CN106831434A - 以联苯单乙酮硝化制备24′‑乙酰基4‑硝基联苯和14′‑乙酰基2‑硝基联苯的方法 - Google Patents

以联苯单乙酮硝化制备24′‑乙酰基4‑硝基联苯和14′‑乙酰基2‑硝基联苯的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了以联苯单乙酮硝化制备24′‑乙酰基4‑硝基联苯和14′‑乙酰基2‑硝基联苯的方法,主要涉及有机合成技术领域。包括以下步骤:1):联苯单乙酮的硝化:将联苯单乙酮用足量的有机溶剂溶解,加入硝化剂,15~30℃条件下搅拌反应10~20h,得混合物A;2):产物的分离:在混合物A中加入足量去离子水和二氯甲烷,继续搅拌15~30min后,静置分层,取下层有机相并依次用水、饱和Na2CO3溶液、水洗涤,将洗涤后的有机相用无水硫酸钠干燥直至溶液澄清透明,旋转蒸发所余固体,重结晶,即得。本发明的有益效果在于:它实现了两种硝化产物的控制合成,提高了反应转化率和选择性,反应条件温和,后处理流程简单,硝化产物收率高,安全性能较好。

Description

以联苯单乙酮硝化制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基 2-硝基联苯的方法
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域,具体是以联苯单乙酮硝化制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯的方法。
背景技术
硝化(Nitration)系指有机化合物分子中的氢原子或基团被硝基取代的反应。C-硝化是其中最主要的硝化反应,是有机合成中最重要的反应之一。硝基的引入在有机合成中很重要,这主要是因为硝基可还原成氨基,而氨基经由重氮盐引入羟基,卤素等基团;利用硝基的极性,使芳环上的其它取代基活化,促进芳环亲核取代应的进行;在染料合成中,利用硝基的极性,加深染料的颜色;有些硝基化具有药理作用,从而成为具有医疗价值的药物,如呋喃西林、呋喃丙胺、呋喃唑酮均是含有硝基的药物。
联苯单乙酮又称4-联苯乙酮,为白色粉末状固体,是合成非甾体抗炎药物联苯乙酸和液晶材料的重要的有机中间体。用联苯作为反应物,在无水三氯化铝存在的环境下,可用乙醚氯或醋酐实行傅克反应可合成4-联苯乙酮,并可用乙醇重结晶方法进行精制。
24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯均是染料,医药和农药等领域的重要有机合成中间体,经过还原能够转化为24′-乙酰基4-氨基联苯和14′-乙酰基2-氨基联苯,两者都是染料的母体或重氮组分,在工业生产和经济中较为重要。
然而,经过查阅相关资料,目前24′-乙酰基4-硝基联苯和34′-乙酰基2-硝基联苯的具体合成工艺尚未见报道,也未发现有选择性硝化联苯乙酮的工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供以联苯单乙酮硝化制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯的方法,它实现了两种硝化产物的控制合成,提高了反应转化率和选择性,反应条件温和,后处理流程简单,硝化产物收率高,安全性能较好。
本发明为实现上述目的,通过以下技术方案实现:
以联苯单乙酮硝化制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯的方法,包括以下步骤:
步骤1):联苯单乙酮的硝化:将联苯单乙酮用足量的有机溶剂溶解,加入硝化剂,15~30℃条件下搅拌反应10~20h,得混合物A;
步骤2):产物的分离:在混合物A中加入足量去离子水和二氯甲烷,继续搅拌15~30min后,静置分层,取下层有机相并依次用水、饱和Na2CO3溶液、水洗涤,将洗涤后的有机相用无水硫酸钠干燥直至溶液澄清透明,旋转蒸发所余固体重结晶,即得。
所述有机溶剂为二氯甲烷或乙酸酐。
所述硝化剂为混酸或硝酸,所述硝酸为95%的发烟硝酸,所述混酸是以体积比1:1混合的硝酸和硫酸。
所述步骤1)中,将沸石作为催化剂,加入溶解有联苯单乙酮用足量的有机溶剂中。
优选的,所述步骤1)为:将联苯单乙酮溶解于二氯甲烷,滴加混酸或发烟硝酸,在20℃下搅拌反应12h,得混合物A,所述混酸是以体积比1:1混合的硝酸和硫酸。
优选的,其特征在于:所述步骤1)为:将联苯单乙酮溶解于乙酸酐,滴加发烟硝酸,在20℃下搅拌反应12h,得混合物A。
所述沸石为β-40沸石。且反应结束后,将沸石取出干燥,在马弗炉中550℃条件下焙烧4h并研磨,所得粉末能够用于催化4,4'-二溴联苯硝化反应。
优选的,所述步骤2)为:在混合物A中加入1..4~1.6倍量的去离子水和0.8~1.2倍量的二氯甲烷,继续搅拌20min后,静置分层,取下层有机相并依次用水、饱和Na2CO3溶液、水洗涤三次,将洗涤后的有机相用无水硫酸钠干燥24h,直至溶液澄清透明,旋转蒸发所余固体,即得。
对比现有技术,本发明的有益效果在于:
本发明以联苯乙酮为原料,采用沸石为催化剂,控制合成44′-乙酰基4-硝基联苯和54′-乙酰基2-硝基联苯的工艺。弥补了现有技术关于合成64′-乙酰基4-硝基联苯和74′-乙酰基2-硝基联苯技术的空白。且具有较高的反应转化率和选择性,通过引入沸石催化剂,控制反应的工艺条件,即催化剂的用量及硝化试剂的选择,能够控制两种硝化产物的合成比例。此外,本发明反应条件温和,有毒有害副产物较少,后处理流程简单,硝化产物收率高,安全性能较好,基本符合绿色化学生产的要求。
附图说明
附图1是本发明联苯单乙酮硝化合成24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯的反应方程式。
附图2是本发明所述方法制得的84′-乙酰基2-硝基联苯的1H NMR图。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ8.01(d,J=8.1Hz,2H),7.93(d,J=8.1Hz,1H),7.65(t,J=7.6Hz,1H),7.54(t,J=7.8Hz,1H),7.43(d,J=7.8Hz,1H),7.41(d,J=8.1Hz,2H),2.62(d,J=9.8Hz,3H)。
附图3是本发明所述方法制得的94′-乙酰基4-硝基联苯的1H NMR图。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ8.32(d,J=8.7Hz,2H),8.07(d,J=8.2Hz,2H),7.77(d,J=8.7Hz,2H),7.72(d,J=8.2Hz,2H),2.65(s,2H)。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等,若无特别说明,均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等,可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法,检测方法等,若无特别说明,均为现有技术中已有的常规实验方法,检测方法等。
实施例1:以硝硫混酸硝化体系硝化联苯单乙酮制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯:
将0.3g联苯单乙酮放入50mL单口烧瓶中用10mL二氯甲烷搅拌溶解,溶解完全后滴加0.14mL混酸(V硝酸:V硫酸=1:1)(其中硝酸为95%的发烟硝酸),在20℃下搅拌反应12h。反应结束后,继续向烧瓶中加入15mL去离子水和10mL二氯甲烷继续搅拌20min,将反应液转移到分液漏斗中静置分层,分别将下层有机相由下口放入干净的烧杯中,再将得到的有机相用水10mL,10mL饱和Na2CO3溶液,10mL水分别洗三次,最后将有机相用适量无水硫酸钠进行干燥24h,直至溶液澄清透明。将得到有机相旋转蒸发,并进行重结晶后,称重。将得到的产物进行分析,发现该硝化体系下的硝化反应的转化率≥99.99%、产率为81.21%,其选择性a/b=1.02。(其中a指24′-乙酰基4-硝基联苯,b指14′-乙酰基2-硝基联苯,a/b为两种产物的比例,下同。)
实施例2:以硝酸二氯甲烷体系硝化联苯单乙酮制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯:
将0.3g联苯单乙酮放入50mL单口烧瓶中用10mL二氯甲烷搅拌溶解,溶解完全后滴加0.07mL硝酸,在20℃下搅拌反应12h。反应结束后,继续向烧瓶中加入15mL去离子水和10mL二氯甲烷继续搅拌20min,将反应液转移到分液漏斗中静置分层,分别将下层有机相由下口放入干净的烧杯中,再将得到的有机相用水10mL,10mL饱和Na2CO3溶液,10mL水分别洗三次,最后将有机相用适量无水硫酸钠进行干燥24h,直至溶液澄清透明。将得到有机相旋转蒸发,采用混合剂在不同温度下进行重结晶后,称重。将得到的产物进行分析,发现该硝化体系下的硝化反应的转化率10.21%、产率为9.84%,其选择性a/b=1.25。
实施例3:以硝酸乙酸酐体系硝化联苯单乙酮制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯:
将0.3g联苯单乙酮原料放入50mL单口烧瓶中用10mL乙酸酐搅拌溶解,溶解完全后滴加0.07mL硝酸,在20℃下搅拌反应12h。反应结束后,继续向烧瓶中加入15mL去离子水和10mL二氯甲烷继续搅拌20min,将反应液转移到分液漏斗中静置分层,分别将下层有机相由下口放入干净的烧杯中,再将得到的有机相用水10mL,10mL饱和Na2CO3溶液,10mL水分别洗三次,最后将有机相用适量无水硫酸钠进行干燥24h,直至溶液澄清透明。将得到有机相旋转蒸发,并重结晶,称重。将得到的产物进行分析,发现该硝化体系下的硝化反应的转化率89.64%、产率为81.07%,其选择性a/b=1.21。
实施例4:采用β-40沸石催化,以硝酸乙酸酐体系硝化联苯单乙酮制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯:以发烟硝酸(95%)为硝化剂,采用β-40为催化剂,来提高反应对24′-乙酰基4-硝基联苯及14′-乙酰基2-硝基联苯选择性。
将0.3g联苯单乙酮和0.15gβ-40沸石放入50mL单口烧瓶中用10mL乙酸酐搅拌溶解,溶解完全后滴加0.07mL发烟硝酸(95%),在20℃下搅拌反应12h。反应结束后,继续向烧瓶中加入15mL去离子水和10mL二氯甲烷继续搅拌20min,将反应液转移到分液漏斗中静置分层,分别将下层有机相由下口放入干净的烧杯中,再将得到的有机相用水10mL,10mL饱和Na2CO3溶液,10mL水分别洗三次,最后将有机相用适量无水硫酸钠进行干燥24h,直至溶液澄清透明。将得到有机相旋转蒸发,所得固体进行重结晶。将得到的产物进行分析,发现该硝化体系下的硝化反应的转化率99.99%、产率为82.84%,其选择性a/b=1.04。
实施例5:采用β-40沸石催化,以硝酸乙酸酐体系硝化联苯单乙酮制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯:以发烟硝酸(95%)为硝化剂,采用β-40为催化剂,来提高反应对24′-乙酰基4-硝基联苯及14′-乙酰基2-硝基联苯选择性。
将0.3g联苯单乙酮和0.375gβ-40沸石放入50mL单口烧瓶中用10mL乙酸酐搅拌溶解,溶解完全后滴加0.07mL硝酸,在20℃下搅拌反应12h。反应结束后,继续向烧瓶中加入15mL去离子水和10mL二氯甲烷继续搅拌20min,将反应液转移到分液漏斗中静置分层,分别将下层有机相由下口放入干净的烧杯中,再将得到的有机相用水10mL,10mL饱和Na2CO3溶液,10mL水分别洗三次,最后将有机相用适量无水硫酸钠进行干燥24h,直至溶液澄清透明。将得到有机相旋转蒸发,所得固体进行重结晶,称重。将得到的产物进行分析,发现该硝化体系下的硝化反应的转化率99.99%、产率为83.12%,其选择性a/b=0.54。

Claims (9)

1.以联苯单乙酮硝化制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯的方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1):联苯单乙酮的硝化:将联苯单乙酮用足量的有机溶剂溶解,加入硝化剂,15~30℃条件下搅拌反应10~20h,得混合物A;
步骤2):产物的分离:在混合物A中加入足量去离子水和二氯甲烷,继续搅拌15~30min后,静置分层,取下层有机相并依次用水、饱和Na2CO3溶液、水洗涤,将洗涤后的有机相用无水硫酸钠干燥直至溶液澄清透明,旋转蒸发所余固体重结晶,即得。
2.根据权利要求1所述以联苯单乙酮硝化制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯的方法,其特征在于:所述有机溶剂为二氯甲烷或乙酸酐。
3.根据权利要求1所述以联苯单乙酮硝化制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯的方法,其特征在于:所述硝化剂为混酸或硝酸,所述硝酸为95%的发烟硝酸,所述混酸是以体积比1:1混合的硝酸和硫酸。
4.根据权利要求1所述以联苯单乙酮硝化制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯的方法,其特征在于:所述步骤1)为:将联苯单乙酮溶解于二氯甲烷,滴加混酸或发烟硝酸,在20℃下搅拌反应12h,得混合物A,所述混酸是以体积比1:1混合的硝酸和硫酸。
5.根据权利要求1所述以联苯单乙酮硝化制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯的方法,其特征在于:其特征在于:所述步骤1)为:将联苯单乙酮溶解于乙酸酐,滴加发烟硝酸,在20℃下搅拌反应12h,得混合物A。
6.根据权利要求1所述以联苯单乙酮硝化制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯的方法,其特征在于:其特征在于:所述步骤1)中,将沸石作为催化剂,加入溶解有联苯单乙酮用足量的有机溶剂中。
7.根据权利要求6所述以联苯单乙酮硝化制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯的方法,其特征在于:反应结束后,将沸石取出干燥,在马弗炉中550℃条件下焙烧4h并研磨,所得粉末能够用于催化4,4'-二溴联苯硝化反应。
8.根据权利要求6所述以联苯单乙酮硝化制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯的方法,其特征在于:所述沸石为β-40沸石。
9.根据权利要求1所述以联苯单乙酮硝化制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯的方法,其特征在于:所述步骤2)为:在混合物A中加入1..4~1.6倍量的去离子水和0.8~1.2倍量的二氯甲烷,继续搅拌20min后,静置分层,取下层有机相并依次用水、饱和Na2CO3溶液、水洗涤三次,将洗涤后的有机相用无水硫酸钠干燥24h,直至溶液澄清透明,旋转蒸发所余固体,即得。
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