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硝基芳烃广泛用作药物、染料、香料、高分子材料及其中间体功能材料,其合成源于重要的有机硝化单元反应,主要是由芳烃引入硝基制得。硝基二甲苯是一类重要的有机中间体,可用于制备双甲脒、单甲脒、杀螨脒、甲霜灵、甲呋酰胺、二甲草胺和异丁草胺等。以间二甲苯(MX)为原料,经选择性硝化合成反应,制备硝基间二甲苯(NMX),具有重要工业应用意义。论文系统研究了催化反应条件下间二甲苯等二取代苯发生硝化反应的区域选择性特性,建立了硝基二取代苯异构体色谱分析计量关系,并探讨了催化反应机理。以硝酸为硝化试剂,非极性有机溶剂有利于芳环硝化反应的进行。沸石分子筛固体催化剂能明显提高反应选择性,研究发现具有硅铝比为500的Hβ沸石,表现高位置选择性,以间二甲苯为底物,经硝酸硝化,生成的4-硝基间二甲苯(4-NMX)与2-硝基间二甲苯(2-NMX)异构体比例能够达到9.21,且随着催化剂用量的增加,4-NMX/2-NMX比例进一步增加。在催化剂表面,反应过程涉及到硝酰阳离子中间体进攻芳环的反应机制。催化剂表面特性、底物电荷密度分布、空间效应等对产物的选择性都形成影响。对硫酸和磷酸处理的蒙脱土、硅藻土和高岭土催化硝化间二甲苯研究,发现以磷酸处理的蒙脱土具有较好的催化活性和催化选择性,硝基间二甲苯的产率达到99.5%,4-NMX/2-NMX比例也达到7.55。应用制备的ZrO2/SO4-、TiO2/SO42-和ZrO2-TiO2/SO42-金属氧化物作为催化剂,以硝酸为硝化试剂,硝基间二甲苯的产率和4-NMX/2-NMX比例也分别达到了98.0%和7.13。应用硝酸/乙酸酐体系,对邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、间氯甲苯和间甲酚等二取代苯进行硝化反应,实验发现乙酸酐能明显增加产物的产率。反应过程中,硝酸先与乙酸酐作用生成硝酸乙酰酯,再进一步分解成硝酰阳离子进攻芳环。以硝酸铋为硝化试剂在回流和微波条件下硝化间二甲苯,发现在微波反应条件下,能在非常短的时间内完成反应,且选择性较高,4-硝基间二甲苯与2-硝基间二甲苯异构体比例能够达到18.2。硝酸铋与乙酸酐介质作用生成乙酸铋和硝酸乙酰酯,硝酸乙酰酯分解为硝酰阳离子进攻芳环,以实现硝基间二甲苯高选择性合成。对二氧化氮硝化间二甲苯的反应特性进行了研究,实验发现氧气存在能明显促进反应的进行,对微波与超声辅助二氧化氮硝化间二甲苯也进行了研究。