3-硝基邻苯二甲酸二甲酯的合成*

王杨洋，侯海超，左志芳，罗志臣

(扬州工业职业技术学院化学工程学院，江苏 扬州 225127)

3-硝基邻苯二甲酸二甲酯是一种重要的有机化工原料及中间体，广泛应用于医药、塑料及涂料等行业。尤其在医药领域，作为一种重要的的医用中间体，其下游产品可作为放化疗引起的DNA损伤的修复药物PARP(聚腺苷酸二磷酸核糖聚合酶(poly(ADP-ribose)-polymerase，PARP)抑制剂氮杂非那烯-3-酮化合物及其衍生物，具有较好的抗肿瘤效果。文献中关于3-硝基邻苯二甲酸二甲酯的合成少见报道。本文以3-硝基邻苯二甲腈的合成、4-羟基邻苯二甲酸二甲酯的合成、邻苯二甲酸二甲酯的合成等为参考[1-4]，研究合成3-硝基邻苯二甲酸二甲酯的合成条件，确定最佳的制备工艺条件。

1 实 验

1.1 实验药品及仪器

DF-1型集热式磁力加热搅拌器，上海江星仪器有限公司；101系列数显鼓风干燥箱，上海圣科仪器设备有限公司；玻璃仪器，温度计。

3-硝基邻苯二甲酸酐(C8H3NO5)、甲醇(CH3OH)、碳酸氢钠(NaHCO3)，均为分析纯；以聚苯胺负载杂多酸为催化剂。

1.2 实验步骤

将一定量3-硝基邻苯二甲酸酐与适量催化剂加入到四口烧瓶中，再加入甲醇，保持一定加热温度并回流，反应数时。实验过程中以反应物中的甲醇为带水剂，既可以带出酯化反应生成的水分，也可有效控制反应温度，减少副反应的发生[2]。反应完毕待冷却后减压蒸馏回收未反应的甲醇，将釜液冷却后加入到50 g冰水中，减压过滤，再将滤饼加入到50 mL饱和碳酸氢钠水溶液，洗去单酯和未反应的酸及酸酐，再减压过滤，水洗至中性。固体经干燥得3-硝基邻苯二甲酸二甲酯。反应方程式如下：

2 结果与讨论

2.1 反应物最佳配比实验

改变n(3-硝基邻苯二甲酸酐):n(甲醇)比例，催化剂用量取5%(以催化剂用量占3-硝基邻苯二甲酸酐质量分数计)，加热至沸腾并进行回流，反应时间为4.5 h，考察3-硝基邻苯二甲酸酐的酯化率。

除了通过提高反应温度来提高酯化反应产率外，还可以通过提高反应物浓度即某种反应物过量的方法，提高酯化产率。考虑原料成本，采用甲醇过量促进酯化反应。由表1可知，随着甲醇用量的增加，酯化率得到提高，当酐醇物质的量之比达到1:15，获得最高的酯化率，之后甲醇用量进一步提高反而使酯化率有所下降，可能是由于副反应的增加，降低了酯化率，因此，选择最佳的酐醇物质的量之比为1:15。

表1 反应物配比对酯化率的影响Table 1 Effect of reactant ratio on esterification rate

2.2 最佳催化剂用量确定

选择n(3-硝基邻苯二甲酸酐):n(甲醇)=1:15，加热至沸腾并进行回流，反应时间为4.5 h，改变催化剂用量(以催化剂用量占3-硝基邻苯二甲酸酐质量分数计)，考察3-硝基邻苯二甲酸酐的酯化率。

通过表2发现，随着催化剂的增加，酯化率随之增加，但催化剂用量超过5%后，酯化率的增加不明显甚至出现了一定程度的下降，这可能是因为催化剂是通过活性中心点完成催化反应，催化剂用量的增加有利于活性中心点促进酯化反应的进行，但当活性中心点达到饱和后再增加则有可能加剧副反应的发生，从而降低了酯化率[5]，通过实验确定催化剂用量为5%。

表2 催化剂用量对酯化率的影响Table 2 Effect of catalyst dosage on esterification rate

2.3 最佳回流时间确定

选择n(3-硝基邻苯二甲酸酐):n(甲醇)=1:15，催化剂用量5%，酯化反应加热至沸腾并进行回流，改变反应时间，考察3-硝基邻苯二甲酸酐的酯化率。

由表3可知，随着反应时间的延长，酯化率不断提高，但4.5 h后酯化率提高不明显，说明酯化反应接近平衡，故选择反应时间为4.5 h。

表3 回流时间对酯化率的影响Table 3 Effect of reflux time on esterification rate

3 结 论

以3-硝基邻苯二甲酸酐和甲醇为原料，以聚苯胺负载杂多酸为催化剂，在n(3-硝基邻苯二甲酸酐):n(甲醇)=1:15，催化剂用量为5%，加热至沸腾并进行回流，反应4.5 h，合成3-硝基邻苯二甲酸二甲酯，产率达到90.1%。