способ получения о-хлорбензойной кислоты

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ О-ХЛОРБЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ, включающий окисление о-хлортолуола бихроматом натрия в воде при повышенной температуре под давлением и последующее выделение подкислением, отличающийся тем, что после окисления отделяют выделившийся Cr₂O₃, фильтрат подкисляют серной кислотой до рН 1-2, отделяют о-хлорбензойную кислоту, фильтрат нейтрализуют до рН 3-4, выпаривают воду до выделения Na₂SO₄ который отфильтровывают, а оставшийся в фильтрате Na₂Cr₂O₇ снова используют в реакции окисления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к синтезу органических веществ, о-хлорбензойную кислоту используют в качестве промежуточного продукта в производстве красителей и лекарственных препаратов.

Известен способ получения о-хлорбензойной кислоты окислением о-хлортолуола перманганатом калия (КMnO₄) при нагревании в водной среде с последующим выделением о-хлорбензойной кислоты подкислением соляной кислотой [Вейганд-Хильгетаг. Методы эксперимента в органической химии. М. Химия, 1968, с.301] По этому способу выход продукта составляет 74-78% от теоретического, температура плавления после перекристаллизации из толуола 139-140^оС. Недостатками этого способа являются низкий выход и дорогие реагенты.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому является способ получения о-хлорбензойной кислоты окислением о-хлортолуола бихроматом натрия в воде при 250^оС под давлением с последующим выделением о-хлорбензойной кислоты подкислением реакционной массы соляной кислотой [Kamo S. Hashimoto H. and Sugiyama H//J.Soc. Org. Syn. Chem. Japan 1956 N 14 p.123] В данном методе реакция идет по уравнению 1

+ Na₂Cr₂O₇ ___ + NaOH + Cr₂O₃+ H₂O (1)

Образующаяся гидроокись натрия (NaOH), замедляет окисление и поэтому предложено проводить реакцию 100%-ным избытком Na₂Cr₂O₇ в качестве буфера, тогда процесс окисления описывают уравнением 2

+ 2 Na₂Cr₂O₇ ___ + 2 Na₂CrO₄ + Cr₂O₃+ 2 H₂O (2)

В этих условиях получают о-хлорбензойную кислоту с выходом 98% от теоретического.

Недостатками этого способа являются неполное использование бихромата натрия и загрязнение сточных вод ионами шестивалентного хрома.

Сущность заявляемого решения заключается в том, что в известном способе получения о-хлорбензойной кислоты, включающем окисление о-хлортолуола бихроматом натрия в воде под давлением при повышенной температуре и последующее выделение о-хлорбензойной кислоты подкислением, после окисления отделяют выделившийся Cr₂O₃, фильтрат подкисляют серной кислотой до рН 1-2, отделяют о-хлорбензойную кислоту, фильтрат нейтрализуют до рН 3-4, упаривают воду до выделения Na₂SO₄, который отфильтровывают, а оставшийся в фильтрате Na₂Cr₂O₇ снова используют в реакции окисления.

Все признаки являются существенными и направлены на выполнение технической задачи, которая заключалась в полном использовании бихромата натрия и исключении загрязнения сточных вод ионами шестивалентного хрома.

В результате реакции окисления о-хлортолуола до о-хлорбензойной кислоты в осадок выпадает Cr₂O₃, который отфильтровывают и используют в качестве пигмента. Фильтрат подкисляют серной кислотой до рН 1-2, выделяют о-хлорбензойную кислоту. Подкисляя серной кислотой вместо соляной (в прототипе), получают при дальнейшей нейтрализации содой, Na₂SO₄ вместо NaCl. Растворимость в воде Na₂SO₄ значительно ниже NaCl и поэтому после упаривания воды эта соль выпадает в осадок, что позволяет ее отделить.

Кроме того, хромат натрия переходит в бихромат натрия

2Na₂CrO₄ + H₂SO₄ ___ Na₂Cr₂O₇ + Na₂SO₄ при нейтрализации до рН 3-4 эта форма сохраняется. Все это позволяет использовать полностью Na₂Cr₂O₇, взятый на реакцию, и исключить загрязнение сточных вод ионами шестивалентного хрома. Выделившуюся соль Na₂SO₄ также можно использовать в качестве реактива.

Способ получения о-хлорбензойной кислоты осуществляют следующим образом:

В 20-метровый качающийся автоклав помещают 3180,68 г сухого Na₂Cr₂O₇, 13829,02 г воды и 768 г о-хлортолуола, нагревают до 250^оС при перемешивании и добавлении 45-50 атм в течение 12 ч. После чего охлаждают до 35-40^оС и отфильтровывают осадок Cr₂O₃. Фильтрат подкисляют концентрированной серной кислотой до рН 1-2, выделившийся осадок о-хлорбензойной кислоты отфильтровывают.

Фильтрат нейтрализуют содой Na₂CO₃ до рН 3-4 и выпаривают воду до выпадения осадка Na₂SO₄, который отфильтровывают. Фильтрат, содержащий Na₂Cr₂O₇, разбавляют водой до нужной концентрации и вновь используют при окислении о-хлортолуола. Выход о-хлорбензойной кислоты 99,9% от теоретического, температура плавления 139-140^оС.