CN101402589B - 一种2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法：以苯乙腈为主要起始原料，包括以下步骤：1)硝化：苯乙腈在由浓硫酸和浓硝酸组成的混酸中搅拌反应；将所得的反应产物放入冰水中，有固体析出，过滤，得析出物；再将析出物依次经水洗和干燥，得对硝基苯乙腈；2)溴化：将对硝基苯乙腈溶解在浓硫酸中，加入N-溴代丁二酰亚胺进行溴代；将所得的反应混合物放入冰水中，有固体析出，过滤，得析出物；再将析出物依次经水洗和干燥，得2-溴-4-硝基苯乙腈。采用本发明的方法合成2-溴-4-硝基苯乙腈，具有工艺简单、成本低、收率高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机化合物的合成方法，特别是2-溴-4硝基苯乙腈的合成方法。
背景技术
2-溴-4-硝基苯乙腈的分子式如I所示，其为合成抗生素类药物的关键中间体。但是2-溴-4-硝基苯乙腈的合成法国内外均无公开文献报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低、收率高的2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法：以苯乙腈为主要起始原料，依次包括以下步骤：
1)、硝化：苯乙腈在由浓硫酸和浓硝酸组成的混酸中搅拌反应，反应温度为-20～30℃，反应时间为0.5～3小时，苯乙腈与浓硝酸的体积比为1∶1.1～4，混酸中浓硫酸与浓硝酸的体积比为1～5∶1；将所得的反应产物放入冰水中，有固体析出，过滤，得析出物；再将析出物依次经水洗和干燥，得对硝基苯乙腈。
2)、溴化：将对硝基苯乙腈溶解在浓硫酸中，加入N-溴代丁二酰亚胺(NBS)进行溴代，反应温度为-20℃～50℃，反应时间为5min～5h；对硝基苯乙腈与浓硫酸的重量比为1∶0.5～10，对硝基苯乙腈与N-溴代丁二酰亚胺的重量比为1∶0.8～5.0；将所得的反应混合物放入冰水中，有固体析出，过滤，得析出物；再将析出物依次经水洗和干燥，得2-溴-4-硝基苯乙腈。
作为本发明的2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法的改进：步骤2)中：在过滤所得的滤液中加入碱性物质进行中和直至pH＝7，所得的沉淀物为2-溴-4-硝基苯乙腈。
作为本发明的2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法的进一步改进：碱性物质为氨水、氢氧化钠、氢氧化钠溶液、氢氧化钾或氢氧化钾溶液。
作为本发明的2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法的进一步改进：N-溴代丁二酰亚胺的加入方式为分批加入。
本发明的反应方程式如下：
本发明的2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法，以廉价的苯乙腈为原料，经硝化和溴代两步反应得到目标产物。由于反应过程中使用廉价的原料和反应试剂(浓硫酸、浓硝酸和NBS)，因此，本发明的合成方法具有成本低廉、操作简单、能耗少等优点，且该方法合成2-溴-4-硝基苯乙腈，还具有高收率(以苯乙腈计，最高能达65.1％)的优点。
具体实施方式
以下所有的实施例中，浓硝酸均指浓度为63％的浓硝酸，浓硫酸均指浓度为98％的浓硫酸，苯乙腈的密度为1.020～1.030g/mL(20℃)。
实施例1、一种2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法，以苯乙腈为主要原料，依次经以下步骤：
1)、硝化：1000mL三口烧瓶中，加入178.4mL浓硝酸和267.2mL浓硫酸，冰水浴冷却至5℃，滴加苯乙腈64mL，控制温度不超过10℃，加完后撤去冰水浴，缓慢回暖至室温(25℃)继续反应2h，随后将所得的反应产物搅拌下倾入2500g冰水中，产生淡黄色固体，过滤，得滤饼。将滤饼用水洗至中性，干燥，得对硝基苯乙腈62.5g，mp：114～115℃，收率69.1％。
2)、溴化：250mL三口烧瓶中，加入浓硫酸50.0mL，用低温恒温槽冷却至-20℃，加入对硝基苯乙腈16.2g，搅拌至对硝基苯乙腈完全溶解后，分三批加入NBS共34.1g，控制加入NBS的速度，使反应液温度不超过20℃，加完后，撤去冰水浴，室温(25℃)反应1h。随后将所得的反应混合物搅拌下倾入到600g冰水中，产生黄色固体，过滤，得滤饼。将滤饼用水洗至中性，干燥，得到2-溴-4-硝基苯乙腈18.1g。
将上述过滤所得的滤液用饱和氨水中和，直至pH＝7；析出黄色固体，过滤，将所得的滤饼用水洗至中性，干燥，得到2-溴-4-硝基苯乙腈4.1g。
因此，共计得到2-溴-4-硝基苯乙腈22.2g，mp：194.1～195.8℃，收率92.1％，两步收率合计65.1％。
实施例2、一种2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法，以苯乙腈为主要原料，依次经以下步骤：
1)、硝化：1000mL三口烧瓶中，加入74.4mL浓硝酸和372.0mL浓硫酸，室温(25℃)下滴加苯乙腈64mL，控制温度不超过30℃，加完后室温(25℃)继续反应3h，随后将所得的反应产物搅拌下倾入1000g冰水中，立即产生淡黄色固体，过滤，得滤饼。将滤饼用水洗至中性，干燥，得对硝基苯乙腈41.3g，mp：114～115℃，收率45.7％。
2)、溴化：250mL三口烧瓶中，加入浓硫酸88.0mL，冰水浴冷却至-20℃，加入对硝基苯乙腈16.2g，搅拌至对硝基苯乙腈完全溶解后，分四批加入NBS 81.0g，控制加入NBS的速度，使反应液温度不超过0℃，加完后，该温度(-20℃)下继续反应3h，随后将所得的反应混合物搅拌下倾入到1000g冰水中，产生黄色固体，过滤，得滤饼。将滤饼用水洗至中性，干燥，得到2-溴-4-硝基苯乙腈16.8g。
将上述过滤所得的滤液用饱和氢氧化钠溶液中和，直至pH＝7；析出黄色固体，过滤，将所得的滤饼用水洗至中性，干燥，得到2-溴-4-硝基苯乙腈6.1g，共计22.9g，mp：194.1～195.8℃，收率95.0％，两步收率合计43.4％。
实施例3、一种2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法，以苯乙腈为主要原料，依次经以下步骤：
1)、硝化：1000mL三口烧瓶中，加入186.1mL浓硝酸和186.1mL浓硫酸，低温恒温槽控制反应温度为-20℃；滴加苯乙腈64mL，控制温度不超过-10℃，加完后-20℃继续反应0.5h；随后将所得的反应产物搅拌下倾入5000g冰水中，立即产生淡黄色固体，过滤，得滤饼。将滤饼用水洗至中性，干燥，得对硝基苯乙腈59.6g，mp：114～115℃，收率65.9％。
2)、溴化：250mL三口烧瓶中，加入浓硫酸26.4mL，室温下(25℃)加入对硝基苯乙腈16.2g，搅拌至对硝基苯乙腈完全溶解后，分两批加入NBS 13.0g，控制加入NBS的速度，使反应液温度不超过50℃，加完后，该温度(50℃)下继续反应5h；随后将所得的反应混合物搅拌下倾入到500g冰水中，产生黄色固体，过滤，得滤饼。将滤饼用水洗至中性，干燥，得到2-溴-4-硝基苯乙腈14.2g。
将上述过滤所得的滤液用饱和氢氧化钾中和，直至pH＝7；析出黄色固体，过滤，将所得的滤饼用水洗至中性，干燥，得到2-溴-4-硝基苯乙腈2.7g，共计16.9g，mp：194.1～195.8℃，收率70.1％，两步收率合计46.2％。
实施例4、一种2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法，以苯乙腈为主要原料，依次经以下步骤：
1)、硝化：1000mL三口烧瓶中，加入141.5mL浓硝酸和271.6mL浓硫酸，室温(25℃)滴加苯乙腈64mL，控制温度不超过30℃，加完后室温(25℃)继续反应1h，随后将所得的反应产物搅拌下倾入4000g冰水中，立即产生淡黄色固体，过滤，得滤饼。将滤饼用水洗至中性，干燥，得对硝基苯乙腈59.7g，mp：114～115℃，收率66.0％。
2)、溴化：250mL三口烧瓶中，加入浓硫酸34.5mL，室温(25℃)下加入对硝基苯乙腈16.2g，搅拌至对硝基苯乙腈完全溶解后，分三批加入NBS 34.8g，控制加入NBS的速度，使反应液温度不超过30℃，加完后，该温度(25℃)下继续反应1h，随后将所得的反应混合物搅拌下倾入到600g冰水中，产生黄色固体，过滤，得滤饼。将滤饼用水洗至中性，干燥，得到2-溴-4-硝基苯乙腈16.8g。
将上述过滤所得的滤液用饱和氨水中和，直至pH＝7；析出黄色固体，过滤，将所得的滤饼用水洗至中性，干燥，得到2-溴-4-硝基苯乙腈5.4g，共计22.2g，mp：194.1～195.8℃，收率92.1％。两步收率合计60.8％。
最后，还需注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法，其特征在于：以苯乙腈为主要起始原料，包括以下步骤：
1)、硝化：苯乙腈在由浓硫酸和浓硝酸组成的混酸中搅拌反应，反应温度为-20～30℃，反应时间为0.5～3小时，苯乙腈与浓硝酸的体积比为1∶1.1～4，所述混酸中浓硫酸与浓硝酸的体积比为1～5∶1；将所得的反应产物放入冰水中，有固体析出，过滤，得析出物；再将析出物依次经水洗和干燥，得对硝基苯乙腈；
2)、溴化：将对硝基苯乙腈溶解在浓硫酸中，加入N-溴代丁二酰亚胺进行溴代，反应温度为-20℃～50℃，反应时间为5min～5h；对硝基苯乙腈与浓硫酸的重量比为1∶0.5～10，对硝基苯乙腈与N-溴代丁二酰亚胺的重量比为1∶0.8～5.0；将所得的反应混合物放入冰水中，有固体析出，过滤，得析出物；再将析出物依次经水洗和干燥，得2-溴-4-硝基苯乙腈。
2.根据权利要求1所述的2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法，其特征在于：所述步骤2)中：在过滤所得的滤液中加入碱性物质进行中和直至pH＝7，所得的沉淀物为2-溴-4-硝基苯乙腈。
3.根据权利要求2所述的2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法，其特征在于：所述碱性物质为氨水、氢氧化钠、氢氧化钠溶液、氢氧化钾或氢氧化钾溶液。
4.根据权利要求1、2或3所述的2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法，其特征在于：N-溴代丁二酰亚胺的加入方式为分批加入。
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