对硝基苯甲酸乙酯的合成

孟祥福，臧玉红，张素芝

(1．承德石油高等专科学校化学工程系，河北承德067000; 2．承德石油高等专科学校成人教育与培训部，河北承德067000)

对硝基苯甲酸乙酯的合成

孟祥福1，臧玉红1，张素芝2

(1．承德石油高等专科学校化学工程系，河北承德067000; 2．承德石油高等专科学校成人教育与培训部，河北承德067000)

以对硝基苯甲酸和乙醇为原料，以阳离子交换树脂(R)和浓硫酸为联合催化剂，在回流状态下，催化合成了对硝基苯甲酸乙酯。研究了酸醇的用量、催化剂用量、反应时间三因素对产率的影响，实验条件为:酸3．4 g，乙醇23 mL，催化剂R用量为0．5 g，硫酸1．5 mL，反应时间2 h，产率达到96．5%。

对硝基苯甲酸乙酯;联合催化剂;合成

对硝基苯甲酸乙酯是无色或浅黄色针状结晶，易溶于乙醇和乙醚，不溶于水，是制造染料、医药品等的中间体，也是生产苯佐卡因、盐酸普鲁卡因等麻醉药剂主要原料［1］。目前工业上合成对硝基苯甲酸乙酯选用浓硫酸作催化剂，但由于浓硫酸能腐蚀设备，污染环境，人们积极研究、开发或选用新的催化剂，如杂多酸、苯磺酸、无机盐等［2-3］。本实验选用酸性阳离子交换树脂(R)和浓硫酸组成混合催化剂，实验发现使用联合催化剂后减少了浓硫酸的使用量，也能达到同样的催化效果，同时阳离子酸性交换树脂便于分离，可重复使用，减少了环境污染，符合现在环保和绿色生产的要求。

1　材料与方法

1．1试剂与仪器

乙醇、酸性阳子离子树脂、浓硫酸、碳酸钠、对硝基苯甲酸，分析纯。

Nicolet FT-IR200型红外光谱仪，美国尼高力公司;WRX-IS显微熔点仪，上海精密科学仪器有限公司;KDM型磁力加热搅拌器，江苏宏凯仪器厂;SHB-IIIA循环式多用真空泵，郑州长城科工贸有限公司。

1．2实验方法

在100 mL圆底烧瓶内，加入一定量的对硝基苯甲酸、无水乙醇、催化剂，加热回流一定时间，反应结束后，过滤出酸性阳离子交换树脂，用Na2CO3水溶液调节pH到8，静置，过滤、水洗，重结晶，干燥，称重，计算产率。测定产品的红外光谱、熔点。

2　结果与讨论

2．1物料比的选择

采用不同量的浓硫酸作催化剂，用对硝基苯甲酸和乙醇按照不同的物料比，回流2 h，产物的产率和溶解状态见表1。从表1可以看出，相同的物料比，不同的硫酸用量，产物的产率随硫酸的用量增加而增加。在相同用量的硫酸催化下，随着物料比的增加产率也增加，但反应体系从浑浊变澄清的时间不一样，为了更好地观察实验结果，选择物料比为1∶20。其中乙醇既是反应物也是原料的溶剂，过量的溶剂通过蒸馏回收。

表1　不同硫酸用量和不同物料比下产物产率和溶液状态表

2．2催化剂使用量的确定

硫酸作为一种很好的催化剂，催化效果见表1。在选择物料比为1∶20的前提下，单独用酸性离子交换树脂(R)作催化剂，催化效果见表2。实验发现，单独使用R，有一定的催化效果，但是产率很低，而且反应液一直处于浑浊状态。用硫酸和R作为混合催化剂，其催化效果见表3。当保持R的用量不变，增加硫酸的用量，当用0．5 g R和1．5 mL硫酸时，产物的产率接近单独使用2 mL硫酸的催化效果。

表3　混合催化剂的催化效果催化剂

表2　R催化效果

2．3反应时间对产物产率的影响

在回流状态下，用0．5g R和1．5 mL硫酸作联合催化剂，在保持原料用量不变的情况下，改变反应时间，研究反应时间对产率的影响，结果见表4。实验发现，随着时间的增加，产率越来越高。

表4　反应时间对产率的影响

2．4产物的表征

产品的红外光谱与标准谱图基本一致，即C=O吸收峰在1 730 cm－1处，C－O－C吸收峰在1 282 cm－1处。产品的熔点57℃，与文献一致。

3　结论

使用阳离子酸性交换树脂(R)和硫酸作混合催化剂，减少了硫酸的使用量。实验确定反应条件是在回流状态下，物料比1∶20，对硝基苯甲酸3．4 g，乙醇23 mL，联合催化剂中R用量为0．5 g，硫酸用量为1．5 mL，反应2 h，产物产率96．5%。

［1］章思规，辛忠．精细有机化工制备手册［M］．北京:科学技术文献出版社，1994．

［2］陈连清，周忠强．对硝基苯甲酸乙酯的合成［J］．中南民族大学学报:自然版科学版，2008，27(2):4－6．

［3］王浩，李淑敏，陈连清．对硝基苯甲酸乙酯合成研究［J］．化工技术与开发:2008，37(5):1－3．

Study on Preparation of p-Nitro-ethyl Benzoate

MENG Xiang-fu1，ZANG Yu-hong1，ZHANG Su-zhi2
(1．Department of Chemical Engineering，Chengde Petroleum College，Chengde 067000，Hebei，China; 2．Department of Adult Education and Trainning，Chengde Petroleum College，Chengde Petroleum College，Chengde 067000，Hebei，China)

p-Nitro-ethyl Benzoate was synthesized with 4-nitrobenzoic acid and ethaol by combined catalyst．The effects of the catalyst amount，reaction ratio，reaction time on the yield of p-Nitro-ethyl Benzoate were discussed．The results showed that the condition are the weight of catalyst:0．5 g R and 1．5 mL H2SO4，The weight of acid and alcohol:3．4g，23 mL，the reaction time:2 h，the yield of the production was 96．5%．

p-Nitro-ethyl Benzoate;combined catalyst;synthesis

TQ246．16

A

1008-9446(2015)02-0018-02

承德市科技计划自筹经费项目(对硝基苯甲酸乙脂合成工艺的研究):201422112

2015-01-16

孟祥福(1969－)，男，河北承德人，承德石油高等专科学校化学工程系教授，主要从事有机合成研究。