CN112679384B - 对氰基苯甲酸的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对氰基苯甲酸的制备方法，包括如下步骤：将氰基化试剂进行微波活化，得到活性氰基化试剂；将对氯苯甲酸盐溶于非质子溶剂中，然后加入所述活性氰基化试剂和无机碱进行搅拌下加热反应，发生对位的氯与氰基的置换反应，追踪至所述活性氰基化试剂反应完全，结束反应；减压蒸馏出所述非质子溶剂，然后加入水，调节pH至酸性，冷却析出产物，过滤得到对氰基苯甲酸粗品；对所述对氰基苯甲酸进行重结晶，干燥后得到对氰基苯甲酸产品。本发明方法反应快、收率高、安全性好。

Description

对氰基苯甲酸的制备方法

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及对氰基苯甲酸的制备方法。

背景技术

对氰基苯甲酸，别名对羧基苯甲腈，白色针状结晶；熔点219℃；溶于醇、醚、热水和热乙酸，能与热碱生成对苯二甲酸；是合成药物对羧基苄胺的重要中间体化合物，也可作为染料中间体。

常规制备对氰基苯甲酸的方法是由对氨基苯甲酸经重氮化、氰化而得，具体方法是：(1)在反应锅内加入盐酸和水，搅拌降温至0-5℃，滴加氨基苯甲酸(溶于液碱)与亚硝酸钠溶液的混合液，严格控制温度在0-5℃，析出黄色或桔色结晶，滴加完搅拌30min，再滴加液碱，温度不超过5℃，滴加完再搅拌10min；(2)将氰化钠溶于热水中，抽入氰化锅，搅拌下在40-50℃时滴加硫酸镍溶液，温度升至70-80℃，滴加时间1h左右，然后再滴加纯碱溶液，冷却至0-5℃，将重氮盐溶液逐步加入氰化钠溶液中，控制反应温度在0-5℃，在1-1.5h内滴加完毕，在5℃下放置1h，然后在1h内慢慢升温至90-110℃，于此温度下保温2h，反应液趁热压滤，以少量热水洗涤滤渣氰化钠，合并滤液与洗液，于50-60℃以15-30％的盐酸进行酸析，调节pH＝1.15，冷却至25℃压滤，冷却水洗涤液合并，加液碱调节pH呈碱性，并加硫酸亚铁处理后弃去，滤饼即为对氰基苯甲酸的粗品，经脱色、酸析得到精品。其反应式如下：

由此可见，常规由对氨基苯甲酸经重氮化、氰化的方法繁琐、复杂，且重氮化工艺为危险工艺，安全性较差，有必要开发一种简便的对氰基苯甲酸的制备方法。

发明内容

为了解决现有技术中制备对氰基苯甲酸惯常采用氨基重氮化、氰化工艺出现的制备过程繁琐复杂且安全性差的技术问题，而提供本发明另一种思路的对氰基苯甲酸的制备方法。本发明方法反应快、收率高、安全性好。

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

对氰基苯甲酸的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氰基化试剂进行微波活化，得到活性氰基化试剂；

(2)将对氯苯甲酸盐溶于非质子溶剂中，然后加入所述活性氰基化试剂和无机碱进行搅拌下加热反应，发生对位的氯与氰基的置换反应，追踪至所述活性氰基化试剂反应完全，结束反应；减压蒸馏出所述非质子溶剂，然后加入水，调节pH至酸性，冷却析出产物，过滤得到对氰基苯甲酸粗品；对所述对氰基苯甲酸进行重结晶，干燥后得到对氰基苯甲酸产品。

进一步地，所述氰基化试剂为氰化钾；所述对氯苯甲酸盐为对氯苯甲酸钾或对氯苯甲酸钠；所述无机碱为氢氧化钾。

进一步地，所述非质子溶剂为二甲基亚砜。

进一步地，所述微波活化的过程是将氰基化试剂置于微波炉中活化20min～30min，所述微波炉的功率为900W，频率为2450MHz。

进一步地，所述加热的温度为185℃～190℃。

进一步地，所述调节pH至酸性的pH值为2～3。

进一步地，所述冷却的温度为10℃～15℃。

进一步地，所述活性氰基化试剂、所述对氯苯甲酸盐、所述无机碱的摩尔比为1:(1～1.2):(0.05～0.12)；所述活性氰基化试剂在所述非质子溶剂中的浓度为1mol:(500～600)mL。

进一步地，加入所述水的量是所述非质子溶剂体积的0.6倍～0.7倍。

有益技术效果：

本发明方法中先将氰基化试剂氰化钾置于微波炉中进行一定频率下的活化，活化过程中氰化钾分子从一定频率下的微波中获得能量发生跃迁，微波的频率使氰化钾分子中氰基与钾的化学键发生断裂，从而使氰化钾分子处于亚稳态状态，此状态下的氰化钾分子极为活跃，而将活化后的氰化钾与对氯苯甲酸盐在高温下进行反应，一方面加热状态下的分子活动较为活跃；另一方面，微波可驱除吸附在氰化钾表面的水分子和二氧化碳等气体，使得氰化钾分子表面的孔隙暴露更多，提高了氰化钾的比表面积，进而提高了活性氰化钾对于对氯苯甲酸盐的吸附能力，使处于亚稳态的氰化钾在高温作用下与原材料对氯苯甲酸的有效碰撞频率大大提升，从而促进了苯环对位卤素原子与氰基化试剂的置换反应，从而使得反应速率加快，且产物收率较高，可达97wt％以上。本发明方法工艺简便、可控，三废少、环保，原材料易得，且成本低，产品收率高。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的数值不限制本发明的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

以下实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定；若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、或相关企业提出的标准要求进行。

实施例1

对氰基苯甲酸的制备方法，包括如下步骤：

(1)将1mol氰化钾置于微波炉中于频率2450MHz、功率900W下进行微波活化20min，得到活性氰化钾；

(2)将1.08mol对氯苯甲酸钾溶于550mL二甲基亚砜中，然后加入上述1mol活性氰化钾和0.1mol KOH在185℃、搅拌下进行加热反应，发生对位的氯与氰基的置换反应，4h后追踪到氰化钾反应完全，结束反应；减压蒸馏出480mL的二甲基亚砜，然后冷却至30℃加入350mL水，加入盐酸溶液，调节pH至2.5，冷却至10℃～15℃时析出产物，过滤后得到对氰基苯甲酸粗品，对粗品进行重结晶，干燥后得到对氰基苯甲酸产品145g，液相色谱外标纯度为98.9％，收率为97.5wt％。

对本实施例的产品对氰基苯甲酸进行熔点测试，结果为218.5℃～219.2℃(219℃～221℃lit.)。

实施例2

对氰基苯甲酸的制备方法，包括如下步骤：

(1)将1mol氰化钾置于微波炉中于频率2450MHZ、功率900W下进行微波活化30min，得到活性氰化钾；

(2)将1.05mol对氯苯甲酸钠溶于500mL二甲基亚砜中，然后加入上述1mol活性氰化钾和0.07mol KOH在188℃、搅拌下进行加热反应，发生对位的氯与氰基的置换反应，追踪到氰化钾反应完全，结束反应；减压蒸馏出460mL的二甲基亚砜，然后冷却至30℃加入300mL水，加入盐酸溶液，调节pH至3，冷却至10℃～15℃时析出产物，过滤后得到对氰基苯甲酸粗品，对粗品进行重结晶，干燥后得到对氰基苯甲酸产品146g，液相色谱外标纯度为99％，收率为98.3wt％。

对本实施例的产品对氰基苯甲酸进行熔点测试，结果为219.1℃～220℃(219℃～221℃lit.)。

实施例3

对氰基苯甲酸的制备方法，包括如下步骤：

(1)将1mol氰化钾置于微波炉中于频率2450MHZ、功率900W下进行微波活化25min，得到活性氰化钾；

(2)将1.1mol对氯苯甲酸钾溶于600mL二甲基亚砜中，然后加入上述1mol活性氰化钾和0.12mol KOH在190℃、搅拌下进行加热反应，发生对位的氯与氰基的置换反应，追踪到氰化钾反应完全，结束反应；减压蒸馏出550mL的二甲基亚砜，然后冷却至30℃加入400mL水，加入盐酸溶液，调节pH至2，冷却至10℃～15℃时析出产物，过滤后得到对氰基苯甲酸粗品，对粗品进行重结晶，干燥后得到对氰基苯甲酸产品146g，液相色谱外标纯度为98.7％，收率为98wt％。

对本实施例的产品对氰基苯甲酸进行熔点测试，结果为218.9℃～220.2℃(219℃～221℃lit.)。

对比例1

本对比例与实施例1的方法相同，不同之处在于，未进行步骤(1)氰化钾的活化，而是将对氯苯甲酸钾溶于二甲基亚砜中，加入氰化钾与KOH，反应在微波下进行加热，追踪到氰化钾反应不完全，本对比例中对氰基苯甲酸的收率不超过25wt％。

本发明方法中由于氰化钾具有碱性，遇酸会释放HCN剧毒物，安全性较低，另外选择的对氯苯甲酸盐由于具有负离子，能够有效与苯环共轭，有利于进行置换反应，从反应过程的安全性和反应本身考虑，采用对氯苯甲酸盐。二甲基亚砜的沸点为189℃与本发明的反应温度较为契合，可使得对位氯与氰基的置换反应较为快速的发生。而且氰化钠在二甲基亚砜中的溶解性不佳，大大降低产物收率，本发明中采用氰化钾，其在二甲基亚砜中溶解性较好，又经过微波活化后具有较高的活性，有利于置换反应的进行，从而获得高收率产品。

本发明方法是苯甲酸的对位卤素与氰基化试剂中的氰基的置换反应，区别于苯甲酸的间位卤素与氰基化试剂中的氰基的置换反应，因为苯甲酸的间位与邻对为的性质不同，由于羧基的吸电子作用使得苯环的邻对位电子密度相对于间位要低许多，所以间位活性相对于邻对位活性较高，因此在间位能发生与氰基化试剂于微波条件下的置换反应，但是替换为邻对位原材料与氰基化试剂于微波条件发生反应的效率就大大降低了。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.对氰基苯甲酸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将氰化钾进行微波活化，得到活性氰化钾；

(2)将对氯苯甲酸盐溶于非质子溶剂中，然后加入所述活性氰化钾和无机碱进行搅拌下加热反应，追踪至所述活性氰化钾反应完全，结束反应；减压蒸馏出所述非质子溶剂，然后加入水，调节pH至酸性，冷却析出产物，过滤得到对氰基苯甲酸粗品；对所述对氰基苯甲酸进行重结晶，干燥后得到对氰基苯甲酸产品。

2.根据权利要求1所述的对氰基苯甲酸的制备方法，其特征在于，所述对氯苯甲酸盐为对氯苯甲酸钾或对氯苯甲酸钠；所述无机碱为氢氧化钾。

3.根据权利要求1所述的对氰基苯甲酸的制备方法，其特征在于，所述非质子溶剂为二甲基亚砜。

4.根据权利要求1所述的对氰基苯甲酸的制备方法，其特征在于，所述微波活化的过程是将氰化钾置于微波炉中活化20min～30min，所述微波炉的功率为900W，频率为2450MHz。

5.根据权利要求1所述的对氰基苯甲酸的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为185℃～190℃。

6.根据权利要求1所述的对氰基苯甲酸的制备方法，其特征在于，所述调节pH至酸性的pH值为2～3。

7.根据权利要求1所述的对氰基苯甲酸的制备方法，其特征在于，所述冷却的温度为10℃～15℃。

8.根据权利要求1所述的对氰基苯甲酸的制备方法，其特征在于，所述活性氰化钾、所述对氯苯甲酸盐、所述无机碱的摩尔比为1:(1～1.2):(0.05～0.12)；所述活性氰化钾在所述非质子溶剂中的浓度为1mol:(500～600)mL。

9.根据权利要求1所述的对氰基苯甲酸的制备方法，其特征在于，加入所述水的量是所述非质子溶剂体积的0.6倍～0.7倍。