[发明专利]一种连续硝化合成5-硝基-2-(丙基硫代)嘧啶-4,6-二醇的方法

说明书

本发明公开了一种连续硝化合成5‑硝基‑2‑(丙基硫代)嘧啶‑4,6‑二醇的方法。该合成方法为：在连续流反应器中，以二氧化氮为主硝化剂，臭氧为辅助硝化剂，4,6‑二羟基‑2‑(丙基硫基)嘧啶盐酸盐为主原料，经硝化反应制备5‑硝基‑2‑(丙基硫代)嘧啶‑4,6‑二醇化合物。该方法EHS风险极低、操作简便、环境友好、生产效率高、收率高，纯度高，适合于工业化生产。

技术领域

本发明属于有机化学技术领域，涉及一种连续硝化合成5-硝基-2-(丙基硫代)嘧啶-4,6-二醇的方法。

背景技术

硝化反应是常见的有机单元反应。目前，广泛使用的硝化剂有硝硫混酸、硝酸酯、金属硝酸盐等。这些工艺的原子经济性不高，而且在生产过程中会产生大量的废酸及有机酸性废水，导致严重的环境污染。硝化反应放热剧烈，在工艺偏差的情况下(操作失效、冷却失效、温度控制偏差、物料比例偏差等)，容易产生许多硝化杂质、异构化杂质，反应安全风险和质量控制风险较高。

5-硝基-2-(丙基硫代)嘧啶-4,6-二醇的制备，是一个曲型的硝化反应。5-硝基-2-(丙基硫代)嘧啶-4,6-二醇是有机合成领域常用的化学中间体，主要用作替卡格雷的中间体。5-硝基-2-(丙基硫代)嘧啶-4,6-二醇的合成，国内主要是采用将发烟硝酸溶于乙酸中，然后将原料加至酸混合液中，但是硝化反应放热十分剧烈，物料混合反应过程中稍有不慎会出现局部浓度过大、飞温、结焦等情况发生，更严重者由于硝化原料与有机物在浓度过高的情况下引发剧烈的反应而导致冲料或者爆炸。

绿色硝化是以提高转化率和选择性，从根源上减少有毒有害副产物的产生，以达到清洁生产的目的。本发明以二氧化氮和臭氧作为硝化剂的绿色硝化技术，不仅克服了传统硝化技术的各种缺点，而且副反应少。

发明内容

本发明克服了上述现有技术的不足，提供一种连续硝化合成5-硝基-2-(丙基硫代)嘧啶-4,6-二醇的方法。该方法以二氧化氮和臭氧为硝化剂，4,6-二羟基-2-(丙基硫基)嘧啶盐酸盐为主原料连续流反应器内制备5-硝基-2-(丙基硫代)嘧啶-4,6-二醇，该方法EHS风险极低、操作简便、环境友好、生产效率高、收率高，纯度高，适合于工业化生产。

本发明的技术方案是：一种连续硝化合成5-硝基-2-(丙基硫代)嘧啶-4,6-二醇的方法，其特征是，在连续流反应器中，以二氧化氮为主硝化剂，臭氧为辅助硝化剂，4,6-二羟基-2-(丙基硫基)嘧啶盐酸盐为主原料，经硝化反应制备5-硝基-2-(丙基硫代)嘧啶-4,6-二醇化合物。

反应方程式如下所示：

优选的，其反应温度为0～50℃，更优选10～30℃。

优选的，连续流反应器选自微通道反应器。

优选的，连续流反应器中的加料顺序依次为，主原料溶解于溶剂(优选水)中先进入反应器，主硝化剂二氧化氮再进入反应器中，辅助硝化剂臭氧最后进入反应器中。更优选的，主硝化剂二氧化氮在主原料进入反应器后的5～10秒钟内进入反应器中。更优选的，辅助硝化剂臭氧在主硝化剂二氧化氮进入反应器后的3～8秒钟内进入反应器中。

优选的，反应物料在反应器中的反应保留时间为150～300秒钟，优选200～250秒钟。

优选的，主原料、二氧化氮和臭氧的摩尔比为1:1.8～2.2:1.0～2.0。

优选的，本发明的具体方案是：

1)将4,6-二羟基-2-(丙基硫基)嘧啶盐酸盐加水搅拌溶解，得到A溶液；打开输料泵A，将A溶液输入微通道反应器，微通道反应器内设置温度10～30℃；

2)A溶液输入微通道反应器5～10秒钟后，开启进料泵B，向微通道反应器中输入二氧化氮；输入二氧化氮3～8秒钟后，向微通道反应器中输入臭氧；