способ получения нитрометана

Формула изобретения

Способ получения нитрометана из нитрита натрия и метиловых эфиров кислот в водной среде, отличающийся тем, что в качестве метилирующих агентов используют диметилоксалат, диметилсульфит, триметилфосфат, метилроданид, метилтозилат, метилбензолсульфонат, метилметансульфонат.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии органических соединений, а именно, к разработке нового способа получения нитрометана, который широко используется как полупродукт в химической и фармацевтической промышленности.

Имеется три основных метода получения нитрометана - газофазное нитрование углеводородов, реакция хлоруксусной кислоты с солями азотистой кислоты и взаимодействие диметилсульфата с нитритом натрия /Гареев Г.А., Свирская Л.Г. Химия нитрометана. Новосибирск, 1995/.

Газофазное нитрование углеводородов осуществляется при высокой температуре /400-700^oC/ под давлением. Процесс характеризуется громоздкостью и наличием сложного оборудования и не применим в лабораторных условиях.

Получение нитрометана из соли хлоруксусной кислоты и нитрита натрия /или калия/ проводится путем нагревания компонентов в водной среде и отгонкой образующегося нитрометана в виде азеотропа с водой. Недостатком метода является низкий выход /менее 40% от теории/ нитрометана.

Третий метод получения нитрометана основан на взаимодействии диметилового эфира серной кислоты /диметилсульфат/ и водного раствора нитрита натрия при повышенной температуре. Выход нитрометана до 58,5% от теории /Гареев Г. А. , Белоусов Ю. М., Калашников А.И. и др. Пат. РФ 2045514, C 07 C 205/02, 21.03.1991/.

Данный метод получения нитрометана рассмотрен в качестве прототипа. Сущность метода заключается в следующем. Диметилсульфат и водный раствор нитрита натрия взаимодействуют в непрерывнодействующем каскаде из четырех аппаратов при температуре 40-115^oC. Целевой продукт выделяется непрерывно в виде азеотропа с водой при pH 5-7, после сепарации вода возвращается в процесс. Нитрометан очищается путем ректификации, кубовые остатки утилизируются.

Недостатком метода является высокая ядовитость диметилсульфата /относится к 1 классу опасности - СДЯВ/, требующая специальных мер безопасности и затрудняющая применение в лабораторной практике.

Целью изобретения является расширения сырьевой базы для получения нитрометана.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве метилирующего агента используют метиловые эфиры щавелевой, сернистой, ортофосфорной, бензолсульфо-, п-толуолсульфо-, метансульфо- и тиоциановой кислот, которые при взаимодействии с водным раствором нитрита натрия образуют нитрометан. Данные метилирующие агенты являются общедоступными, широко применяемыми в лабораторной практике.

Условия проведения эксперимента.

Эксперимент проводили в трехгорлой стеклянной колбе, снабженной магнитной мешалкой, установкой Дина-Старка с обратным холодильником, термометром и дозирующим устройством. Избыток нитрита натрия 50% от теории по отношению к метилирующему агенту. Для поддержания нейтральной среды в массу вводили углекислый натрий в количестве 3-5% /мольных/ от метилирующего агента.

Нитрометан выделяли в виде азеотропа с водой. Выход определяли методом ГЖХ.

Смешение компонентов проводили при комнатной температуре и затем смесь нагревали до температуры 115^oC в кубе, собирая образующийся нитрометан в сепараторе установки /метод А/. По другому методу /метод Б/ смешение компонентов проводили при температуре отгонки азеотропа нитрометан-вода, в конце процесса массу нагревали до температуры куба 115^oC. В случае сильного вспенивания в массу вводили небольшие добавки высших спиртов /смесь C₁₆-C₁₇/.

Выход нитрометана составил в случае диметилсульфита 29,7% /метод А/, триметилфосфата 48% в расчете на одну метильную группу /метод Б/, метилбензолсульфоната 56% /метод Б/ и 52% /метод А/, метилтозилата 52% /метод А/, диметилоксалата 22% /метод А/, метилроданида 57% /метод А/ и метилмезилата 57% /метод А/.