CN102627565A - 一种2,2’-二硝基二苯乙烯的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种2,2’-二硝基二苯乙烯的合成方法，以邻硝基甲苯和邻硝基苯甲醛为起始原料，在相转移催化剂季铵盐及无机强碱的作用下，邻硝基甲苯和邻硝基苯甲醛一步缩合反应，得到2,2’-二硝基二苯乙烯。采用本发明方法合成2,2’-二硝基二苯乙烯，收率约80%，且不包括溴化工艺，所得产品中没有溴残留。本发明的2,2’-二硝基二苯乙烯一步法合成方法，工艺流程简短，反应步骤简单，污染少，产品收率和纯度高，能满足工业化生产的要求。
Description
技术领域
本发明属于有机合成领域，具体涉及一种2,2’-二硝基二苯乙烯的合成方法。
背景技术
2,2’-二硝基二苯乙烯，是重要的医药中间体和精细化工产品，其结构式如下式1所示：
式1 2,2’-二硝基二苯乙烯化学结构。
根据现有文献报道，该化合物的传统合成路线一般是以邻硝基甲苯为起始原料，然后加入石油醚、甲醇钠、甲酸乙酯先合成出2,2’-二硝基联苄，再经过溴代、脱溴形成双键，得到2,2’-二硝基二苯乙烯产品，其反应路线如下式2所示：
式2 2,2’-二硝基二苯乙烯的传统合成路线。
此合成方法得到产品的总收率为65%左右，整条路线不仅步骤繁琐，污染重，并且存在爆炸的危险。另外，反应中还引入了溴，这势必导致产品中不可避免的有溴残留，限制了2,2’-二硝基二苯乙烯产品的应用范围，例如，作为合成卡马西平的中间体，如果2,2’-二硝基二苯乙烯合成时采用了溴化工艺，则最终导致卡马西平成品中不可避免地含有一定量的有机溴杂质，难以达到国际最先进的卡马西平质量标准的要求，而且由于有机溴杂质的存在使卡马西平有一定的副作用。
US4013639A公开了一种2,2’-二硝基二苯乙烯的合成方法，以邻硝基膦酸酯与邻硝基苯甲醛在甲醇与甲醇钠（或者乙醇与乙醇钠）作用下缩合反应，得到2,2’-二硝基二苯乙烯，其反应路线如下式3所示：
式3 US4013639A公开的2,2’-二硝基二苯乙烯的合成路线。
此合成方法虽然避免了溴杂质，但起始原料邻硝基膦酸酯市场缺少供应，自身合成需引入磷酸等严重污染水体的原料，且步骤繁琐。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种2,2’-二硝基二苯乙烯的合成的新方法，能够克服现有技术中存在的上述问题，不采用溴化工艺，所得产品中没有溴残留，减少了反应步骤，简化了反应流程，且规避了合成邻硝基膦酸酯带来的水体污染，原料易得，提高了2,2’-二硝基二苯乙烯的收率和纯度。
为完成本发明目的，采用如下技术方案：
一种2,2’-二硝基二苯乙烯的合成方法，其特征在于，在相转移催化剂季铵盐及无机强碱的作用下，邻硝基甲苯和邻硝基苯甲醛缩合反应，得到2,2’-二硝基二苯乙烯。
所述的方法其反应方程式如下式4所示：
式4 2,2’-二硝基二苯乙烯一步合成路线。
更具体和优化地，本发明方法包括下述步骤：
1）适量有机溶剂中，加入邻硝基甲苯、邻硝基苯甲醛及相转移催化剂季铵盐混合均匀；
2）维持温度20~40℃，在搅拌条件下，向混合溶液中滴加无机强碱水溶液，邻硝基甲苯和邻硝基苯甲醛进行缩合反应，反应过程中补加适量的无机强碱，继续反应5~12小时；
3）反应液加水洗涤至PH值为6.0-8.5，有机层减压旋蒸，然后加入适量的甲醇溶液，析出2,2’-二硝基二苯乙烯。
所述的有机溶剂优选为苯或甲苯。
所述的无机强碱包括碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物，优选氢氧化钠或氢氧化钾。无机强碱水溶液浓度为40%～60%，优选为50%(wt%)，0.5～2h滴加完毕；补加无机强碱后，使反应混合物中无机强碱水溶液浓度保持在40%～60%。
所述的相转移催化剂为季铵盐类，包括四乙基溴化铵、或四丁基溴化铵或苄基三乙基氯化铵，优选四丁基溴化铵。
所述的邻硝基甲苯与邻硝基苯甲醛的摩尔比为1.0:1.0~1. 2:1.0。
所述的有机溶剂与邻硝基苯甲醛的重量比为1.0:1.0~12:1.0。
所述的无机强碱与邻硝基苯甲醛的摩尔比为0.5:1.0~2.0:1.0。
所述的相转移催化剂与邻硝基苯甲醛的摩尔比为0.05:1.0~0.15:1.0。
本发明的最佳反应条件是：
（1）邻硝基甲苯与邻硝基苯甲醛的摩尔比为1.0:1.0~1.05:1.0。
（2）无机强碱与邻硝基苯甲醛的摩尔比1.0:1.0~1.5:1.0。
（3）相转移催化剂与邻硝基苯甲醛的摩尔比为0.075:1.0~0.15:1.0。
（4）反应时间总长为7~9小时。
（5）反应温度为30~35℃。
（6）有机溶剂为甲苯，甲苯与起始原料邻硝基甲苯和邻硝基苯甲醛的重量比为2.0:1.0~5.0:1.0。
根据上述方法合成2,2’-二硝基二苯乙烯，收率约达80%。
本发明的2,2’-二硝基二苯乙烯合成方法，以邻硝基甲苯和邻硝基苯甲醛为起始原料，通过相转移催化剂及无机强碱的作用进行反应，制得产品2,2’-二硝基二苯乙烯，收率约80%，该方法与传统合成方法相比，包括以下优点：
1）与传统方法比较，本发明方法2,2’-二硝基二苯乙烯的收率提高约15%。
2）本发明方法得到的2,2’-二硝基二苯乙烯不同于传统方法，没有溴化物的引入，保证了产品没有溴残留，作为中间体，为下一步反应制备卡马西平提供保障。
3）本发明方法工艺流程简短，原料易得，折损率低，设备简单，反应条件易于控制。
4）反应污染少，环境友好，能满足工业化生产的目的和需求。
具体实施方式
以具体实施例对本发明进行详细描述。本发明的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。
实施例1
往100mL四口烧瓶中加入邻硝基甲苯2.8g（0.02mol）、邻硝基苯甲醛3.1g(0.02mol)、四丁基溴化铵0.5g（0.00155mol），然后加入15mL甲苯，搅拌，并保持温度在30~35℃，1h滴加浓度为50%NaOH溶液1.2g（含0.6g，0.015molNaOH），滴加完毕后，补加入固体氢氧化钠0.2g（0.005mol），继续反应5~12小时。反应液用水洗至中性，有机层减压旋蒸甲苯溶剂，最后加入适量甲醇溶液，析出固体产品，过滤，干燥，得到黄色固体2,2’-二硝基二苯乙烯4.3g，收率为79.6%，纯度＞97%。
1HNMR (400MHz, CDCl3): 7.46~7.50 (t, 2H), 7.57 (s, 2H), 7.65~7.69(t, 2H), 7.81~7.85(d, 2H), 8.04~8.06 (d, 2H)。
实施例2
往100mL四口烧瓶中加入邻硝基甲苯2.8g（0.02mol）、邻硝基苯甲醛3.1g(0.02mol)、四丁基溴化铵0.9g（0.0028mol），然后加入15mL甲苯，搅拌，并保持温度在30~35℃，1h滴加浓度为50%NaOH溶液1.2g（含0.6g，0.015molNaOH），滴加完毕后，补加入固体氢氧化钠0.4g（0.01mol），继续反应5~12小时。反应液用水洗至中性，有机层减压旋蒸甲苯溶剂，最后加入适量甲醇溶液，析出固体产品，过滤，干燥，得到黄色固体2,2’-二硝基二苯乙烯4.4g，收率为81.4％，纯度＞98%。
1HNMR (400MHz, CDCl3): 7.46~7.50 (t, 2H), 7.57 (s, 2H), 7.65~7.69(t, 2H), 7.81~7.85(d, 2H), 8.04~8.06 (d, 2H)。
实施例3
往100mL四口烧瓶中加入邻硝基甲苯2.8g（0.02mol）、邻硝基苯甲醛3.1g(0.02mol)、四丁基溴化铵0.5g（0.00155mol），然后加入15mL苯，搅拌，并保持温度在30~35℃，1h滴加浓度为50%NaOH溶液1.2g（含0.6g，0.015molNaOH），滴加完毕后，补加入固体氢氧化钠0.2g（0.005mol），继续反应5~12小时。反应液用水洗至中性，有机层减压旋蒸苯溶剂，最后加入适量甲醇溶液，析出固体产品，过滤，干燥，干燥得到黄色固体2,2’-二硝基二苯乙烯4.3g，收率为79.6％，纯度＞96%。
1HNMR (400MHz, CDCl3): 7.46~7.50 (t, 2H), 7.57 (s, 2H), 7.65~7.69(t, 2H), 7.81~7.85(d, 2H), 8.04~8.06 (d, 2H)。
实施例4
往100mL四口烧瓶中加入邻硝基甲苯2.8g（0.02mol）、邻硝基苯甲醛3.1g(0.02mol)、四丁基溴化铵0.9g（0.0028mol），然后加入15mL苯，搅拌，并保温在30~35℃，1h滴加浓度为50%NaOH溶液1.2g（含0.6g，0.015molNaOH），滴加完毕后，补加入固体氢氧化钠0.4g（0.01mol），继续反应5~12小时。反应液用水洗至中性，有机层减压旋蒸苯溶剂，最后加入适量甲醇溶液，析出固体产品，过滤，干燥，得到黄色固体2,2’-二硝基二苯乙烯4.4g，收率为81.4％，纯度＞98%。
1HNMR (400MHz, CDCl3): 7.46~7.50 (t, 2H), 7.57 (s, 2H), 7.65~7.69(t, 2H), 7.81~7.85(d, 2H), 8.04~8.06 (d, 2H)。
实施例5
往100mL四口烧瓶中加入邻硝基甲苯2.8g（0.02mol）、邻硝基苯甲醛3.1g(0.02mol)、四乙基溴化铵0.4g（0.0019mol），然后加入15mL甲苯，搅拌，并保持温度在30~35℃，1h滴加浓度为50%NaOH溶液1.2g（含0.6g，0.015molNaOH），滴加完毕后，补加入固体氢氧化钠0.2g（0.005mol），继续反应5~12小时。反应液用水洗至中性，有机层减压旋蒸甲苯溶剂，最后加入适量甲醇溶液，析出固体产品，过滤，干燥，得到黄色固体2,2’-二硝基二苯乙烯4.3g，收率为79.6%，纯度＞96%。
1HNMR (400MHz, CDCl3): 7.46~7.50 (t, 2H), 7.57 (s, 2H), 7.65~7.69(t, 2H), 7.81~7.85(d, 2H), 8.04~8.06 (d, 2H)。
实施例6
往100mL四口烧瓶中加入邻硝基甲苯2.8g（0.02mol）、邻硝基苯甲醛3.1g(0.02mol)、苄基三乙基氯化铵0.4g（0.00176mol），然后加入15mL甲苯，搅拌，并保持温度在30~35℃，1h滴加浓度为50%NaOH溶液1.2g（含0.6g，0.015molNaOH），滴加完毕后，补加入固体氢氧化钠0.2g（0.005mol），继续反应5~12小时。反应液用水洗至中性，有机层减压旋蒸甲苯溶剂，最后加入适量甲醇溶液，析出固体产品，过滤，干燥，得到黄色固体2,2’-二硝基二苯乙烯4.3g，收率为79.6%，纯度＞98%。
1HNMR (400MHz, CDCl3): 7.46~7.50 (t, 2H), 7.57 (s, 2H), 7.65~7.69(t, 2H), 7.81~7.85(d, 2H), 8.04~8.06 (d, 2H)。
Claims (10)
1.一种2,2’-二硝基二苯乙烯的合成方法，其特征在于，在相转移催化剂季铵盐及无机强碱的作用下，邻硝基甲苯和邻硝基苯甲醛缩合反应，得到2,2’-二硝基二苯乙烯。
2.根据权利要求1所述的2,2’-二硝基二苯乙烯的合成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1）适量有机溶剂中，加入邻硝基甲苯、邻硝基苯甲醛及相转移催化剂季铵盐混合均匀；
2）维持温度20~40℃，在搅拌条件下，向混合溶液中滴加无机强碱水溶液，邻硝基甲苯和邻硝基苯甲醛进行缩合反应，反应过程中补加适量的无机强碱，继续反应5~12小时；
3）反应液加水洗涤至PH值为6.0-8.5，有机层减压旋蒸，然后加入甲醇溶液，析出2,2’-二硝基二苯乙烯。
3.根据权利要求1或2所述的2,2’-二硝基二苯乙烯的合成方法，其特征在于，所述的相转移催化剂季铵盐包括四乙基溴化铵、或四丁基溴化铵或苄基三乙基氯化铵。
4.根据权利要求1或2所述的2,2’-二硝基二苯乙烯的合成方法，其特征在于：所述的无机强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
5.根据权利要求2所述的2,2’-二硝基二苯乙烯的合成方法，其特征在于：所述的有机溶剂为苯或甲苯。
6.根据权利要求2所述的2,2’-二硝基二苯乙烯的合成方法，其特征在于：所述的无机强碱水溶液浓度为40%～60%，补加后反应混合物中无机强碱水溶液浓度保持40%～60%。
7.根据权利要求2所述的2,2’-二硝基二苯乙烯的合成方法，其特征在于：所述的邻硝基甲苯与邻硝基苯甲醛的摩尔比为1.0:1.0~1. 2:1.0。
8.根据权利要求2所述的2,2’-二硝基二苯乙烯的合成方法，其特征在于：所述的有机溶剂与邻硝基苯甲醛的重量比为1.0:1.0~12:1.0。
9.根据权利要求2所述的2,2’-二硝基二苯乙烯的合成方法，其特征在于：所述的无机强碱与邻硝基苯甲醛的摩尔比为0.5:1.0~2.0:1.0。
10.根据权利要求2所述的2,2’-二硝基二苯乙烯的合成方法，其特征在于：所述的相转移催化剂季铵盐与邻硝基苯甲醛的摩尔比为0.05:1.0~0.15:1.0。
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