CN114276251B - 一种合成硝基(杂)芳烃的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合成硝基(杂)芳烃的方法，属于有机合成领域。本发明方法以简单(杂)芳烃为起始原料，在硝化试剂、路易斯酸催化剂以及保护气体的作用下，在40‑100℃下于有机溶剂中搅拌反应，即可得到硝基(杂)芳烃。本发明方法具有原料廉价易得，反应条件温和，制备过程简单，化学选择性好，底物适用范围广，易于放大等优点，具有较大的应用潜力，为工业化生产奠定了良好的基础。
Description
技术领域
本发明属于有机合成领域，具体涉及一种合成硝基(杂)芳烃的方法。
背景技术
硝化反应(Nitration)是向有机化合物分子中引入硝基(-NO2)的过程。硝基作为合成化学中的转化基团，可以发生诸多转化，例如Henry反应、还原生成氨基、环加成反应、芳香亲核取代反应等([1]N.Ono,The Nitro Group in Organic Synthesis,John Wiley&Sons,2003)。芳烃硝化是硝化反应中研究最为成熟的，芳烃引入硝基的方法包括亲电芳烃硝化、氨基或者叠氮基团的氧化、金属催化的芳烃卤化物或者类卤化物与亚硝酸盐的交叉偶联反应、芳基硼酸和羧基的原位硝化、导向基条件下的芳烃位点选择性的硝基反应([2]Org.Biomol.Chem.,2013,11,2554-2566)。其中以亲电芳香硝化应用最为广泛，工业采用硝酸硫酸混合酸的方法产生亲电型硝基正离子[NO2 +]，从而实现简单芳烃的硝化，但是由于体系的强酸和强氧化性，化学选择性和官能团容忍性一直存在问题。
硝化试剂例如硝酸酯、硝基卤化物或硝鎓盐，该类试剂可以有效地避免无机酸的使用，但是通常需要严格无水的条件，而其中一些试剂对热敏感容易分解。在过去的七十年中，已经陆续的报道了多例基于氮杂环衍生的硝化试剂。例如Alfred Burger课题组于1954年报道了邻苯二甲酰亚胺和丁二酰亚胺衍生的硝化试剂，但是只研究了该类硝化试剂的光学性质，对于其转移硝化的能力没有进行系统的研究；H.E.Ungnade课题组于1965年报道了五元内酰胺衍生的硝化试剂，并对其热稳定性和光学性质进行了部分研究；George A.Olah课题组于1981年报道了两种硝化试剂，吡唑和吡啶衍生的硝化试剂在强路易斯酸三氟化硼或者强质子酸例如三氟磺酸催化的条件下可以实现简单芳烃的硝化([3]J.Org.Chem.,1981,2706)；Yong-Jin Yoon课题组于1999年报道了基于哒嗪衍生的N-NO2的构建方法，并提出该类试剂可以作为一种稳定的，可以高效地转移出NO2 +的试剂([4]J.Heterocycl.Chem.,1999,36,905)；Yan Zhang课题组于2012年报道了基于多取代苯酚去芳构化衍生的硝化试剂，由于该试剂以自由基对的形式存在，故转移硝化只能对富电子芳烃实现，对于缺电子芳烃，硝基自由基亲电活性不够，很难实现该类底物的硝化([5]Tetrahedron Lett.,2012,53,1592)；Dmitry Katayev课题组于2019年设计了基于糖精衍生的硝化试剂，并对其转移硝化的能力进行了研究。在六氟异丙醇作为溶剂的条件下，可以实现简单富电子芳烃，缺电子芳烃，杂环芳烃的高效硝化，具有非常好的官能团忍受度。通过自由基捕获实验，动力学同位素效应，以及过渡态模型研究，对该试剂转移芳烃硝化的过程进行了研究([6]Nat.Commun.2019,10,3410)。
尽管已经取得了显著的发展，但在反应效率、底物普适性和产物多样性等方面仍有很大的改进空间。因此发展高效、简洁的合成新方法，利用简单易得的原料合成硝基(杂)芳烃仍然是硝化反应领域的难点。
发明内容
为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种合成硝基(杂)芳烃的方法。该方法所用的原料廉价易得，反应条件温和，制备过程简单，化学选择性好，底物适用范围广，可以规模放大。
本发明提供的技术方案具体如下：
一种合成硝基(杂)芳烃的方法，包括以下步骤：
在保护气体氛围下，以简单(杂)芳烃A为起始原料，在新型硝化试剂B、路易斯酸催化剂C的作用下，在40-100℃下于有机溶剂D中搅拌反应至完全，反应结束后将反应物分离即可得到式I所示的硝基芳烃类化合物；
反应方程式如下：
R1、R2为芳基、杂环芳基、烷基、酯基、醛基、羧基、羟基、巯基、硅基、氨基、氰基、硝基、酰胺基、磺酰基、烷氧基、烯基、炔基、三氟甲基、三氟甲氧基、硫三氟甲基、卤素中的一种或几种；
x表示R1的个数，x为0、1、2、3、4、5；当x≥2时，不同取代位置的R1可以相同或不同；
y表示R2的个数，y为0、1、2、3；当y≥2时，不同取代位置的R2可以相同或不同。
进一步，所述简单(杂)芳烃A包括芳烃、杂环芳烃、萘、菲、芘、吡啶、吲哚、二苯并呋喃、苯并噻吩、噻吩、呋喃、苯并呋喃、喹啉；优选的，所述简单(杂)芳烃A为芳烃衍生物、苯并噻吩衍生物、噻吩衍生物、苯并呋喃衍生物。
进一步，所述硝化试剂B包括芳基、杂环芳基、烷基、酯基、醛基、羧基、羟基、巯基、硅基、氨基、氰基、硝基、酰胺基、磺酰基、烷氧基、烯基、炔基、卤素中的一种或几种取代的硝化试剂的衍生物；优选的，所述硝化试剂B为5-甲基-1,3二硝基吡唑。
进一步，所述路易斯酸催化剂C为Cu(OTf)2、Zn(OTf)2、Bi(OTf)3、Ce(OTf)3、In(OTf)3、Sc(OTf)3、Yb(OTf)3、Mg(ClO4)2、Zn(OAc)2、Cu(OAc)2、Fe(OAc)2、CuCl2、FeCl2、FeCl3、AlCl3、CeCl3、CuBr2、HCO2H、AcOH中的任意一种或几种。优选的，所述路易斯酸催化剂C为In(OTf)3、Yb(OTf)3。
进一步，所述有机溶剂D为甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、六氟异丙醇、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙醚、二甲基乙二醚、甲基叔丁基醚、1,4-二氧六烷、1,3-二氧六烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯仿、四氯化碳、C4-12的饱和烷烃、C3-12的氟代或者氯代烷烃、苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、乙腈、C3-12的饱和烷基腈中的任意一种或几种。优选的，所述有机溶剂D为乙腈和六氟异丙醇。
进一步，简单(杂)芳烃A、硝化试剂B、路易斯酸催化剂C的摩尔比为1:1～3:0～1。
进一步，所述保护气体选自氩气、氮气。优选的，所述保护气体为氩气。
进一步，所述反应的反应温度优选为80℃。
进一步，所述反应的反应时间为1-72h。优选的，所述反应的反应时间为16h。
进一步，所述反应物分离的方法为将反应混合物过滤、浓缩和柱层析纯化。所述过滤采用抽滤的方式，抽滤过程可使用砂芯漏斗在减压的条件下过滤。所述浓缩过程可采用减压蒸馏等方法，例如用旋转蒸发仪减压浓缩。
本发明的方法可以高效地制备硝基(杂)芳烃化合物，和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
i)本发明所涉及的主要原料简单(杂)芳烃、路易斯酸催化剂都为商品化试剂，且价格低廉、种类繁多；硝化试剂制备简单，只需一步反应即可得到；
ii)本发明采用的是亲电硝化反应，硝化试剂的活化只需要催化量的路易斯酸催化剂；
iii)本发明方法具有很好的底物适用范围和官能团兼容性；
iv)本发明方法可以模块化制备硝基(杂)芳烃，具有较大的应用潜力，为工业化生产奠定了良好的基础。
具体实施方式
下面通过实例对本发明给予进一步说明，值得注意的是，本发明不仅限于下述的实施例。
下述实施例中，5-甲基-1,3二硝基吡唑的合成按照参考文献的方法([7]Org.Lett.2020,22,2714-2719)。
实施例1：化合物I-1的制备
在氩气氛围下，向干燥并装有磁力搅拌子的反应管中加入萘(25.6mg，0.2mmol)、三氟甲磺酸镱(12.4mg，0.02mmol)、5-甲基-1,3二硝基吡唑(51.6mg，0.3mmol)和干燥的乙腈(1.0mL)，所得混合物于80℃反应16小时。反应结束后冷却至室温，混合物用硅藻土过滤，乙酸乙酯洗涤，减压蒸馏除去溶剂，柱层析分离纯化得化合物I-1(白色固体，94％产率)。1HNMR(400MHz,CDCl3):δ8.56(dd,J＝8.6,1.2Hz,1H),8.23(dd,J＝7.6,1.3Hz,1H),8.12(d,J＝8.2Hz,1H),7.96(dd,J＝8.2,1.4Hz,1H),7.72(ddd,J＝8.6,6.9,1.4Hz,1H),7.62(ddd,J＝8.2,6.8,1.2Hz,1H),7.54(t,J＝7.9Hz,1H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ146.73,134.80,134.47,129.58,128.74,127.48,125.26,124.27,124.14,123.25。
按照上述方法，将路易斯酸催化剂三氟甲磺酸镱换为三氟甲磺酸铜(7.2mg，0.02mmol)，得化合物I-1(白色固体，89％产率)。
按照上述方法，将路易斯酸催化剂三氟甲磺酸镱换为三氟甲磺酸钪(9.8mg，0.02mmol)，得化合物I-1(白色固体，81％产率)。
按照上述方法，将硝化试剂5-甲基-1,3二硝基吡唑换为1,4二硝基吡唑(37.9mg，0.24mmol)，得化合物I-1(白色固体，64％产率)。
按照上述方法，将硝化试剂5-甲基-1,3二硝基吡唑换为1,3二硝基吡唑(37.9mg，0.24mmol)，得化合物I-1(白色固体，42％产率)。
实施例2：化合物I-2的制备
操作步骤同实施例1，区别在于所使用的(杂)芳烃为胡椒环(24.4mg，0.2mmol)，得化合物I-2(黄色固体，84％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.89(dd,J＝8.6,2.3Hz,1H),7.66(d,J＝2.4Hz,1H),6.86(d,J＝8.6Hz,1H),6.14(s,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ153.27,148.36,143.03,120.04,107.70,104.62,103.18。
实施例3：化合物I-3的制备
操作步骤同实施例1，区别在于所使用的(杂)芳烃为1,4-苯并二恶烷(27.6mg，0.2mmol)，得化合物I-3(黄色固体，81％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.37–7.71(m,2H),6.92(d,J＝9.7Hz,1H),4.93–3.62(m,4H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ149.49,143.32,141.88,117.74,117.40,113.60,64.82,64.20。
实施例4：化合物I-4的制备
操作步骤同实施例1，区别在于所使用的(杂)芳烃为4-羟基苯甲酸(27.6mg，0.2mmol)，得化合物I-4(黄色固体，32％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ11.02(s,1H),9.07(d,J＝2.8Hz,1H),8.46(dd,J＝9.3,2.8Hz,1H),7.34(d,J＝9.3Hz,1H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ159.20,140.47,132.77,131.78,122.04,121.39。
实施例5：化合物I-5的制备
操作步骤同实施例1，区别在于所使用的(杂)芳烃为4-氟苯酚(22.4mg，0.2mmol)，得化合物I-5(黄色油状液体，30％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ9.91(s,1H),7.80(dd,J＝8.2,3.1Hz,1H),7.36(ddd,J＝9.2,7.2,3.1Hz,1H),7.16(dd,J＝9.2,4.6Hz,1H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ155.01(d,J＝243.5Hz),151.74(d,J＝2.0Hz),133.05,125.79(d,J＝23.9Hz),121.45(d,J＝7.6Hz),110.81(d,J＝27.3Hz)；19F NMR(376MHz,CDCl3):δ-120.72(ddd,J＝8.3,7.2,4.6Hz)。
实施例6：化合物I-6的制备
操作步骤同实施例1，区别在于所使用的(杂)芳烃为4-氯苯酚(25.7mg，0.2mmol)，得化合物I-6(黄色固体，63％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.41(s,1H),7.63(s,1H)；13CNMR(100MHz,CDCl3):δ145.21,128.96,62.62。
实施例7：化合物I-7的制备
操作步骤同实施例1，区别在于所使用的(杂)芳烃为4-溴苯酚(34.6mg，0.2mmol)，得化合物I-7(黄色液体，89％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ10.49(s,1H),8.26(d,J＝2.5Hz,1H),7.67(dd,J＝8.9,2.5Hz,1H),7.08(d,J＝9.0Hz,1H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ154.28,140.51,134.19,127.48,121.90,111.87。
实施例8：化合物I-8的制备
操作步骤同实施例1，区别在于所使用的(杂)芳烃为4-羟基苯甲酸甲酯(30.6mg，0.2mmol)，得化合物I-8(黄色固体，74％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ10.88(s,1H),8.81(d,J＝2.2Hz,1H),8.23(dd,J＝8.8,2.2Hz,1H),7.21(d,J＝8.8Hz,1H),3.94(s,3H)；13CNMR(100MHz,CDCl3):δ164.90,158.23,138.05,133.35,127.47,122.89,120.39,52.70。
实施例9：化合物I-9的制备
操作步骤同实施例1，区别在于所使用的(杂)芳烃为4-三氟甲基苯酚(32.4mg，0.2mmol)，得化合物I-9(黄色液体，41％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ10.78(s,1H),8.41(d,J＝2.3Hz,1H),7.82(dd,J＝8.8,2.3Hz,1H),7.30(d,J＝8.8Hz,1H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ157.29,133.85(q,J＝3.1Hz),133.22,125.75(q,J＝271.8Hz),123.23(q,J＝4.4Hz),122.81(q,J＝34.4Hz),121.34；19F NMR(376MHz,CDCl3):δ-62.44。
实施例10：化合物I-10的制备
操作步骤同实施例1，区别在于所使用的(杂)芳烃为4-硝基苯酚(27.8mg，0.2mmol)，得化合物I-10(黄色固体，50％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ11.02(s,1H),9.07(d,J＝2.8Hz,1H),8.46(dd,J＝9.3,2.8Hz,1H),7.34(d,J＝9.3Hz,1H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ159.20,140.47,132.77,131.78,122.04,121.39。
实施例11：化合物I-11的制备
操作步骤同实施例1，区别在于所使用的(杂)芳烃为(4-氯苯基)氨基甲酸甲酯(37.0mg，0.2mmol)，得化合物I-11(黄色固体，99％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ9.79(s,1H),8.57(d,J＝9.1Hz,1H),8.20(d,J＝2.5Hz,1H),7.59(dd,J＝9.2,2.5Hz,1H),3.83(s,3H)；13CNMR(100MHz,CDCl3):δ153.55,136.17,136.05,134.24,127.64,125.56,122.07,53.16；HRMS(ESI-TOF):calc’d for C8H7ClN2O4[M+Na+]252.9987,found 252.9986。
实施例12：化合物I-12的制备
操作步骤同实施例1，区别在于所使用的(杂)芳烃为N-(4-氯苯基)苯甲酰胺(46.2mg，0.2mmol)，得化合物I-12(黄色固体，93％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ11.27(s,1H),9.03(d,J＝9.1Hz,1H),8.28(d,J＝2.6Hz,1H),8.05–7.93(m,2H),7.81–7.59(m,2H),7.55(dd,J＝8.3,6.7Hz,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ165.87,136.72,136.32,134.21,133.85,133.04,129.29,128.66,127.53,125.67,123.55。
实施例13：化合物I-13的制备
操作步骤同实施例1，区别在于所使用的(杂)芳烃为N-(4-氯苯基)甲磺酰胺(41.0mg，0.2mmol)，得化合物I-13(黄色固体，54％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ9.64(s,1H),8.26(d,J＝2.5Hz,1H),7.87(d,J＝9.0Hz,1H),7.64(dd,J＝9.0,2.5Hz,1H),3.15(s,3H)；13CNMR(100MHz,CDCl3):δ136.65,136.45,133.03,129.29,126.36,121.10,41.09。
实施例14：化合物I-14的制备
操作步骤同实施例1，区别在于所使用的(杂)芳烃为N-(4-氯苯基)-4-甲基苯磺酰胺(56.2mg，0.2mmol)，得化合物I-14(黄色固体，61％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ9.72(s,1H),8.09(d,J＝2.5Hz,1H),7.83(d,J＝9.0Hz,1H),7.71(d,J＝8.4Hz,2H),7.54(dd,J＝9.0,2.5Hz,1H),7.27(d,J＝8.3Hz,2H),2.40(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ145.26,137.32,136.02,135.55,132.75,130.28,129.44,127.38,125.95,122.52,21.76。
实施例15：化合物I-15的制备
操作步骤同实施例1，区别在于所使用的(杂)芳烃为N-(4-氯苯基)新戊酰胺(42.2mg，0.2mmol)，得化合物I-15(黄色固体，47％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ6.86(s,1H),2.76(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ151.15,141.96,104.82,14.48；HRMS(ESI-TOF):calc’d for C4H4N4NaO4 +[M+Na+]195.0125,found 195.0128。
实施例16：化合物I-16的制备
操作步骤同实施例1，区别在于所使用的(杂)芳烃为N-(4-氯苯基)乙酰胺(34.0mg，0.2mmol)，得化合物I-16(黄色固体，99％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ10.24(s,1H),8.77(d,J＝9.1Hz,1H),8.20(d,J＝2.5Hz,1H),7.59(dd,J＝9.2,2.5Hz,1H),2.29(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ169.12,136.51,136.05,133.66,128.51,125.45,123.55,25.73。
实施例17：化合物I-17的制备
在氩气氛围下，向干燥并装有磁力搅拌子的反应管中加入甲苯(18.4mg，0.2mmol)、三氟甲磺酸铟(22.4mg,0.04mmol)、5-甲基-1,3二硝基吡唑(69.6mg,0.4mmol)和六氟异丙醇(0.4mL)，所得混合物于80℃反应16小时。反应结束后冷却至室温，混合物用硅藻土过滤，乙酸乙酯洗涤，减压蒸馏除去溶剂，柱层析分离纯化得化合物I-17(黄色油状液体，34％产率)、(黄色油状液体，27％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.11(d,J＝8.6Hz,2H),7.32(d,J＝8.3Hz,2H),2.46(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ146.29,146.08,129.94,123.66,21.74；1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.94(d,J＝8.6Hz,1H),7.49(td,J＝7.5,1.3Hz,1H),7.40–7.31(m,2H),2.58(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ149.34,133.61,133.09,132.83,126.96,124.69,20.47。
实施例18：化合物I-18的制备
操作步骤同实施例17，区别在于所使用的(杂)芳烃为三氟甲氧基苯(32.4mg，0.2mmol)，得化合物I-18(黄色油状液体，81％产率)、(黄色油状液体，16％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.30(d,J＝9.2Hz,2H),7.37(d,J＝8.7Hz,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ153.67,146.00,125.87,121.01,117.71(q,J＝260.1Hz)；19F NMR(376MHz,CDCl3):δ-57.89；1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.99(dd,J＝8.1,1.7Hz,1H),7.68(td,J＝7.9,1.7Hz,1H),7.56–7.42(m,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ142.91,141.44(q,J＝3.2Hz),134.40,127.75,126.07,123.37(q,J＝1.5Hz),117.75(q,J＝260.5Hz)；19F NMR(376MHz,CDCl3):δ-57.64(d,J＝1.4Hz)。
实施例19：化合物I-19的制备
操作步骤同实施例17，区别在于所使用的(杂)芳烃为三氟甲基苯硫醚(35.6mg，0.2mmol)，得化合物I-19(黄色油状液体，52％产率)、(黄色油状液体，37％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.28(d,J＝8.8Hz,2H),7.83(d,J＝8.8Hz,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ149.31,136.24,132.73,129.10(q,J＝308.9Hz),124.51；19F NMR(376MHz,CDCl3):δ-41.32；1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.12(dd,J＝8.1,1.5Hz,1H),7.84(d,J＝8.0Hz,1H),7.67(td,J＝7.8,1.5Hz,1H),7.55(td,J＝7.8,1.3Hz,1H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ149.16,133.86,132.50,129.56,128.9(q,J＝309Hz,124.37；19F NMR(376MHz,CDCl3):δ-41.22。
实施例20：化合物I-20的制备
操作步骤同实施例17，区别在于所使用的(杂)芳烃为苯甲酸甲酯(27.2mg，0.2mmol)，得化合物I-20(黄色油状液体，59％产率)、(黄色油状液体，21％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.86(t,J＝2.0Hz,1H),8.50–8.30(m,2H),7.65(t,J＝8.0Hz,1H),3.99(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ165.10,148.42,135.41,132.00,129.78,127.53,124.75,52.94；1HNMR(400MHz,CDCl3):δ7.95–7.89(m,1H),7.77–7.73(m,1H),7.68(td,J＝7.5,1.5Hz,1H),7.66–7.61(m,1H),3.93(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ166.04,148.42,133.06,131.91,130.01,127.75,124.08,53.43。
实施例21：化合物I-21的制备
操作步骤同实施例17，区别在于所使用的(杂)芳烃为三氟甲苯(29.2mg，0.2mmol)，得化合物I-21(黄色油状液体，31％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.49(d,J＝2.1Hz,1H),8.44(dd,J＝8.3,2.2Hz,1H),7.98(d,J＝7.7Hz,1H),7.75(t,J＝8.0Hz,1H)；13CNMR(100MHz,CDCl3):δ148.41,132.42(q,J＝34.0Hz),131.27(q,J＝3.4Hz),130.51,126.80,122.99(q,J＝272.6Hz),120.94(q,J＝4.1Hz)；19F NMR(376MHz,CDCl3):δ-63.00。
实施例22：化合物I-22的制备
操作步骤同实施例17，区别在于所使用的(杂)芳烃为氟苯(19.2mg，0.2mmol)，得化合物I-22(黄色油状液体，72％产率)、(黄色油状液体，15％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.27(dd,J＝9.2,4.6Hz,2H),7.21(dd,J＝9.3,7.7Hz,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ166.40(d,J＝257.9Hz),144.52,126.45(d,J＝10.0Hz),116.54(d,J＝23.8Hz)；1HNMR(400MHz,CDCl3):δ8.11–7.99(m,1H),7.65(tdd,J＝8.0,4.4,1.8Hz,1H),7.37–7.25(m,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ155.66(d,J＝264.8Hz),137.60,135.75(d,J＝8.7Hz),126.23(d,J＝2.9Hz),124.71(d,J＝4.4Hz),118.54(d,J＝20.7Hz)。
实施例23：化合物I-23的制备
操作步骤同实施例17，区别在于所使用的(杂)芳烃为氯苯(22.5mg，0.2mmol)，得化合物I-23(黄色油状液体，55％产率)、(黄色油状液体，39％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.18(d,J＝9.0Hz,2H),7.52(d,J＝9.0Hz,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ146.66,141.52,129.72,125.07；1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.87(dd,J＝8.2,1.5Hz,1H),7.70–7.51(m,2H),7.43(ddd,J＝8.6,6.7,2.1Hz,1H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ148.12,133.34,131.98,127.73,127.09,125.66。
实施例24：化合物I-24的制备
操作步骤同实施例17，区别在于所使用的(杂)芳烃为溴苯(31.4mg，0.2mmol)，得化合物I-24(黄色油状液体，53％产率)、(黄色油状液体，42％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.09(d,J＝8.9Hz,2H),7.68(d,J＝9.0Hz,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ147.12,132.73,130.09,125.11；1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.85(dd,J＝7.6,2.1Hz,1H),7.81–7.73(m,1H),7.52–7.40(m,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ135.23,133.35,128.39,125.75,114.63,114.61。
实施例25：化合物I-25的制备
操作步骤同实施例17，区别在于所使用的(杂)芳烃为碘苯(40.8mg，0.2mmol)，得化合物I-25(黄色固体，37％产率)、(黄色固体，36％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.19–7.70(m,4H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ147.92,138.81,125.00,102.83；1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.04(dd,J＝7.9,1.3Hz,1H),7.85(dd,J＝8.1,1.6Hz,1H),7.49(td,J＝7.8,1.3Hz,1H),7.36–7.00(m,1H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ153.17,142.04,133.52,129.19,125.56,86.33。
实施例26：化合物I-26的制备
操作步骤同实施例17，区别在于所使用的(杂)芳烃为2-甲基噻吩(19.6mg，0.2mmol)，得化合物I-26(黄色液体，30％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.75(d,J＝4.1Hz,1H),7.05–6.67(m,1H),2.54(d,J＝1.0Hz,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ149.30,129.27,125.60,16.37。
实施例27：化合物I-27的制备
操作步骤同实施例17，区别在于所使用的(杂)芳烃为5-硝基苯并噻吩(35.8mg，0.2mmol)，得化合物I-24(黄色固体，46％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ9.49(d,J＝2.2Hz,1H),8.89(s,1H),8.38(dd,J＝9.0,2.3Hz,1H),8.06(d,J＝8.9Hz,1H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ147.53,143.79,142.97,135.75,130.28,124.16,121.02,120.27；HRMS(ESI-TOF):calc’d for C8H4N2NaO4S+[M+Na+]246.9784,found 246.9780。
实施例28：化合物I-28的制备
操作步骤同实施例17，区别在于所使用的(杂)芳烃为苯并呋喃衍生物(51.0mg，0.2mmol)，得化合物I-28(黄色固体，41％产率)、(黄色固体，36％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.13–8.09(m,1H),8.07(s,1H),7.52(d,J＝1.0Hz,1H),4.02(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ158.84,152.99,150.26,131.58,128.62,112.40,110.55,109.09,53.13；HRMS(ESI-TOF):calc’d for C10H6BrNNaO5 +[M+Na+]321.9322,found 321.9317；1HNMR(400MHz,CDCl3):δ7.78(d,J＝8.9Hz,1H),7.73(d,J＝0.9Hz,1H),7.67(dd,J＝8.8,0.9Hz,1H),4.01(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ158.86,154.71,148.39,133.22,124.28,117.49,111.89,110.93,53.12；HRMS(ESI-TOF):calc’d for C10H6BrNNaO5 +[M+Na+]321.9322,found321.9323。
实施例29：化合物I-29的制备
在氩气氛围下，向干燥并装有磁力搅拌子的反应管中加入苯甲醚(21.6mg，0.2mmol，0.2mmol)、三氟甲磺酸铟(22.4mg,0.04mmol)、5-甲基-1,3二硝基吡唑(103.2mg,0.6mmol)和六氟异丙醇(0.4mL)，所得混合物于80℃反应16小时。反应结束后冷却至室温，混合物用硅藻土过滤，乙酸乙酯洗涤，减压蒸馏除去溶剂，柱层析分离纯化得化合物I-29(黄色固体，82％产率)，(黄色油状液体，27％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.74(d,J＝2.8Hz,1H),8.45(dd,J＝9.3,2.8Hz,1H),7.23(d,J＝9.3Hz,1H),4.10(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ157.44,140.34,139.04,129.29,122.09,113.73,57.61。
实施例30：化合物I-30的制备
操作步骤同实施例29，区别在于所使用的(杂)芳烃为2-甲基苯甲醚(24.4mg，0.2mmol)，得化合物I-30(黄色固体，73％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.52(d,J＝2.8Hz,1H),8.29(d,J＝2.8Hz,1H),3.99(s,3H),2.47(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ156.75,143.38,142.40,136.54,129.67,119.15,62.47,16.82；HRMS(ESI-FTMS):calc’dfor C8H7N2O5[M-H]211.0360,found 211.0366。
实施例31：化合物I-31的制备
操作步骤同实施例29，区别在于所使用的(杂)芳烃为邻苯二甲醚(27.6mg，0.2mmol)，得化合物I-31(黄色固体，89％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.34(s,2H),4.02(s,6H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ152.04,136.88,107.13,57.20。
实施例32：化合物I-32的制备
操作步骤同实施例29，区别在于所使用的(杂)芳烃为2,3-二甲氧基苯甲酸甲酯(39.2mg，0.2mmol)，得化合物I-32(黄色固体，99％产率)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.51(s,1H),4.03(s,3H),3.99(s,3H),3.91(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ162.21,155.18,150.24,138.32,135.35,124.82,109.28,62.51,57.27,53.93；HRMS(ESI-TOF):calc’d forC9H11N2O8 +[M+H+]287.0510,found 287.0511。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明保护的范围并不局限于此，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所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种合成硝基(杂)芳烃的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在保护气体E氛围下，以简单(杂)芳烃A为起始原料，在硝化试剂B、路易斯酸催化剂C的作用下，在40-100℃下于有机溶剂D中搅拌反应至完全，反应结束后将反应物分离得到单硝基或双硝基取代的(杂)芳烃类化合物；
其中，简单芳烃A的结构式为
上述结构式中，R1为甲基、甲氧基、三氟甲基、硫三氟甲基、羟基、羧基、硝基、卤素、酰胺基、磺酰基；x表示R1的个数，x为0、1、2、3、4、5；当x≥2时，不同取代位置的R1相同或不同；
杂芳烃A选自2-甲基噻吩、5-硝基苯并噻吩、苯并呋喃、1,4-苯并二恶烷、萘、胡椒环；
所述的保护气体E选自氩气、氮气；
所述的硝化试剂B选自5-甲基-1,3-二硝基吡唑、1,3-二硝基吡唑、1,4-二硝基吡唑；
所述的路易斯酸催化剂C选自三氟甲磺酸的镱、铜、钪、铟金属盐；
所述的有机溶剂D选自乙睛、六氟异丙醇。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：简单(杂)芳烃A、硝化试剂B、路易斯酸催化剂C的摩尔比为1:1～3:0.1～1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反应的反应时间为1-72h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反应物分离的方法为将反应混合物过滤、浓缩和柱层析纯化。
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