1-硝基蒽醌是目前最為重要的蒽醌衍生物之一，廣泛用于合成藥物、染料和其它功能精細(xì)化學(xué)品。例如，1-硝基蒽醌可用于生產(chǎn)1-氨基蒽醌和4-溴-1-氨基蒽醌-2-磺酸(溴氨酸)，以制造還原染料和活性染料;1-硝基蒽醌還可與甲胺、苯胺、異丙胺、乙醇胺甲醇、苯酚、苯硫酚等發(fā)生取代生成各種蒽醌類中間體或染料。

反應(yīng)方程式如下：

蒽醌分子中兩邊的環(huán)是等同的，每個(gè)邊環(huán)都可以看作是在鄰位有兩個(gè)第二類取代基(羰基)的苯環(huán)。因此，蒽醌的親電取代比苯和萘要困難得多。根據(jù)量子化學(xué)分子軌道近似計(jì)算，蒽醌α位的定域能比β位略低一些，所以蒽醌進(jìn)行一硝化主要是生成α位的硝基蒽醌，但同時(shí)又生成相當(dāng)多的β位的異構(gòu)產(chǎn)物。

1-硝基蒽醌傳統(tǒng)的合成方法有：純硝酸硝化、混酸HNO3+H2SO4硝化以及溶劑硝化法，純硝酸硝化的消化難度大、硝酸用量大，蒽醌：硝酸=1：20，同時(shí)副產(chǎn)多、后處理難、收率低70%左右?；焖嵯趸w系中的硝化活性強(qiáng)，收率也比純硝酸硝化收率高75%左右，但是需要用大量混酸增加反應(yīng)體系的流動(dòng)性，否則原料的流動(dòng)性差，混合效果差。溶劑硝化法是在混酸的基礎(chǔ)上加入惰性有機(jī)溶劑，增加原料的流動(dòng)性，減少混酸用量，溶劑硝化法是目前最常用的制備1-硝基蒽醌的方法，但收率只有：80%左右。傳統(tǒng)1-硝基蒽醌的生產(chǎn)工藝是在反應(yīng)釜中進(jìn)行，存在易燃易爆，產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率以及純度較低，廢酸生成量大，反應(yīng)周期長(zhǎng)等問(wèn)題，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視，多家公司因?yàn)榄h(huán)保不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題導(dǎo)致不能進(jìn)行該產(chǎn)品的生產(chǎn)。

作者使用連續(xù)流工藝進(jìn)行蒽醌溶劑硝化法合成時(shí)，使用的設(shè)備是動(dòng)態(tài)管式反應(yīng)器，它是一種連續(xù)化平推流反應(yīng)器，與釜式反應(yīng)器相比，具有返混小、比表面積大、單位容積的傳熱面積大等特點(diǎn)，能夠有效提高反應(yīng)效率，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。而且由于其結(jié)構(gòu)特殊，可根據(jù)不同反應(yīng)類型設(shè)計(jì)攪拌軸，適用于粘稠液體、有固體參與或生成的反應(yīng)，在化工領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用，尤其是在固體適應(yīng)性方面的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)了板式微通道反應(yīng)器的不足。

連續(xù)流工藝流程：

1.配料

蒽醌按比例溶于濃硫酸中為物料1，硝酸和硫酸按比例配制成混酸為物料2;定量的二氯乙烷為物料3。

2.反應(yīng)器搭建

準(zhǔn)備一臺(tái)哈氏合金材質(zhì)的管式微通道反應(yīng)器或者碳化硅材質(zhì)的管式微通道反應(yīng)器和三臺(tái)四氟柱塞泵，使用三臺(tái)四氟柱塞泵分別從三種物料罐中抽取物料，三種物料直接打入反應(yīng)器中反應(yīng)，反應(yīng)液出口與接液瓶連接;

3.進(jìn)料

反應(yīng)器搭建完成后，檢查設(shè)備是否正常，設(shè)置反應(yīng)溫度55℃，接液瓶中準(zhǔn)備冰水淬滅反應(yīng)液，準(zhǔn)備完成后開啟進(jìn)料泵進(jìn)料反應(yīng)，物料在反應(yīng)器中停留5min，取樣后送HPLC檢測(cè);

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：本次實(shí)驗(yàn)采用單一變量法，對(duì)反應(yīng)溫度，混酸用量，反應(yīng)時(shí)間三個(gè)因素對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率及選擇性經(jīng)行分析。得出最優(yōu)結(jié)果如下：n(蒽醌)：n(硝酸)=1：1.1，V(二氯乙烷)=V(蒽醌的濃硫酸溶液)，反應(yīng)時(shí)間：5min，反應(yīng)溫度：55℃。轉(zhuǎn)化率：98.5%，選擇性：97%。