CN107382771A - 芳香腈类化合物的合成方法 - Google Patents

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王金
胡晓
王文玲
耿荣庆
邱琼
邵锦
金文彬
严燚宇
翟玉琳
朱晓铭
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    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00—Preparation of carboxylic acid nitriles

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  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

本发明涉及芳香腈类化合物的合成方法，是以苯甲醛或苯环上取代的苯甲醛衍生物为原料，在单质碘的催化下，与氨水在常温下反应，加入硫代硫酸钠除去过量的碘，加入纯水，用萃取剂萃取，产物再用无水硫酸钠作干燥剂干燥，最后用旋转蒸发仪器旋转干燥溶剂，即得产物。该方法反应条件温和，无需使用金属催化剂，操作简便易行，广泛的底物适应性等优点，可制备苯环上不同取代基的芳香腈类化合物。

Description

芳香腈类化合物的合成方法
技术领域
本发明涉及芳香腈类化合物的制备方法。
背景技术
芳香腈类化合物是苯环上含氰基（CN）的一类重要有机化合物，氰基可以较为方便地进行各种官能团的转化，常应用于合成芳香胺，芳香酸，芳香杂环类化合物，其中苯甲腈类化合物被广泛的应用于制备高分子材料、药物和染料。目前关于腈类化合物的传统合成路线主要有1.卤代烷氰化法，2.氨氧化法，3.羧基腈化法，4.醛基腈化法，5.电解合成法，6.乙腈加成法，7.丙烯腈法，8.重氮化法。但是这些方法都存在着一些弊端，例如剧毒的氰基化试剂（CuCN、NaCN、KCN）、高温高压反应、收率较低、官能团兼容性差、对设备的要求高以及催化剂稳定性和活性差等。因此，亟需寻找一种反应条件温和、环境友好、操作简便易行的制备芳香腈类化合物的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种芳香腈类化合物的合成方法，具有反应条件温和的特点。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种芳香腈类化合物的合成方法，以苯甲醛或苯环上取代的苯甲醛衍生物为原料，在单质碘的催化下，与氨水在常温下反应制得芳香腈类化合物。
进一步地，以苯环上取代的苯甲醛衍生物为原料时，反应式表示为：
，
其中，R是苯环上除反应位点外的一个或多个取代基，选自硝基、羟基、二甲氮基、卤素原子、甲基和甲氧基中的一种。
进一步地，上述方法包括步骤：（1）将原料溶于有机溶剂中，然后加I2到反应体系中；（2）加氨水到反应体系，常温下搅拌直至反应完成；（3）加入硫代硫酸钠除去过量的碘，经萃取、干燥后得到产物。优选地，所述有机溶剂选自四氢呋喃、乙腈、丙酮和DMF中的一种。
进一步地，步骤（2）中，加氨水过程中，点TLC板检验反应是否进行完全。
进一步地，步骤（3）中，除去过量的碘后，加入纯水，用萃取剂萃取，产物再用无水硫酸钠作干燥剂干燥，最后用旋转蒸发仪器旋转干燥溶剂，即得产物。优选地，所述萃取剂选自二氯甲烷、乙酸乙酯、氯仿和石油醚中的一种。
本发明提供的方法，反应条件温和，室温反应即可，收率90%以上。其次，该方法未使用金属催化剂，以芳香醛为原料，廉价易得的碘和氨水为反应试剂，一步法制备芳香腈，反应后处理简单，产品易纯化。
具体实施方式
制备方法
现有技术中，芳香腈类化合物的合成过程中存在的操作复杂、反应条件苛刻、对设备要求高、收率低等技术缺陷。基于此，本发明一种典型的实施方式提供的芳香腈类化合物的合成方法，是以苯甲醛或苯环上取代的苯甲醛衍生物为原料，在单质碘的催化下，与氨水在常温下反应制得芳香腈类化合物。
以上实施方式提出了一种简便高效制备芳香腈类化合物的合成方法。该方法反应条件温和，无需使用金属催化剂，操作简便易行，广泛的底物适应性等优点，可制备苯环上不同取代基的芳香腈类化合物。
在一种优选的实施方式中，以苯环上取代的苯甲醛衍生物为原料时，反应式表示为：
，
其中，R是苯环上除反应位点外的一个或多个取代基，选自硝基、羟基、二甲氮基、卤素原子、甲基和甲氧基中的一种。上述取代基相对于反应位点的位置可以是邻位、对位或间位。
在一种相对具体的实施方式中，上述方法包括步骤：（1）将原料溶于有机溶剂中，然后加I2到反应体系中；（2）加氨水到反应体系，常温下搅拌直至反应完成；（3）加入硫代硫酸钠除去过量的碘，经萃取、干燥后得到产物。所述有机溶剂优选自四氢呋喃、乙腈、丙酮和DMF中的一种。
在优选的实施方式中，步骤（2）中，加氨水过程中，点TLC板（薄层色谱硅胶板）检验反应是否进行完全。
在优选的实施方式中，步骤（3）中，除去过量的碘后，加入纯水，用萃取剂萃取，产物再用无水硫酸钠作干燥剂干燥，最后用旋转蒸发仪器旋转干燥溶剂，即得产物。所述萃取剂优选自二氯甲烷、乙酸乙酯、氯仿和石油醚中的一种。
实施例
本发明提供以下实施例，通过实施例对本发明要保护的技术方案和技术效果作进一步清楚、完整的说明。
实施例1：苯甲腈的合成
加料顺序：在100 mL圆底烧瓶中，使0.128 g苯甲醛溶于THF（四氢呋喃）中，加人I2到反应体系中，反应体系呈红棕色。随后加入氨水0.8 mL，常温下，一边搅拌一边反应10 min后，TLC点板监测反应。再加入氨水0.8 mL，反应半小时，反应体系呈橙红色，不断加氨水到反应体系中，直到TLC检测反应完成，向圆底烧瓶内加入硫代硫酸钠除去过量的碘，加入纯水，用石油醚萃取，产物再用Na2SO4（无水硫酸钠）作干燥剂，最后用用旋转蒸发仪器旋转干燥溶剂，即可得产物，产率99％。1H NMR（400MHz, Chloroform-d) δ7.51（m, 2H）δ7.44（m, 2H）δ7.54（m, 1H）.MS: m/z =104(M++H)。
实施例2：间硝基苯甲腈的合成
加料顺序：在100 mL圆底烧瓶中，使0.153 g间硝基苯甲醛溶于乙腈中，加人I2到反应体系中，反应体系呈红棕色。随后加入氨水0.8 mL，常温下，一边搅拌一边反应10 min后，点板来检验反应是否进行完全。再加入氨水0.8 mL，反应半小时，反应体系呈橙红色，不断加氨水到反应体系中，直到TLC检测反应完成，向圆底烧瓶内加入Na2S2O3(硫代硫酸钠)除去过量的I2（碘），加入纯水，用乙酸乙酯萃取，产物再用Na2SO4（无水硫酸钠）作干燥剂，最后用旋转蒸发仪器旋转干燥溶剂，即可得产物，产率99％。1H NMR (400 MHz, Chloroform-d) δ8.55 – 8.54 (m, 1H), 8.50-8.47 (m, 1H),8.02-7.99(m, 1H), 7.77-7.73 (m, 1H).13C NMR (100 MHz, Chloroform-d) δ 137.6, 130.6, 127.5, 127.2, 116.5(CN),114.2.MS: m/z =149(M++H)。
实施例3：对硝基苯甲腈的合成
加料顺序：在100 mL圆底烧瓶中，使0.153 g间硝基苯甲醛溶于THF（四氢呋喃）中，加人I2（碘）到反应体系中，反应体系呈红棕色。随后加入氨水0.8 mL，常温下，一边搅拌一边反应10 min后，点TLC板来检验反应是否进行完全。再加入氨水0.8 mL，反应半小时，反应体系呈橘黄色，不断加氨水到反应体系中，直到TLC检测反应完成，向圆底烧瓶内加入Na2S2O3(硫代硫酸钠)除去过量的碘，加入纯水，用CH2Cl2（二氯甲烷）萃取，产物再用Na2SO4（无水硫酸钠）作干燥剂，最后用用旋转蒸发仪器旋转干燥溶剂，即可得产物，产率99％。1H NMR ( 400MHz, Chloroform-d) δ 8.38 – 8.35 (m, 2H), 7.90 – 7.88 (m, 2H). 13C NMR (100MHz, Chloroform-d) δ 133.5, 128.6, 124.3, 123.9, 118.4(CN), 116.8. MS: m/z =149(M++H)。
实施例4：对羟基苯甲腈的合成
加料顺序：在100 mL圆底烧瓶中，使0.249 g对硝基苯甲醛溶于丙酮中，加人I2（碘）到反应体系中，反应体系呈红棕色。随后加入氨水0.8 mL，常温下，边搅拌边反应10 min后，点TLC板来检验反应是否进行完全。再加入氨水0.8 mL，反应半小时，反应体系呈橙红色，不断加氨水到反应体系中，直到TLC检测反应完成，向圆底烧瓶内加入Na2S2O3(硫代硫酸钠)除去过量的I2（碘），加入纯水，用CH2Cl2（二氯甲烷）萃取，产物再用Na2SO4（无水硫酸钠）作干燥剂，最后用用旋转蒸发仪器旋干溶剂，即可得产物，产率99％。1H NMR (400 MHz,Chloroform-d) δ 7.55– 7.53 (m, 2H), 6.92 – 6.90 (m, 2H), 3.47 (s, 1H, OH).13CNMR (100 MHz, Chloroform-d) δ 160.0 (C-OH), 134.6, 134.2, 118.3(CN), 115.4,109.4.MS: m/z =120(M++H)。
实施例5：对二甲氨基苯甲腈的合成
加料顺序：在100 mL圆底烧瓶中，使0.151 g对二甲氨基苯甲醛溶于DMF中，加人I2到反应体系中，反应体系呈红棕色。随后加入氨水0.8 mL，常温下，一边搅拌一边反应10 min后，点TLC板来检验反应是否进行完全。再加入氨水0.8 mL，反应半小时，反应体系呈橙红色，不断加氨水到反应体系中，直到TLC检测反应完成，向圆底烧瓶内加入Na2S2O3(硫代硫酸钠)除去过量的I2（碘），加入纯水，用氯仿萃取，产物再用Na2SO4（无水硫酸钠）作干燥剂，最后用用旋转蒸发仪器旋干溶剂，即可得产物，产率99％。1H NMR (400 MHz, Chloroform-d) δ7.74- 7.72 (m, 2H), 7.46-7.44 (m, 2H), 3.08 (s, 3H, CH3), 3.03 (s, 3H, CH3).13CNMR (100 MHz, Chloroform-d) δ 152.5 (C-N), 133.4(2C), 120.8(CN), 111.5(2C),97.3, 40.1 (NCH3).MS: m/z =147 (M++H)。
实施例6：对氯苯甲腈的合成
加料顺序：在100 mL圆底烧瓶中，使0.355 g 2，4–二氯苯甲醛溶于THF（四氢呋喃）中，加人I2到反应体系中，反应体系呈红棕色。随后加入氨水0.8 mL，常温下，边搅拌边反应10min后，点板来检验反应是否进行完全。再加入氨水0.8 mL，反应半小时，反应体系呈橙红色，不断加氨水到反应体系中，直到TLC检测反应完成，向圆底烧瓶内加入Na2S2O3(硫代硫酸钠)除去过量的I2（碘），加入纯水，用石油醚萃取，产物再用Na2SO4（无水硫酸钠）作干燥剂，最后用用旋转蒸发仪器旋转干燥溶剂，即可得产物，产率99％。1H NMR (400 MHz,Chloroform-d) δ 7.62-7.60 (m, 2H), 7.49-7.48 (m, 2H).13C NMR (100 MHz,Chloroform-d) δ 139.6, 133.4(2C), 129.7(2C), 118.0(CN), 110.8.MS: m/z =138(M++H)。
实施例7：对甲基苯甲腈的合成
加料顺序：在100 mL圆底烧瓶中，使0.120 g对甲基苯甲醛溶于丙酮中，加人I2（碘）到反应体系中，反应体系呈红棕色。随后加入氨水0.8 mL，常温下，边搅拌边反应10 min后，点TLC板来检验反应是否进行完全。再加入氨水0.8 mL，反应半小时，反应体系呈橙红色，不断加氨水到反应体系中，直到TLC检测反应完成，向圆底烧瓶内加入Na2S2O3(硫代硫酸钠)除去过量的I2（碘），加入纯水，用乙酸乙酯萃取，产物再用Na2SO4（无水硫酸钠）作干燥剂，最后用用旋转蒸发仪器旋干溶剂，即可得产物，产率96％。1H NMR (400 MHz, Chloroform-d) δ7.57 (d, J = 8.1 Hz, 2H), 7.30(d, J = 7.9 Hz, 2H), 2.45 (s, 3H).13C NMR (100MHz, Chloroform-d) δ143.7, 132.0, 129.8, 119.1, 109.3, 21.8. MS: m/z =118(M++H)。
实施例8：对甲氧基苯甲腈的合成
加料顺序：在100 mL圆底烧瓶中，使0.136 g对甲基苯甲醛溶于THF（四氢呋喃）中，加人I2（碘）到反应体系中，反应体系呈红棕色。随后加入氨水0.8 mL，常温下，边搅拌边反应10min后，点TLC板来检验反应是否进行完全。再加入氨水0.8 mL，反应半小时，反应体系呈橙红色，不断加氨水到反应体系中，直到TLC检测反应完成，向圆底烧瓶内加入Na2S2O3(硫代硫酸钠)除去过量的I2（碘），加入纯水，用石油醚萃取，产物再用Na2SO4（无水硫酸钠）作干燥剂，最后用用旋转蒸发仪器旋干溶剂，即可得产物，产率98％。1H NMR (400 MHz,Chloroform-d) δ7.58 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 6.95(d, J = 8.9 Hz, 2H), 3.86 (s,3H).13C NMR (100 MHz, Chloroform-d) δ162.8, 133.9, 119.2, 114.7, 103.9, 55.5.MS: m/z =134(M++H)。
本发明要求保护的范围不限于以上具体实施实施例，对于本领域技术人员而言，本发明可以有多种变形和更改，凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种芳香腈类化合物的合成方法，其特征在于：以苯甲醛或苯环上取代的苯甲醛衍生物为原料，在单质碘的催化下，与氨水在常温下反应制得芳香腈类化合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以苯环上取代的苯甲醛衍生物为原料时，反应式表示为：
，
其中，R是苯环上除反应位点外的一个或多个取代基，选自硝基、羟基、二甲氮基、卤素原子、甲基和甲氧基中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括步骤：（1）将原料溶于有机溶剂中，然后加I2到反应体系中；（2）加氨水到反应体系，常温下搅拌直至反应完成；（3）加入硫代硫酸钠除去过量的碘，经萃取、干燥后得到产物。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述有机溶剂选自四氢呋喃、乙腈、丙酮和DMF中的一种。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤（2）中，加氨水过程中，点TLC板检验反应是否进行完全。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于：步骤（3）中，除去过量的碘后，加入纯水，用萃取剂萃取，产物再用无水硫酸钠作干燥剂干燥，最后用旋转蒸发仪器旋转干燥溶剂，即得产物。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述萃取剂选自二氯甲烷、乙酸乙酯、氯仿和石油醚中的一种。
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