的双氧水用量大、生产成本高、以及不安全因素多的弊病，满足工业生产的需要。

通过对各种催化剂的筛选，发明人确认，利用将氧化铜负载于三氧化二铝载体上的得到的一种负载型催化剂适宜作为2-硝基-4-甲砜基甲苯氧化制备相应羧酸的催化剂。进一步的研究确认了优化工艺条件，从而完成了本发明。

本发明的技术方案如下：

一种2-硝基-4-甲砜基苯甲酸的制备方法，以2-硝基-4-甲砜基甲苯为原料、双氧水为氧化剂，于浓硫酸介质中，在CuO/Al₂O₃催化剂存在下制备2-硝基-4-甲砜基苯甲酸。

反应式如下：

本发明的技术方案是按照以下具体操作步骤来实现的：

1.制备Cu含量为1-10％(重量百分比)的CuO/Al₂O₃催化剂。

CuO/Al₂O₃催化剂的制备方法是本领域的技术人员所熟悉的。例如，将一定量的铜盐溶于水中、加入三氧化二铝浸渍后，干燥、焙烧即可。

2.向55～80℃的硫酸中依次加入2-硝基-4-甲砜基甲苯(简称原料)、CuO/Al₂O₃催化剂，缓慢滴加浓度为40～50％的双氧水，滴加过程中控制反应温度在55～80℃；双氧水滴加完毕后，继续保持温度搅拌反应2～5小时，取样经HPLC分析，反应混合物中产物含量不再增加时结束反应；反应液冷却析出产品和未反应的原料的混合物(简称粗品)；粗品经纯化处理，分出未反应的原料(回收套用于下批反应)和产品。

反应中适宜的硫酸浓度为75％～98％(重量百分比)，硫酸用量为2-硝基-4-甲砜基甲苯的5～10倍(重量计)；适宜的催化剂用量为原料：CuO/Al₂O₃＝1∶0.0005～0.006(摩尔计)；适宜的双氧水用量为2-硝基-4-甲砜基甲苯的5～10倍(摩尔计)。

为控制温升，反应中滴加双氧水应当缓慢，通常在1～4小时加完。反应完成后先分出催化剂，再冷却反应液。析出的(产品和未反应的原料)混合物经常规的过滤、水洗、干燥，得到粗品，含量为75～89％。实际生产中，粗品可以不经干燥、直接进行纯化处理。