CN102381918A

CN102381918A - 一种由苄氯类化合物合成苯乙腈类化合物的方法

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Publication number: CN102381918A
Application number: CN2011102550623A
Authority: CN
Inventors: 任运来; 董传华; 田欣哲; 梁菊; 赵爽; 王键吉; 孙艳培
Original assignee: Henan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2031-08-31
Also published as: CN102381918B

Abstract

本发明属于苯乙腈类化合物合成技术领域，特别涉及一种由苄氯类化合物合成苯乙腈类化合物的方法。以铜盐为催化剂，苄氯类化合物和亚铁氰化钾在有机溶剂中反应获得苯乙腈类化合物。本发明以毒性小的亚铁氰化钾为氰化试剂，较为便宜的铜盐为催化剂，提供了一种生产成本较低，无高毒性原料的苯乙腈类化合物合成方法。

Description

一种由苄氯类化合物合成苯乙腈类化合物的方法

技术领域

本发明属于苯乙腈类化合物合成技术领域，特别涉及一种由苄氯类化合物合成苯乙腈类化合物的方法。

背景技术

苯乙腈类化合物有着广泛的用途，例如苯乙腈可用作辛硫磷、稻丰散、青霉素、苯巴比妥和咳必清药物的生产原料。以苄氯类化合物为原料的取代法是生产苯乙腈类化合物的有效方法之一。基于这种方法，国内外开发的技术主要有：(1) 以氰化钠或氰化钾为氰化试剂的方法（见Chidambaram, M.; Sonavane, S. U.; De La Zerda, J.; Sasson, Y. Tetrahedron 2007, 63, 7696-7701），这种方法在工业中已大量应用，但由于使用的氰化试剂剧毒，生产防护成本高；(2) 以三甲基氰硅烷为氰化试剂的方法（Yabe, O.; Mizufune, H.; Ikemoto, T. Synlett 2009, 1291-1294），原料三甲基氰硅烷昂贵，遇水放出剧毒HCN，工业成本高，未见在工业中应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由苄氯类化合物合成苯乙腈类化合物的方法，克服现有方法中氰化试剂毒性大或者工业应用成本高的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种由苄氯类化合物合成苯乙腈类化合物的方法，以铜盐为催化剂，苄氯类化合物和亚铁氰化钾在有机溶剂中反应获得苯乙腈类化合物。

所述的铜盐为碘化亚铜、氯化亚铜、溴化亚铜、氰化亚铜、氧化亚铜、一水合醋酸铜、五水合硫酸铜或二水合氯化铜，优选碘化亚铜。

所述的有机溶剂为甲苯、乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或四氢呋喃，优选甲苯。

所述的氰化试剂也可以选择其水合物即三水合亚铁氰化钾。

所述反应在140-190℃进行15-25h，优选在180℃进行20h。

投料物质的量比：苄氯类化合物：亚铁氰化钾：铜盐为1:(0.3-1):(0.1-1)，优选1:0.5:0.3，溶剂的用量为每毫摩尔苄氯化合物加入0.2-5mL溶剂，优选1mL。

所述的苯乙腈类化合物结构式如下所示，其中R为氢、烷基、烷氧基、芳基、氰基或卤原子，。

具体的方法如下：在反应容器中加入铜盐和有机溶剂，搅拌0.5-1.5min；然后加入K₄[Fe(CN)₆]、苄氯和有机溶剂；密封反应容器后在180℃反应20h获得苯乙腈。

本发明使用的氰化试剂（亚铁氰化钾）价格较为便宜，毒性小；使用的铜盐催化剂价格较为便宜，相较钯催化剂，有效地降低了生产成本。

合成路线如下：

获得的苯乙腈类产物可以通过气相色谱内标法进行定量；使用柱色谱或减压蒸馏方法对产物进行提纯，苯乙腈类产物的产率最高达85%。

反应的原料苄氯类化合物可使用成本低廉的苯类化合物作为原料，通过氯甲基化方法制取。

本发明相对于现有技术，有以下优点：

本发明以毒性小的亚铁氰化钾为氰化试剂，较为便宜的铜盐为催化剂，提供了一种生产成本较低，无高毒性原料的苯乙腈类化合物合成方法。

附图说明

图1为实施例1获得的苯乙腈（C₈H₇N）的质谱图；

图2为实施例2获得的邻甲基苯乙腈（C₉H₉N）的质谱图；

图3为实施例6获得的对氟苯乙腈（C₈H₆FN）的质谱图；

图4为实施例9获得的对甲氧基苯乙腈（C₉H₉NO）的质谱图；

图5为实施例11获得的胡椒乙腈（C₉H₇NO₂）的质谱图。

具体实施方式

以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：

实施例1

在反应管中加入0.3mmol碘化亚铜和0.3mL甲苯溶剂，搅拌1分钟；然后加入0.5mmol的K₄[Fe(CN)₆]、1mmol氯化苄和0.7mL甲苯。密封反应管后，在180℃下搅拌20h。待反应体系冷却到室温后，加入1mL苯乙酮的二氯甲烷溶液（0.8mmol/mL）作为内标，搅拌均匀并放置1小时以上，取上清液进行气相色谱分析，苯乙腈的产率为78%，苯乙腈（C₈H₇N）质谱如图1所示，其分子离子峰（M+）理论值为117.06，测量值为117.1。

实施例2

在反应管中加入0.3mmol碘化亚铜和0.3mL甲苯溶剂，搅拌1分钟；然后加入0.5mmol的K₄[Fe(CN)₆]、1mmol邻甲基氯化苄和0.7mL甲苯。密封反应管后，在180℃下搅拌20h。待反应体系冷却到室温后，加入1mL苯乙酮的二氯甲烷溶液（0.8mmol/mL）作为内标，搅拌均匀并放置1小时以上，取上清液进行气相色谱分析，邻甲基苯乙腈的产率为82%。邻甲基苯乙腈（C₉H₉N）质谱如图2所示，分子离子峰（M+）理论值为131.07，测量值为131.1。

实施例3

在反应管中加入0.3mmol碘化亚铜和0.3mL甲苯溶剂，搅拌1分钟；然后加入0.5mmol的K₄[Fe(CN)₆]、1mmol间甲基氯化苄和0.7mL甲苯。密封反应管后，在180℃下搅拌20h。待反应体系冷却到室温后，加入1mL苯乙酮的二氯甲烷溶液（0.8mmol/mL）作为内标，搅拌均匀并放置1小时以上，取上清液进行气相色谱分析，间甲基苯乙腈的产率为76%。间甲基苯乙腈（C₉H₉N）质谱，分子离子峰（M+）理论值为131.07，测量值为131.1。

实施例4

在反应管中加入0.3mmol碘化亚铜和0.3mL甲苯溶剂，搅拌1分钟；然后加入0.5mmol的K₄[Fe(CN)₆]、1mmol对甲基氯化苄和0.7mL甲苯。密封反应管后，在180℃下搅拌20h。待反应体系冷却到室温后，加入1mL苯乙酮的二氯甲烷溶液（0.8mmol/mL）作为内标，搅拌均匀并放置1小时以上，取上清液进行气相色谱分析，对甲基苯乙腈的产率为82%。对甲基苯乙腈（C₉H₉N）质谱，分子离子峰（M+）理论值为131.07，测量值为131.1。

实施例5

在反应管中加入0.2mmol碘化亚铜和0.3mL甲苯溶剂，搅拌1分钟；然后加入0.5mmol的K₄[Fe(CN)₆]、1mmol对异丙基氯化苄和0.7mL甲苯。密封反应管后，在180℃下搅拌20h。待反应体系冷却到室温后，加入1mL苯乙酮的二氯甲烷溶液（0.8mmol/mL）作为内标，搅拌均匀并放置1小时以上，取上清液进行气相色谱分析，对异丙基苯乙腈的产率为57%。对异丙基苯乙腈（C₁₁H₁₃N）质谱，分子离子峰（M+）理论值为159.10，测量值为159.2。

实施例6

在反应管中加入0.3mmol碘化亚铜和0.3mL甲苯溶剂，搅拌1分钟；然后加入0.5mmol的K₄[Fe(CN)₆]、1mmol对氟氯化苄和0.7mL甲苯。密封反应管后，在180℃下搅拌20h。待反应体系冷却到室温后，加入1mL苯乙酮的二氯甲烷溶液（0.8mmol/mL）作为内标，搅拌均匀并放置1小时以上，取上清液进行气相色谱分析，对氟苯乙腈的产率为85%。对氟苯乙腈（C₈H₆FN）质谱见图3，分子离子峰（M+）理论值为135.05，测量值为135.1。

实施例7

在反应管中加入0.2mmol碘化亚铜和0.3mL甲苯溶剂，搅拌1分钟；然后加入0.5mmol的K₄[Fe(CN)₆]、1mmol对氯氯化苄和0.7mL甲苯。密封反应管后，在180℃下搅拌20h。待反应体系冷却到室温后，加入1mL苯乙酮的二氯甲烷溶液（0.8mmol/mL）作为内标，搅拌均匀并放置1小时以上，取上清液进行气相色谱分析，对氯苯乙腈的产率为48%。对氯苯乙腈（C₈H₆ClN）质谱，分子离子峰（M+）理论值为151.02，测量值为151.1。

实施例8

在反应管中加入0.3mmol碘化亚铜和0.3mL甲苯溶剂，搅拌1分钟；然后加入0.5mmol的K₄[Fe(CN)₆]、1mmol 2,4,6-三甲基氯化苄和0.7mL甲苯。密封反应管后，在180℃下搅拌20h。待反应体系冷却到室温后，加入1mL苯乙酮的二氯甲烷溶液（0.8mmol/mL）作为内标，搅拌均匀并放置1小时以上，取上清液进行气相色谱分析，2,4,6-三甲基苯乙腈的产率为64%。2,4,6-三甲基苯乙腈（C₁₁H₁₃N）质谱，分子离子峰（M+）理论值为159.10，测量值为159.2。

实施例9

在反应管中加入0.3mmol碘化亚铜和0.3mL甲苯溶剂，搅拌1分钟；然后加入0.5mmol的K₄[Fe(CN)₆]、1mmol 对甲氧基氯化苄和0.7mL甲苯。密封反应管后，在180℃下搅拌20h。待反应体系冷却到室温后，加入1mL苯乙酮的二氯甲烷溶液（0.8mmol/mL）作为内标，搅拌均匀并放置1小时以上，取上清液进行气相色谱分析，对甲氧基苯乙腈的产率为33%。对甲氧基苯乙腈（C₉H₉NO）质谱见图4，分子离子峰（M+）理论值为147.07，测量值为147.1。

实施例10

在反应管中加入0.3mmol碘化亚铜和0.3mL甲苯溶剂，搅拌1分钟；然后加入0.5mmol的K₄[Fe(CN)₆]、1mmol 对氰基氯化苄和0.7mL甲苯。密封反应管后，在180℃下搅拌20h。待反应体系冷却到室温后，加入1mL苯乙酮的二氯甲烷溶液（0.8mmol/mL）作为内标，搅拌均匀并放置1小时以上，取上清液进行气相色谱分析，对氰基苯乙腈的产率为27%。对氰基苯乙腈（C₉H₆N₂）质谱，分子离子峰（M+）理论值为142.05，测量值为142.1。

实施例11

在反应管中加入0.5mmol碘化亚铜和0.3mL甲苯溶剂，搅拌1分钟；然后加入0.5mmol的K₄[Fe(CN)₆]、1mmol胡椒基氯和0.7mL甲苯。密封反应管后，在180℃下搅拌20h。待反应体系冷却到室温后，加入1mL苯乙酮的二氯甲烷溶液（0.8mmol/mL）作为内标，搅拌均匀并放置1小时以上，取上清液进行气相色谱分析，胡椒乙腈的产率为42%。胡椒乙腈（C₉H₇NO₂）质谱见图5，分子离子峰（M+）理论值为161.05，测量值为160.1。

实施例13-19

将实施例1中的碘化亚铜分别用氯化亚铜（实施例13）、溴化亚铜（实施例14）、氰化亚铜（实施例15）、氧化亚铜（实施例16）、一水合醋酸铜（实施例17）、五水合硫酸铜（实施例18）、二水合氯化铜（实施例19）替代制备苯乙腈，其他同实施例1。

苯乙腈的产率分别为57%（实施例13）、39%（实施例14）、70%（实施例15）、22%（实施例16）、28%（实施例17）、41%（实施例18）、44%（实施例19）。

实施例20-23

将实施例1中的溶剂甲苯分别用乙酸乙酯（实施例20）、N,N-二甲基甲酰胺（实施例21）、N-甲基吡咯烷酮（实施例22）以及四氢呋喃（实施例23）替代制备苯乙腈，其他同实施例1。

苯乙腈的产率分别为：54%（实施例20）、43%（实施例21）、27%（实施例22）、20%（实施例23）。

实施例24

将实施例1中的六氰合亚铁酸钾替换为三水合六氰合亚铁酸钾制备苯乙腈，其他同实施例1。苯乙腈的产率为75%。

实施例25

改变实施例1中的温度为140℃，其他同实施例1.苯乙腈的产率为15%。

实施例26

改变实施例1中的温度为160℃，其他同实施例1。苯乙腈的产率为15%。

实施例27-30

变化实施例1中碘化亚铜的投料量分别为0.05mmol、0.1 mmol、0.2mmol以及0.5mmol，其他同实施例1。苯乙腈的产率分别为40%、58%、68%以及85%。

实施例31-33

变化实施例1中K₄[Fe(CN)₆]的投料量分别为0.17mmol、0.5 mmol、0.7mmol，其他同实施例1。苯乙腈的产率分别为40%、80%、79%。

Claims

1.一种由苄氯类化合物合成苯乙腈类化合物的方法，其特征在于，以铜盐为催化剂，苄氯类化合物和亚铁氰化钾在有机溶剂中反应获得苯乙腈类化合物。

2.如权利要求1所述的由苄氯类化合物合成苯乙腈类化合物的方法，其特征在于，所述的铜盐为碘化亚铜、氯化亚铜、溴化亚铜、氰化亚铜、氧化亚铜、一水合醋酸铜、五水合硫酸铜或二水合氯化铜。

3.如权利要求1所述的由苄氯类化合物合成苯乙腈类化合物的方法，其特征在于，所述的有机溶剂为甲苯、乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或四氢呋喃。

4.如权利要求1所述的由苄氯类化合物合成苯乙腈类化合物的方法，其特征在于，所述反应在140-190℃进行15-25h。

5.如权利要求4所述的由苄氯类化合物合成苯乙腈类化合物的方法，其特征在于，所述反应在180℃进行20h。

6.如权利要求1所述的由苄氯类化合物合成苯乙腈类化合物的方法，其特征在于，投料物质的量比：苄氯类化合物：亚铁氰化钾：铜盐为1:(0.3-1):(0.1-1)，溶剂的用量为每毫摩尔苄氯化合物加入0.2-5毫升溶剂。

7.如权利要求1-6之一所述的由苄氯类化合物合成苯乙腈类化合物的方法，其特征在于，所述的苯乙腈类化合物结构式如下所示，其中R为氢、烷基、烷氧基、芳基、氰基或卤原子，

。

8.如权利要求7所述的由苄氯类化合物合成苯乙腈类化合物的方法，其特征在于，在反应容器中加入铜盐和有机溶剂，搅拌0.5-1.5min；然后加入K₄[Fe(CN)₆]、苄氯和有机溶剂；密封反应容器后在180℃反应20h获得苯乙腈。