本文将讲述如何实现8-硝基喹啉和5-硝基喹啉的分离，旨在为8-硝基喹啉的制备提供参考思路。
简介：8-硝基喹啉，英文名称：8-Nitroquinoline，CAS：607-35-2，分子式：C9H6N2O2，外观与性状：淡黄色晶体，密度：1.354 g/cm3，折射率：1.682。8-硝基喹啉主要用于有机合成。
1. 合成8-硝基喹啉：
以硝基喹啉为起始原料，按照特定配比制备浓硫酸和浓硝酸或发烟硝酸的混合酸溶液。在控制的110℃反应温度下，进行连续搅拌反应48小时，直至产生固体沉淀混合物。经过洗涤、过滤、干燥处理后，主要得到8-硝基喹啉，并同时生成一定量的5-硝基喹啉。通过水洗、热溶解、冷却、95%乙醇重结晶，最终得到目标产物。这一工艺操作简便易行，但存在选择性不佳、收率和产品纯度较低、以及可能引起环境污染等问题。
2. 分离5-硝基喹啉和8-硝基喹啉：
在工业生产中，硝基喹啉常用于合成5-硝基喹啉和8-硝基喹啉。在生产过程中，主要得到8-硝基喹啉的同时，也会产生一部分的5-硝基喹啉。由于这两种化合物的物化性质相似，特别是它们的沸点接近，因此不适宜通过蒸馏进行分离。然而，可以通过溶剂结晶的方法有效地将它们分离。溶剂结晶方法具有许多优点，例如能耗低、操作简便、产物纯度高等。固液相平衡是溶剂结晶的基础理论支持。
袁洋等人研究了 5(8)-硝基喹啉在不同溶剂体系中的固-液相平衡，为硝基喹啉异构体的分离提供基础数据。具体方法如下：
（1）采用静态法测定5-硝基喹啉和8-硝基喹啉在甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、环己烷、乙酸乙酯、乙腈、乙二醇、水和1，4-二氧六环以及(水+乙醇)、(水+异丙醇)、(水+乙腈)和(水+1，4-二氧六环)4种混合溶剂体系中的溶解度数据。硝基喹啉异构体在纯溶剂中的溶解度和温度成正比。在混合溶剂体系中随着温度升高以及有机溶剂质量分数的增加，5-硝基喹啉和8-硝基喹啉的溶解度均不断增大且未出现增溶作用。
（2）采用Apelblat模型、λh模型、NRTL模型和Wilson模型对溶解度实验数据进行关联，平均相对偏差(RAD)均小于6.73%，均方根偏差(RMSD)值均不超过14.93×10-3，Apelblat是硝基喹啉异构体在纯溶剂中的溶解过程学为中的最佳预测模型。采用 Jouyban-Acree 模型、Van’t Hoff-Jouyban-Acree 模型、Apelblat-Jouyban-Acree 模型对混合溶剂测得的溶解度数据进行关联，得到了相应的模型参数，平均相对偏差(RAD)最大值不超过9.31%，均方根偏差(RMSD)最大值不超过8.25×10-3。其中，Jouyban-Acree 模型关联效果更好。
（3）分析5-硝基喹啉和8-硝基喹啉在溶解过程中的相关热力学性质。在纯溶剂体系中，采用KAT-LSER方程讨论硝基喹啉异构体在溶解过程中溶质-溶剂和溶剂-溶剂间的相互作用，并计算了 5-硝基喹啉和8-硝基喹啉在溶液中的混合性质。在混合溶剂体系中计算了 5-硝基喹啉与8-硝基喹啉在混合溶剂中的标准溶解焓和转移性质。选取甲醇和1，4-二氧六环作为5-硝基喹啉+8-硝基喹啉体系的溶剂。采用湿渣法测定了 288.15 K、298.15 K和308.15 K三个温度下5-硝基喹啉+8-硝基喹啉+甲醇/1，4-二氧六环三元体系相平衡数据。随着温度的升高，在相同温度下，5-硝基喹啉的结晶区比8-硝基喹啉的结晶区大，5-硝基喹啉在该体系中更易析出，特别是1，4-二氧六环溶剂更有利于硝基喹啉异构体的分离。采用NRTL模型和Wilson模型对数据进行关联，二者的均方根偏差(RMSD)最大值分别为7.431×10-3和7.165×10-3，结果表明Wilson模型更能很好地关联5-硝基喹啉+8-硝基喹啉+甲醇/1，4-二氧六环三元体系。
参考文献：
[1]袁洋.5(8)-硝基喹啉异构体溶剂结晶固液相平衡的基础研究[D].扬州大学,2021.DOI:10.27441/d.cnki.gyzdu.2021.000977.
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