研究背景

硝基鄰二甲苯是廣泛應用于醫藥、農藥、染料等諸多領域的重要成分和中間體。例如，

??1,2-二甲基-3-硝基苯（圖1.1）是非甾體抗炎藥甲芬那酸（圖1.3）的原料。

??1,2-二甲基-4-硝基苯(圖1.2)廣泛用于生產核黃素(圖1.4)，除草劑二甲戊樂靈(圖1.5)和心血管藥物托伐普坦(圖1.6)等藥物。

圖1：硝基-鄰二甲苯及其下游產品的結構

硝基鄰二甲苯主要由鄰二甲苯硝化合成。硝化反應作為十八類危化反應之一，急需新的研究和生產方式的更替。連續流微反應器的高效傳質和換熱的性能，以及在線反應體積小的特點，越來越得到行業的認可，已經成為實現工業化硝化反應的有力工具。

由于鄰二甲苯含有兩個供電子基團，極易發生脫硝副反應，使其單硝化產物收率難以提高到90%以上。單硝基鄰二甲苯是大宗化工原料，全球年需求量超過10萬噸。將產量提高幾個百分點可以顯著降低生產成本，因而，二甲苯硝化的連續流工藝有著重要的意義。

近期康寧同西華大學共同成立“西華大學-康寧反應器技術應用認證實驗室（AQL）"。西華大學引入多臺康寧微通道設備，逐漸建成了西南片區全的連續流微反應平臺。

在本文中，康寧AQL王周玉教授和宋巧老師團隊通過使用康寧G1-Glass反應器，展示了一種具有高產率和高生產量的鄰二甲苯硝化工藝，同時還詳細研究了該過程的主要雜質。此外，該方法還應用于對二甲苯、甲苯和氯苯的硝化反應。

作者通過初步實驗研究了溫度、H₂SO₄與HNO₃比值、H₂SO₄濃度和流速等對反應影響較大的參數。

在不同出口采集樣品，表1顯示，延長停留時間在一定程度上提高了轉化率。然而，反應幾乎是平衡的，因為出口III的轉化率與出口IV的轉化率非常接近（表1）。

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作者還詳細研究了該過程的雜質。先分離主要雜質，通過1H NMR和X射線晶體結構測定鑒定其結構。結果表明，它們都是鄰二甲苯的二硝基產物（圖6,7-10）。

作者對該連續流過程的應用范圍進行了拓展研究（表3)。

• 作者詳細研究了鄰二甲苯及其主要雜質的連續流動硝化工藝。

• 在這種連續流動氮化工藝的最佳條件下，產品收率達到94.1%，產量為800 g/h。

• 與間歇法相比，酚類雜質從2%降低到0.1%，省略了堿溶液洗滌步驟，從而減少了廢水排放。

• 該連續流反應體系適用于多種不同底物，對二甲苯、甲苯和氯苯的硝化反應，該工藝具有重要的工業應用潛力。