CN1861606A - 6′－硝基吲哚啉苯并螺噻喃的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了6′－硝基吲哚啉苯并螺噻喃的制备方法，取5－硝基硫代水杨醛和碘化1，2，3，3－四甲基吲哚啉溶于无水乙醇中，以六氢吡啶作催化剂，在80℃－85℃下回流反应2h－4h，浓缩抽滤，干燥，得到6′－硝基吲哚啉苯并螺噻喃。本发明操作简单，制备成本较低，适于工业化批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及6’-硝基吲哚啉苯并螺噻喃的制备方法。
背景技术
Hirshberg第一次提出光致变色的科学意义后，光致变色研究才脱离以前的无目的、随意性。光致变色材料的特异性能给光致变色化合物带来了广阔、重要的应用前景，如光信息记录材料、分子导线、分子开关等。
具有实际应用前景的有机光致变色材料最重要的特性一是成色体必须有足够的热稳定性，二是光致变色化合物的耐疲劳性。目前，对光致变色的研究大都集中在二芳基乙烯、俘精酸酐、螺吡喃、螺噁嗪、偶氮类以及相关的杂环化合物上，同时也在继续探索和发现新的光致变色体系。螺噻喃类化合物就是一种新型的相关的杂环化合物。
以往文献所报道的合成螺噻喃的方法条件比较苛刻且成本较高，不易进行实际的工业操作，本发明经过不断的研究和改进，现提出一条操作简单易行的方法，为批量生产提供基础。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供6’-硝基吲哚啉苯并螺噻喃的制备方法，该方法操作简单，制备成本较低。
本发明所合成的产物为6’-硝基吲哚啉苯并螺噻喃，其结构如下所示：
本发明提供的技术方案是：6’-硝基吲哚啉苯并螺噻喃的制备方法，取5-硝基硫代水杨醛和碘化1，2，3，3-四甲基吲哚啉溶于无水乙醇中，以六氢吡啶作催化剂，80℃-85℃下回流反应2h-4h，浓缩抽滤，干燥，得到6’-硝基吲哚啉苯并螺噻喃。反应式如下所示：
上述5-硝基硫代水杨醛可由下法制得：将5-硝基水杨醛溶于无水乙醇，然后搅拌下，在5ml蒸馏水中加入4.5g-5.0g Na2S·9H2O，反应0.5h-1h，抽滤，向其中加入10ml-15ml 1mol/L NaOH的水溶液，冰水浴条件下反应2h-3h，用盐酸调pH值至4-4.5，在2℃-5℃陈化8h-10h后抽滤，干燥，得到5-硝基硫代水杨醛。
上述碘化1，2，3，3-四甲基吲哚啉可由下法制得：在搅拌下，按1∶1(摩尔比)的比例，将3-甲基-2-丁酮加到苯肼中，在80℃-85℃下回流反应4h-5h，分液，弃去水层，油层用无水MgSO4干燥，得到苯腙；向上述所得的苯腙加入25ml-35ml冰醋酸，90℃反应3h-4h，升温到150℃，蒸除溶剂，冷却至室温，用饱和NaCO3溶液中和反应液至pH6-pH7，分离水相和有机相，水相用乙醚萃取，萃取液与有机相合并，用无水MgSO4干燥，常压蒸馏，收集溶剂，再减压蒸馏收集85-90℃/0.25Kpa的馏分，得到淡黄色油状液体3H吲哚；在80℃-82℃下向上述制得的3H吲哚中加入4ml-5mlCH3I回流1h-1.5h，收集固体并用无水乙醇洗涤、干燥、重结晶，得碘化1，2，3，3-四甲基吲哚啉。
本发明操作简单，制备成本较低，适于工业化批量生产。
具体实施方式
本发明可按下述步骤进行：
1.制备吲哚衍生物(I)
本实验采用Fischer吲哚合成法，Fischer吲哚合成法是合成3，3-二甲基吲哚衍生物的简便方法。先有相应的苯肼与酮作用生成苯腙，再在酸的作用下经重排、脱氮、环化成吲哚环。其反应机理如下：
具体合成步骤如下：
在搅拌的情况下将3-甲基-2-丁酮加到新蒸的苯肼中，反应为放热反应。在油浴80℃-85℃下，加热回流。反应过程中溶液由橘黄色变成橘红色，并有水相分出。反应后，分液，弃去水层，油层用无水MgSO4干燥，得到粗制的苯腙。
向上述所得的苯腙加入冰醋酸，溶液变得非常粘稠，呈浅黄色，继续搅拌，在90℃水浴上反应3-4小时，溶液最终变成红棕色。升温到150℃，蒸除大部分溶剂。冷却至室温，用饱和NaCO3溶液中和反应液。会有大量的气体产生，故应缓慢滴加并不断搅拌，至pH6-pH7为止。分离水相和有机相。水相用乙醚萃取，萃取液与有机相合并，用无水MgSO4干燥。常压蒸馏，收集溶剂，再减压蒸馏收集85-90℃/0.25Kpa的馏分，得到淡黄色油状液体，此为3H吲哚。
在80℃-82℃下向上述制得的3H吲哚中加入CH3I回流1h-1.5h。碘甲烷加入后，溶液由浅黄色立即变为红色，并逐渐出现固体，为吲哚碘盐。反应到最后，固体结块。反应结束后，将固体捣碎取出，用无水乙醇洗涤、干燥、重结晶，得近似于无色的晶体。
2.制备5-硝基硫代水杨醛(II)
在以往的报道中5-硝基硫代水杨醛由固体Na2S2与5-硝基水杨醛反应制得。但是固体二硫化钠是通过硫化钠法制备，即在不含氧、干燥的氮气流中，在温度为500℃和高真空下，于硬质玻璃管中进行熔融反应，熔融物冷却后即得到二硫化钠。纯二硫化钠具有很强的吸湿性；同时易于分解，所以对合成5-硝基硫代水杨醛产生了不利影响，进而影响了大量合成螺噻喃。本发明对此进行了深入研究，用新制备的二硫化钠水溶液代替固体二硫化钠与5-硝基水杨醛反应，经过不断的改进，用所制得的5-硝基硫代水杨醛合成的螺噻喃变色性能与文献报道十分吻合，且5-硝基硫代水杨醛的产率也接近于文献报道，从而降低了生产成本，使将来批量生产螺噻喃成为可能。具体如下：
2.15-硝基水杨醛的制备
首先准备冰盐浴(冰∶盐约为3∶1)，温度约为-20℃。取邻氯苯甲醛于250ml三口瓶中，冰盐浴中冷却后，在强烈搅拌下向其中慢慢滴加浓硫酸，此时反应液变为淡黄色。继续向其中加入混酸(10ml发烟硝酸+14ml浓硫酸)，反应液慢慢变为深红色。保持温度反应3h。将反应液慢慢倒入装有冰块的烧杯中，同时搅拌，有大量黄色沉淀生成。抽滤，干燥，得到淡黄色固体。用无水乙醇重结晶后得到近似于白色的5-硝基水杨醛。
2.25-硝基硫代水杨醛的制备
称取Na2S·9H2O于100ml三口瓶中，加入蒸馏水，55℃水浴下电动搅拌反应0.5h，溶液变为黄色。接着向其中加入硫粉，继续反应。起初硫粉悬浮在溶液上面且有一部分粘附在反应器壁上，随着反应的进行和加快搅拌速度，硫粉逐渐溶解，反应液也变为红褐色。
取5-硝基水杨醛溶于无水乙醇，向其中慢慢滴加上述新制备的二硫化钠水溶液。溶液迅速变为红棕色且有一些不溶物出现，反应，抽滤，向其中加入NaOH的水溶液，冰水浴条件下反应2h，再用盐酸进行酸化。控制pH值，得到大量黄色絮状沉淀。放入冰箱中陈化后抽滤，干燥，得到黄色的5-硝基硫代水杨醛。其中有一些结成硬块，原因是如硫醇、硫酚这些含有巯基的化合物容易被空气中的氧气所氧化形成二聚体，结构如下：
放入NaOH水溶液中进行二次碱化、酸化。可以得到质量更好的5-硝基硫代水扬醛。
3.螺噻喃的制备
取5-硝基硫代水杨醛和碘化1，2，3，3-四甲基吲哚啉溶于适量的无水乙醇中，以六氢吡啶作催化剂，80℃-85℃下回流反应4h-5h，浓缩抽滤，干燥，得到黄绿色晶体6’-硝基吲哚啉苯并螺噻喃。
实施例：
将9.2ml 3-甲基-2-丁酮加到9.2g新蒸的苯肼中，反应为放热反应。油浴80℃下加热回流反应4小时。反应后，分液，弃去水层，油层用无水MgSO4干燥，得到粗制的腙13.5g。向上述所得的腙加入30ml冰醋酸，在90℃水浴上反应3小时，升温到150℃，蒸除大部分溶剂，约16ml。冷却至室温，用饱和NaCO3溶液中和反应液。分离水相和有机相。水相用乙醚萃取，萃取液与有机相合并，用无水MgSO4干燥。常压蒸馏，收集溶剂，再减压蒸馏收集85-90℃/0.25Kpa的馏分，得到淡黄色油状液体6.9g，此为3H吲哚。向上述制得的3H吲哚中加入4mlCH3I回流1h。反应结束后，将固体捣碎取出，用无水乙醇洗涤、干燥、重结晶，得近似于无色的晶体即碘化1，2，3，3-四甲基吲哚啉。熔点：249-251℃，产率：71％。
取11.4ml邻氯苯甲醛于250ml三口瓶中，冰盐浴中冷却后，在搅拌下向其中慢慢滴加30ml 98％浓硫酸(20min加完)，保持温度反应3h。抽滤，干燥，得到淡黄色固体17.6g。用无水乙醇重结晶后得到近似于白色的5-硝基水杨醛14.6g。熔点：79-89.5℃，产率：95.3％。
称取4.8gNa2S·9H2O于100ml三口瓶中，加入5ml蒸馏水，55℃水浴下电动搅拌反应0.5h，接着向其中加入0.8g硫粉，继续反应1h。取3.72g 5-硝基水杨醛溶于20ml无水乙醇，向其中滴加(0.05-0.1ml/s)上述新制备的二硫化钠水溶液。反应4h，抽滤，向其中加入NaOH的水溶液，冰水浴条件下反应2h，再用盐酸进行酸化。控制pH值为4，得到大量黄色絮状沉淀。放入冰箱中陈化后抽滤，干燥，得到黄色的5-硝基硫代水杨醛。取0.6g 5-硝基硫代水杨醛和0.4g碘化1，2，3，3-四甲基吲哚啉溶于15ml无水乙醇中，以六氢吡啶作催化剂，80℃下回流反应4h，浓缩抽滤，干燥，得到6’-硝基吲哚啉苯并螺噻喃0.56g。熔点：175-177℃。产率：56％。
Claims (3)
1.6’-硝基吲哚啉苯并螺噻喃的制备方法，其特征在于：取5-硝基硫代水杨醛和碘化1，2，3，3-四甲基吲哚啉溶于无水乙醇中，以六氢吡啶作催化剂，80℃-85℃下回流反应4h-5h，浓缩抽滤，干燥，得到6’-硝基吲哚啉苯并螺噻喃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：由下法制得5-硝基硫代水杨醛：将5-硝基水杨醛溶于无水乙醇，然后搅拌下，在5ml蒸馏水中加入4.5g-5.0gNa2S·9H2O，反应0.5h-1h，向其中加入10ml-15ml 1mol/L NaOH的水溶液，冰水浴条件下反应2h-3h，用盐酸调pH值至4-4.5，在2℃-5℃陈化8h-10h后抽滤，干燥，得到5-硝基硫代水杨醛。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：由下法制得碘化1，2，3，3-四甲基吲哚啉：在搅拌下，按1∶1的摩尔比例，将3-甲基-2-丁酮加到苯肼中，在80℃-85℃下回流反应4h-5h，分液，弃去水层，油层用无水MgSO4干燥，得到苯腙；向上述所得的苯腙加入25ml-35ml冰醋酸，90℃反应3h-4h，升温到150℃，蒸除溶剂，冷却至室温，用饱和NaCO3溶液中和反应液至pH6-pH7，分离水相和有机相，水相用乙醚萃取，萃取液与有机相合并，用无水MgSO4干燥，常压蒸馏，收集溶剂，再减压蒸馏收集85-90℃/0.25Kpa的馏分，得到淡黄色油状液体3H吲哚；在80℃-82℃下向上述制得的3H吲哚中加入4ml-5mlCH3I回流1h-1.5h，收集固体并用无水乙醇洗涤、干燥、重结晶，得碘化1，2，3，3-四甲基吲哚啉。
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