CN112159336B - 一种高纯度的芳炔取代的腈类化合物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高纯度的芳炔取代的腈类化合物的制备方法，其特征在于，该方法为：在N2保护下，将式(1)化合物与式(2)化合物在碱性条件下进行亲核取代反应，直至反应完全，得到的反应液经萃取、分离后得到式(3)化合物，即芳炔取代的腈类化合物；其中：R为取代基，选自选自氢，氟，溴，氯，甲基，甲氧基或三氟甲基中的一种或几种；X为Cl，Br或I；式(2)化合物为短链或长链卤代烷烃。与现有技术相比，本发明成本低廉，反应产率较高，纯度高，反应条件更温和，反应时间更短，制备简单，适合工业化生产。

Description

一种高纯度的芳炔取代的腈类化合物的制备方法
技术领域
本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种高纯度的芳炔取代的腈类化合物的制备方法。
背景技术
芳炔取代的腈类化合物是一类重要的有机中间体，在有机合成化学，材料化学以及药物和农药领域都有着广泛应用。例如在药物化学领域，一些具有天然活性的杂环化合物都可以通过碳碳叁键与各种底物进行环加成反应来实现。此外，这类化合物中存在着容易发生官能团转化的基团氰基，可以方便地转变成多种衍生物，如羧酸、酰胺、胺或醛等。因此，亟需展开更多的研究来探索其合成方法及拓宽其应用。
合成芳炔取代的腈类化合物，目前已报道的合成方法较少。早在2002年报道了一种合成方法，如下式所示：
Figure BDA0002685497230000011
该路线原料不易得，反应时间长，不适合工业生产。
2016年报道了另一种合成方法，如下式所示：
Figure BDA0002685497230000012
该路线引入金属元素，工艺不易除去，总体成本高，不适合大规模工业生产。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种条件更温和，反应时间更短，成本更低，纯度更高的芳炔取代的腈类化合物的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高纯度的芳炔取代的腈类化合物的制备方法，该方法为：
在N2保护下，将式(1)化合物与式(2)化合物在碱性条件下进行亲核取代反应，直至反应完全，得到的反应液经萃取、分离后得到式(3)化合物，即芳炔取代的腈类化合物，如下式所示；
Figure BDA0002685497230000021
其中：
R为取代基，选自选自氢，氟，溴，氯，甲基，甲氧基或三氟甲基中的一种或几种；X为Cl，Br或I；
式(2)化合物为短链或长链卤代烷烃。
进一步地，该方法具体包括以下步骤：
(1)N2保护下，将碱与溶剂加热，得到混合液；
(2)在低温下，将式(1)化合物与溶剂加入到混合液中搅拌，得到混合物；
(3)在低温下，式(2)化合物与溶剂缓慢加入到混合物中，经反应得到反应液，再经萃取、分离后得到芳炔取代的腈类化合物。
进一步地，所述的式(1)化合物、式(2)化合物、碱的摩尔比为(1.0-1.1):1:(2.0-2.1)。
进一步地，所述的碱为NaH、KH或CaH2中的一种或几种。
进一步地，步骤(1)中所述的溶剂包括DMSO、NMP或DMF中的一种或几种；加热温度为50-60℃，时间为0.5-1h。
进一步地，步骤(2)具体包括以下步骤：
(2-1)将混合液降温至10℃，加入溶剂；
(2-2)继续降温至-10℃，再缓慢加入式(1)化合物；
(2-3)继续搅拌后得到混合物。
进一步地，步骤(2)中所述的溶剂包括DME、THF、DMI或DMPU中的一种或几种；所述的低温的温度为-10～10℃，所述的搅拌的时间为0.5-1h。
进一步地，步骤(3)中所述的溶剂包括DME、THF、DMI或DMPU中的一种或几种；所述的低温的温度为-10～-5℃，所述的反应的时间为4-6h。
进一步地，所述的萃取，采用萃取液进行，所述的萃取液包括甲基叔丁基醚和水，萃取液与反应液的体积比为(1-1.5):1，萃取次数为3-4次。
进一步地，所述的分离，采用洗脱剂在层析柱中进行洗脱分离提纯，洗脱剂为体积比(10-20):1的石油醚与乙酸乙酯，洗脱时间为3-5h。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明成本低廉，反应产率较高，纯度高，反应条件更温和，反应时间更短，制备简单，适合工业化生产；
(2)步骤1中，N2保护下，将碱与溶剂加热，其目的是有效形成有机碱，因为低温或常温不利于有机碱形成，进而有助于芳炔与腈类化合物发生亲核取代反应，提高反应收率；
(3)步骤2中，第一次降温是因为停止混合液中有机碱的形成反应，从而进行下一步炔类与腈类化合物反应；第二次降温是为了释放芳炔与腈类化合物反应放出的大量热量，避免出现飞温现象，也可以避免副产物的发生，提高反应收率。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
称取NaH(14.2g,2.0mol)置于500ml圆底烧瓶中，N2保护下缓慢加入DMSO(101g,7.4mol)，加毕后置于油浴锅中，并逐渐升温至55℃，搅拌40分钟，停止加热，冷却至室温。
降温至内温10℃，加入乙二醇二甲醚100g，继续降温至-10℃，缓慢滴加苯乙炔(18.9g,1.05mol)，加毕后继续搅拌1小时。
保持内温-10℃，缓慢滴加5-溴戊腈(31.9g,1.0mol)的乙二醇二甲醚(80g)溶液，搅拌反应4小时，GC监测反应完全。
反应结束后，用100g水将反应液淬灭，并搅拌0.5h，静置分层，用甲基叔丁基醚萃取水层3-4次，合并有机相并浓缩，使用石油醚：乙酸乙酯＝20:1为洗脱剂进行柱层析分离，最后得淡黄色油状液体22.6g(收率70％，纯度99.8％)。
ES/MS：m/z：184.25，[M-H]+。
1H NMR(500MHz，CDCl3):δ7.42(q，2H)，7.31(t，3H)，2.51(t，2H)，2.44(t，2H)，1.89(m，2H)，1.78(m，2H)。
13C NMR(125MHz，CDCl3):δ131.9，128.3，127.2，124.1，120.1，93.1，82.2，27.1，24.5，18.7，15.8。
实施例2
与实施例1不同之处在于，用相同摩尔数的5-碘戊腈代替5-溴戊腈，最终得到淡黄色油状液体19.6g(收率60％，纯度99.3％)。
实施例3
与实施例1不同之处在于，用相同摩尔数的5-氯戊腈代替5-溴戊腈，最终得到淡黄色油状液体18.9g(收率58％，纯度99.1％)。
实施例4
与实施例1不同之处在于，用相同摩尔数的3-溴丙腈代替5-溴戊腈，最终得到淡黄色油状液体20.6g(收率63％，纯度99.5％)。
实施例5
与实施例1不同之处在于，用相同摩尔数的对氟苯乙炔代替苯乙炔，最终得到淡黄色油状液体21.3g(收率65％，纯度99.6％)。
实施例6
与实施例1不同之处在于，用DMF代替DMSO，最终得到淡黄色油状液体19.9g(收率61％，纯度99.4％)。

Claims (7)

1.一种芳炔取代的腈类化合物的制备方法，其特征在于，该方法为：
在N2保护下，将式(1)化合物与式(2)化合物在碱性条件下进行亲核取代反应，直至反应完全，得到的反应液经萃取、分离后得到式(3)化合物，即芳炔取代的腈类化合物，如下式所示；
Figure FDA0003896117850000011
其中：
R为取代基，选自选自氢或氟；X为Cl，Br或I；
式(2)化合物为5-溴戊腈、5-碘戊腈、5-氯戊腈或3-溴丙腈；
该方法具体包括以下步骤：
(1)N2保护下，将碱与溶剂加热，得到混合液；所述的碱为NaH；所述的溶剂为DMSO或DMF；
(2)在低温下，将式(1)化合物与溶剂加入到混合液中搅拌，得到混合物，所述的低温的温度为-10～10℃，具体步骤为：
(2-1)将混合液降温至10℃，加入溶剂；所述的溶剂包括DME、THF、DMI或DMPU中的一种或几种；
(2-2)继续降温至-10℃，再缓慢加入式(1)化合物；
(2-3)继续搅拌后得到混合物；
(3)在低温下，式(2)化合物与溶剂缓慢加入到混合物中，经反应得到反应液，再经萃取、分离后得到芳炔取代的腈类化合物；所述的溶剂包括DME、THF、DMI或DMPU中的一种或几种；所述的低温的温度为-10～-5℃。
2.根据权利要求1所述的芳炔取代的腈类化合物的制备方法，其特征在于，所述的式(1)化合物、式(2)化合物、碱的摩尔比为(1.0-1.1):1:(2.0-2.1)。
3.根据权利要求1所述的芳炔取代的腈类化合物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的加热温度为50-60℃，时间为0.5-1h。
4.根据权利要求1所述的芳炔取代的腈类化合物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的搅拌的时间为0.5-1h。
5.根据权利要求1所述的芳炔取代的腈类化合物的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的反应的时间为4-6h。
6.根据权利要求1所述的芳炔取代的腈类化合物的制备方法，其特征在于，所述的萃取，采用萃取液进行，所述的萃取液包括甲基叔丁基醚和水，萃取液与反应液的体积比为(1-1.5):1，萃取次数为3-4次。
7.根据权利要求1所述的芳炔取代的腈类化合物的制备方法，其特征在于，所述的分离，采用洗脱剂在层析柱中进行洗脱分离提纯，洗脱剂为体积比(10-20):1的石油醚与乙酸乙酯，洗脱时间为3-5h。
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