爆炸级反应安全化！炸药中间体苦味胺的连续合成

苦味胺作为关键中间体用于合成DATB、TATB等高能材料，在染料行业被用于制备2,4,6-三硝基苯肼的前体。

Scheme1: 对硝基苯胺一步硝化法制苦味胺

• 先前苦味胺的合成主要是通过邻/对位硝基苯胺的再硝化得到（scheme1），但是硝酸会氧化氨基导致收率下降。有报道称，苦味胺可通过苦味酸和尿素（摩尔比1:3）在173℃@36hr 条件下合成得到，但收率仅有88%。这条路线的风险主要是高温和较长反应时间带来的潜在过程安全风险。截至目前，文献中报道大规模生产苦味胺的工艺具有很大的安全风险且难以放大。

• 微反应器为此反应提供了机会，在微反应器中，极佳的传热和传质效率可以大大缩短反应的停留时间，在任何时间点上都只有很少量的原料、中间体和产物，对于高能材料而言可显著提升反应的安全性。来自印度的Ankit Kumar Mittal等人开发了一种从对硝基甲醚到苦味胺的连续合成路线（scheme2）。

Scheme2: 对硝基苯甲醚两步法制苦味胺

• 首先进行了step-1的条件筛选和优化，分别优化了不同的温度、停留时间和硝酸用量（Table1）：

Table1: step1连续合成条件筛选和优化 

•  根据实验结果，选择硝酸用量2.5e.q.，温度80℃，停留时间2.5min，此条件下中间体TNAN含量最高且杂质苦味酸含量相对较少。

• Step-1放大至16ml盘管中生产，15min可以得到6.27gTNAN，相当于25g/hr的产量，分离收率90%，纯度>99%。

• 同时做了step-1的连续流和釜式工艺的结果对比，釜式75min仅能达到25%收率，而连续流2.5min就可以达到90%的收率（Table2）：

Table2: step-1釜式和连续流工艺对比

• 随后进行了step-2的条件筛选和优化，NH3 用量5.e.q.，温度70℃，停留时间30s，苦味胺纯度100%（Table3）：

Table3: step-1连续合成条件筛选和优化 

• Step-2放大由于受到设备（10ml盘管）自身参数的限制，选择了60℃和1min的停留时间，15分钟可以拿到6.68g产品，相当于26g/hr的产能，纯度>99%。

Scheme3: step-2放大

• 总结：

• 1. 使用微反应器成功开发了苦味胺的连续合成工艺，产能26g/hr

• 2. 两步的条件都很温和，可以在优化后的条件下成功放大

• 3. 该工艺可以安全、经济地进行苦味胺的工业化生产

• 4. 后续结合自动监控装置可以更有效地保障工艺的安全性和稳定性

参考文献：An Asian Journal Volume 18 Issue 2 Pages e202201028 Journal

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