【技術實現步驟摘要】
本申請涉及有機酸，更具體地說，它涉及一種2-氟-4-硝基苯甲酸的制備方法。
技術介紹
1、聚苯乙烯是由苯乙烯單體聚合而成的線性高分子材料，具有優異的特性，在生活和生產中都發揮著重要作用，是使用較為廣泛的塑料種類之一。聚苯乙烯制品中包含大量一次性使用產品，使用量和廢棄量較為龐大。聚苯乙烯制品在自然條件下很難降解，對自然生態和農業生產造成嚴重的不良影響。如何利用和處理廢舊聚苯乙烯，已成為世界各國共同關注的問題。目前人們對聚苯乙烯的回收方法主要有溶劑法回收做母料，通過簡單回收能將廢舊聚苯乙烯制成膠黏劑、涂料、建筑材料等產品。此外還有人研究了熱降解、催化降解、超臨界流體中催化降解能將廢舊聚苯乙烯制成單體和油類等。與聚酯類塑料相比，聚苯乙烯由c-c鍵連接，降解難度較大，但同時聚苯乙烯具有富含電子的共軛芳香環單元以及用于選擇性解聚和轉化的活化芐基c-h鍵，為聚苯乙烯的資源回收利用帶來了更多可能性。
2、4-氟-2-硝基苯甲酸是一個常見的有機合成中間體。結構中的羧基除了可以轉化為常見的活性官能團，例如在硼烷的還原下變成羥基，但是苯環上的硝基不受影響。另外還有相關文獻報道，這個羧基可以在一定的條件下轉化為鹵素原子，例如氯，溴，碘。并且羧基還可以在銅鹽的作用下，高溫脫除羧生成一分子的二氧化碳。
3、4-氟-2-硝基苯甲酸常規的合成方法是從4-氟-2-硝基甲苯、或4-氟-2-硝基苯乙酮為原料出發，通過在適當的氧化劑作用下，將甲基氧化成羧基，反應結束后需要酸化處理，將反應體系調節成酸性。
4、對聚苯乙烯進行選擇性氧
技術實現思路
1、為了進一步開發聚苯乙烯廢棄物的利用途徑，實現聚苯乙烯廢棄物的價值化，本申請提供一種2-氟-4-硝基苯甲酸的制備方法。
2、本申請提供一種2-氟-4-硝基苯甲酸的制備方法，采用如下的技術方案：
3、一種2-氟-4-硝基苯甲酸的制備方法，包括以下步驟：s1，將聚苯乙烯廢棄物顆粒、二氯甲烷、濃硫酸、濃硝酸按比例混合，加熱回流，洗滌烘干，得4-硝基聚苯乙烯；s2，將4-硝基聚苯乙烯、硝酸鋅、濃硝酸混合，升溫至75-85℃，滴加氯酸鈉飽和水溶液，超聲反應40-60min，倒入冰水中，抽濾洗滌，純化，得4-硝基苯甲酸；s3，將4-硝基苯甲酸、醋酸銥、配體、n-氟代雙苯磺酰胺、亞硝酸鹽、氟化鉀、溶劑混合，于120-130℃下攪拌20-24h，用酸調節ph至1-2，萃取純化，得2-氟-4-硝基苯甲酸。
4、通過采用上述技術方案，以聚苯乙烯廢棄物為原材料，先通過濃硫酸和濃硝酸加熱將其硝化，得到4-硝基聚苯乙烯，然后以氯酸鈉為氧化劑、硝酸鋅為催化劑，以濃硝酸為溶劑，將4-硝基聚苯乙烯氧化，得到4-硝基苯甲酸，最后以醋酸銥為催化劑，n-氟代雙苯磺酰胺為氟化劑，通過加入氟化鉀、亞硝酸鹽、自制配體，通過氟化反應制備得到2-氟-4-硝基苯甲酸，實現了聚苯乙烯廢棄物的資源化利用。
5、優選的，所述s1中聚苯乙烯廢棄物顆粒、二氯甲烷、濃硫酸、濃硝酸的用量比為：（10-12）g:（70-80）ml:（10.2-11.3）ml:（13.5-14.8）g；濃硫酸的質量濃度為90-98g/ml；濃硝酸的質量濃度為65-68g/ml。
6、優選的，所述s1中加熱溫度為70-80℃，回流時間為2-3h。
7、通過采用上述技術方案，該比例下制備的4-硝基聚苯乙烯產率高，純度大。
8、優選的，所述s2中4-硝基聚苯乙烯、硝酸鋅、濃硝酸、氯酸鈉飽和水溶液的用量比為：（5-7）g:（0.08-0.1）g:（10-15）ml:（20-30）ml；所述濃硝酸的質量分數為95-98%。
9、通過采用上述技術方案，該比例下制備的4-硝基苯甲酸品質好，產率高。
10、優選的，所述s3中4-硝基苯甲酸、醋酸銥、配體、n-氟代雙苯磺酰胺、亞硝酸鹽、氟化鉀、溶劑的用量比為1mol:（0.08-0.1）mol:（0.16-0.2）mol:（2-2.5）mol:（2-2.5）mol:（1-1.2）mol:（50-60）ml。
11、通過采用上述技術方案，該配體能夠與醋酸銥形成活性配位，并在氟化鉀、亞硝酸鹽作用下，以n-氟代雙苯磺酰胺為氟化試劑，對4-硝基苯甲酸的鄰位具有高選擇性，實現4-硝基苯甲酸的鄰位單氟化，且得到2-氟-4-硝基苯甲酸的產率高。
12、優選的，所述s3中配體通過以下方法制備：將4-羥基-5-硝基煙酸、甲苯、4-氨基-2-三氟甲基苯氰、n,n-二異丙基乙基胺按比例混合，于100-110℃下加熱回流10-12h，萃取干燥，純化即得。
13、優選的，所述4-羥基-5-硝基煙酸、甲苯、4-氨基-2-三氟甲基苯氰、n,n-二異丙基乙基胺的用量比為（1.1-1.2）mol:（50-80）ml:1.0mol:（0.5-0.6）ml。
14、通過采用上述技術方案，4-羥基-5-硝基煙酸和4-氨基-2-三氟甲基苯氰在n,n-二異丙基乙基胺堿性條件下，發生酰胺化反應，獲得具有特定結構的配體。
15、優選的，所述s3中溶劑為正戊烷、環己烷、正庚烷、三氯甲烷、四氯化碳中的一種或多種。
16、通過采用上述技術方案，所得2-氟-4-硝基苯甲酸產率高。
17、優選的，所述亞硝酸鹽包括亞硝酸鈉、亞硝酸鉀、亞硝酸鈣、亞硝酸鈰中的一種或多種。
18、通過采用上述技術方案，所得2-氟-4-硝基苯甲酸產率高。
19、優選的，所述s3中酸為1-2mol/l的鹽酸溶液。
20、綜上所述，本申請具有以下有益效果：
21、1、本申請以聚苯乙烯廢棄物為原材料，先通過濃硫酸和濃硝酸加熱將其硝化，得到4-硝基聚苯乙烯，然后以氯酸鈉為氧化劑、硝酸鋅為催化劑，以濃硝酸為溶劑，將4-硝基聚苯乙烯氧化，得到4-硝基苯甲酸，最后以醋酸銥為催化劑，n-氟代雙苯磺酰胺為氟化劑，通過加入氟化鉀、亞硝酸鹽、自制配體，通過氟化反應制備得到2-氟-4-硝基苯甲酸，實現了聚苯乙烯廢棄物的資源化利用。
22、2、本申請中通過以4-羥基-5-硝基煙酸和4-氨基-2-三氟甲基苯氰為原料，以甲苯為溶劑，在n,n-二異丙基乙基胺作用下制備得到配體，該配體能夠與醋酸銥形成活性配位，并在氟化鉀、亞硝酸鹽作用下，以n-氟代雙苯磺酰胺為氟化試劑，對4-硝基苯甲酸的鄰位具有高選擇性，實現4-硝基苯甲酸的鄰位單氟化，得到2-氟-4-硝基苯甲酸，收率高達72.5%。
23、3、采用本申請的制備方法制得的2-氟-4-硝基苯甲酸收率高，實現了聚苯乙烯廢棄物的高效利用，拓展了聚苯乙烯的資源回收利用的途徑。
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1.一種2-氟-4-硝基苯甲酸的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S1，將聚苯乙烯廢棄物顆粒、二氯甲烷、濃硫酸、濃硝酸按比例混合，加熱回流，洗滌烘干，得4-硝基聚苯乙烯；S2，將4-硝基聚苯乙烯、硝酸鋅、濃硝酸混合，升溫至75-85℃，滴加氯酸鈉飽和水溶液，超聲反應40-60min，倒入冰水中，抽濾洗滌，純化，得4-硝基苯甲酸；S3，將4-硝基苯甲酸、醋酸銥、配體、N-氟代雙苯磺酰胺、亞硝酸鹽、氟化鉀、溶劑混合，于120-130℃下攪拌20-24h，用酸調節pH至1-2，萃取純化，得2-氟-4-硝基苯甲酸。
2.根據權利要求1所述的一種2-氟-4-硝基苯甲酸的制備方法，其特征在于，所述S1中聚苯乙烯廢棄物顆粒、二氯甲烷、濃硫酸、濃硝酸的用量比為：（10-12）g:（70-80）mL:（10.2-11.3）mL:（13.5-14.8）g；濃硫酸的質量濃度為90-98g/mL；濃硝酸的質量濃度為65-68g/mL。
3.根據權利要求2所述的一種2-氟-4-硝基苯甲酸的制備方法，其特征在于，所述S1中加熱溫度為70-80℃，回流時間為2-3h。
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5.根據權利要求1所述的一種2-氟-4-硝基苯甲酸的制備方法，其特征在于，所述S3中4-硝基苯甲酸、醋酸銥、配體、N-氟代雙苯磺酰胺、亞硝酸鹽、氟化鉀、溶劑的用量比為1mol:（0.08-0.1）mol:（0.16-0.2）mol:（2-2.5）mol:（2-2.5）mol:（1-1.2）mol:（50-60）mL。
6.根據權利要求5所述的一種2-氟-4-硝基苯甲酸的制備方法，其特征在于，所述S3中配體通過以下方法制備：將4-羥基-5-硝基煙酸、甲苯、4-氨基-2-三氟甲基苯氰、N,N-二異丙基乙基胺按比例混合，于100-110℃下加熱回流10-12h，萃取干燥，純化即得。
7.根據權利要求6所述的一種2-氟-4-硝基苯甲酸的制備方法，其特征在于，所述4-羥基-5-硝基煙酸、甲苯、4-氨基-2-三氟甲基苯氰、N,N-二異丙基乙基胺的用量比為（1.1-1.2）mol:（50-80）mL:1.0mol:（0.5-0.6）mL。
8.根據權利要求1所述的一種2-氟-4-硝基苯甲酸的制備方法，其特征在于，所述S3中溶劑為正戊烷、環己烷、正庚烷、三氯甲烷、四氯化碳中的一種或多種。
9.根據權利要求1所述的一種2-氟-4-硝基苯甲酸的制備方法，其特征在于，所述亞硝酸鹽包括亞硝酸鈉、亞硝酸鉀、亞硝酸鈣、亞硝酸鈰中的一種或多種。
10.根據權利要求1所述的一種2-氟-4-硝基苯甲酸的制備方法，其特征在于，所述S3中酸為1-2mol/L的鹽酸溶液。
...【技術特征摘要】
1.一種2-氟-4-硝基苯甲酸的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：s1，將聚苯乙烯廢棄物顆粒、二氯甲烷、濃硫酸、濃硝酸按比例混合，加熱回流，洗滌烘干，得4-硝基聚苯乙烯；s2，將4-硝基聚苯乙烯、硝酸鋅、濃硝酸混合，升溫至75-85℃，滴加氯酸鈉飽和水溶液，超聲反應40-60min，倒入冰水中，抽濾洗滌，純化，得4-硝基苯甲酸；s3，將4-硝基苯甲酸、醋酸銥、配體、n-氟代雙苯磺酰胺、亞硝酸鹽、氟化鉀、溶劑混合，于120-130℃下攪拌20-24h，用酸調節ph至1-2，萃取純化，得2-氟-4-硝基苯甲酸。
2.根據權利要求1所述的一種2-氟-4-硝基苯甲酸的制備方法，其特征在于，所述s1中聚苯乙烯廢棄物顆粒、二氯甲烷、濃硫酸、濃硝酸的用量比為：（10-12）g:（70-80）ml:（10.2-11.3）ml:（13.5-14.8）g；濃硫酸的質量濃度為90-98g/ml；濃硝酸的質量濃度為65-68g/ml。
3.根據權利要求2所述的一種2-氟-4-硝基苯甲酸的制備方法，其特征在于，所述s1中加熱溫度為70-80℃，回流時間為2-3h。
4.根據權利要求1所述的一種2-氟-4-硝基苯甲酸的制備方法，其特征在于，所述s2中4-硝基聚苯乙烯、硝酸鋅、濃硝酸、氯酸鈉飽和水溶液的用量比為：（5-7）g:（0.08-0.1）g:（10-15）ml:（20-30）ml；所述濃硝酸的質量分數為95-98%。
5.根據權利要求1所述的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王東軍，王東冬，李德寶，程鵬，
申請(專利權)人：山東極地醫藥科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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