專(zhuān)利名稱(chēng)：碘化合物的制備方法以及高純度5－碘－2－甲基苯甲酸的制備工藝的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及使用碘直接及選擇性地制備碘化合物的方法，以及高純度5-碘-2-甲基苯甲酸的制備工藝。碘化合物是重要的化合物，它們廣泛地用作藥物如用于甲狀腺疾病的造影劑和治療劑、用于抗真菌和抗霉菌目的的衛(wèi)生材料、電子材料、光學(xué)功能材料、蝕刻劑、用于生命科學(xué)、電-，信息-通訊、環(huán)境和能量領(lǐng)域的化學(xué)反應(yīng)的催化劑和材料。并且除了用作藥物和農(nóng)業(yè)化學(xué)品之外，高純度5-碘-2-甲基苯甲酸是用于各種性能化學(xué)品的有用的原料。
相關(guān)技術(shù)含有氟或碘原子的化合物具有在其他含鹵化合物中觀(guān)察不到的特征。例如，氟原子尺寸小且電負(fù)性大，因此，鍵的穩(wěn)定性和由其引起的生理活性表現(xiàn)使得它們可用于各種不同的領(lǐng)域，包括醫(yī)學(xué)和電子材料。相反，碘原子的尺寸大并且是兩性元素，且被認(rèn)為具有多種氧化態(tài)。與氟、氯和溴相比，其氧化潛能低，因此，可以預(yù)期各種反應(yīng)活性與功能的相關(guān)性。除此之外，碘具有較低的毒性，因此，廣泛用于許多與醫(yī)藥、電子通訊、環(huán)境和能源相關(guān)的領(lǐng)域。
眾所周知的碘化方法包括，例如，用碘或單氯化碘進(jìn)行直接碘化，汽相氧碘化和用碘化物如HI、KI或堿金屬碘化物對(duì)具有鹵素原子的化合物進(jìn)行鹵-碘交換的方法(K.Matsuoka，Elements of Iodine，增補(bǔ)修訂第二版，1992年，Kasumigaseki Shuppan Co.Ltd.出版)。
在上述Elements of Iodine中描述的直接碘化法是，例如，將底物(substrate)溶于硫酸，并向其中加入碘的方法；將底物溶于硫酸，并向其中加入堿金屬碘化物和堿金屬碘酸鹽的方法；和使用碘化硫和硝酸來(lái)碘化芳環(huán)的方法。然而，在上述方法中，反應(yīng)的選擇性和收率都不是令人滿(mǎn)意的，并且在Elements of Iodine中也沒(méi)有描述可以適用于各種底物并有效的碘化方法。
作為芳族羧酸被碘化的實(shí)例，其包括，用單氯化碘和硫酸銀在硫酸中對(duì)苯甲酸進(jìn)行直接碘化的方法(Synthesis，No.5，p.748，1999)；以相同的方法使用硫酸和單氯化碘對(duì)苯甲酸進(jìn)行直接碘化的方法(Russian Journal of Org.Chem.，34(7)，1988)；和使用二氧化錳、高錳酸鉀或硝酸作為氧化劑與碘一起在乙酸中(進(jìn)行碘化)的方法(使用MnO2和KMnO4的方法Bull.Chem.Soc.Japan，vol.72，p.115，1999，使用HNO3的方法Zh.Obsch.Khim.Ob shchest，vol.17，p.464，1972和使用H2SO4的方法J.Am.Chem.Soc.，vol.90，p.6187，1968)。
但是，在上述使用硫酸的方法中，用單氯化碘和硫酸銀進(jìn)行苯甲酸直接碘化的方法在實(shí)際使用時(shí)有諸多問(wèn)題，以致于甚至反應(yīng)在臨近0℃的低溫下進(jìn)行時(shí)選擇性都很低，收率只有57％，并且除此之外，不得不使用昂貴的硫酸銀。
在使用硫酸和單氯化碘的直接碘化方法中使用價(jià)格相對(duì)低廉的單氯化碘，但是反應(yīng)收率僅為約43％。除此之外，在許多情況下，除了碘之外還會(huì)產(chǎn)生氯，難以選擇性地進(jìn)行碘化反應(yīng)。
另外，在使用二氧化錳、高錳酸鉀或硝酸作為氧化劑與碘一起在乙酸中進(jìn)行碘化的方法中，在乙酸溶劑中不使用昂貴的硫酸銀，并且該反應(yīng)可以相對(duì)容易地進(jìn)行，但是反應(yīng)的選擇性和收率都可能不會(huì)令人滿(mǎn)意。
為了使鹵化，特別是芳族化合物的鹵化反應(yīng)不限于選擇性地進(jìn)行碘化反應(yīng)，有人提議使用沸石。提議的是，例如，在用氯氣對(duì)苯和單氯化苯進(jìn)行氯化以生成對(duì)二氯苯時(shí)使用沸石的方法(日本專(zhuān)利公開(kāi)No.213815/2001)，用沸石Y和L來(lái)通過(guò)甲烷的汽相氧氯化生成氯甲烷的方法(日本專(zhuān)利公開(kāi)No.227850/1992)，和用L型沸石在分子氧的共存下氯化苯生成對(duì)二氯苯的方法(日本專(zhuān)利公開(kāi)No.253929/1992)。
在上述方法中觀(guān)察到，通過(guò)使用沸石，選擇性會(huì)有改進(jìn)，但是，還沒(méi)有到令人滿(mǎn)意的程度。除此之外，當(dāng)鹵原子由氯變?yōu)殇鍟r(shí)，幾乎不能預(yù)期有相同的選擇性。目前所存在的不能提供具有高度通用性的選擇性鹵化技術(shù)的情況仍然存在。此外，還有人提出在碘化反應(yīng)中通過(guò)使用沸石來(lái)提高選擇性的方法?？梢垣@得的是，例如，使甲苯與單氯化碘在沸石的存在下進(jìn)行反應(yīng)的方法(Catalysis Letters，vol.40，p.257，1996)，其中對(duì)萘進(jìn)行汽相氧碘化生成碘化萘的方法(Journalof Catalysis，vol.147，p.186，1994)，和由苯或碘化苯生成對(duì)二碘苯的方法(日本專(zhuān)利公開(kāi)No.219241/1984)。
但是，在上述使甲苯與單氯化碘在沸石存在下進(jìn)行反應(yīng)的方法中，因?yàn)閱温然庥糜诜磻?yīng)中，因此，反應(yīng)產(chǎn)物是氯化物與碘化物的混合物，選擇性不高。將萘進(jìn)行汽相氧碘化生成碘化萘的方法和由苯或碘化苯生成對(duì)二碘苯的方法與汽相氧碘化有關(guān)，轉(zhuǎn)化率達(dá)不到50％。
另外，還有人提議使用沸石X、Y和L進(jìn)行芳族碘化合物異構(gòu)化的方法(日本專(zhuān)利2559483和2559484)。上述方法可獲得目標(biāo)產(chǎn)物，但是，與目標(biāo)產(chǎn)物不同的異構(gòu)體無(wú)論在種類(lèi)還是數(shù)量上都相當(dāng)豐富，并且其停留在選擇性不很優(yōu)良的水平上。
因此，眾所周知，在通用的方法中，如果在液相直接碘化、汽相氧碘化和芳族碘化物的異構(gòu)化中使用沸石的話(huà)，選擇性得到相對(duì)的改進(jìn)，但是卻幾乎不能預(yù)期有效的用于引入碘的方法，并且現(xiàn)有的狀況是，未能觀(guān)察到可以適用于具有官能團(tuán)的芳族化合物的特定的高選擇性碘化方法。
本發(fā)明的第一目的是提供一種碘化方法，其允許所需的碘化反應(yīng)高選擇性地且有效地進(jìn)行，并且通用性強(qiáng)，可以在工業(yè)上進(jìn)行。
接下來(lái)，公知的5-碘-2-甲基苯甲酸的合成方法是，使碘與2-甲基苯甲酸在亞硝酸鈉與發(fā)煙硫酸的共存下反應(yīng)的方法(Journal of theIndian Chemical Society，p.503-504，1930)，和使碘化鉀與2-甲基苯甲酸在三氟乙酸鉈(III)的共存下反應(yīng)的方法(Journal of theChemical Society，Perkin Transactions I.，p.2405-2409，1974)。但是，在前一方法中收率低至18％，而后一方法的問(wèn)題在于收率低至33％且除此之外，使用具有很強(qiáng)毒性的鉈鹽。這兩種方法都不適合于5-碘-2-甲基苯甲酸的工業(yè)方法。
被認(rèn)為適合作為5-碘-2-甲基苯甲酸的制備工藝，除了上述方法之外，還有通常被公認(rèn)為芳族化合物碘化方法和使芳族胺進(jìn)行脫重氮化的所謂的Sandmeyer反應(yīng)(Organic Syntheses，Collective VolumeII，p.351，1943)，在進(jìn)行氯化或溴化之后進(jìn)行碘交換反應(yīng)的方法(Organic Syntheses，Collective Volume V，p.478，1973)，和使單氯化碘進(jìn)行反應(yīng)的方法(Russian Journal of Organic Chemistry，34(7)，p.997-999，1998)。在這些方法當(dāng)中，Sandmeyer和鹵交換方法需要多個(gè)步驟，因此，過(guò)程復(fù)雜，導(dǎo)致它們作為工業(yè)方式時(shí)有很多問(wèn)題。使用單氯化碘的工藝預(yù)計(jì)能作為一種簡(jiǎn)單的方法一步進(jìn)行反應(yīng)，但是在其與具有吸電子基團(tuán)，如苯甲酸的芳族化合物的反應(yīng)中，反應(yīng)活性很低，且預(yù)計(jì)不會(huì)有高的性能。例如，在上述Russian Journal ofOrganic Chemistry中，進(jìn)行苯甲酸的碘化反應(yīng)，3-碘-苯甲酸的收率保持為約43％，這樣的話(huà)，如果將其適用于2-甲基苯甲酸的話(huà)，預(yù)計(jì)不能獲得高的收率。
在5-碘-2-甲基苯甲酸的制備過(guò)程中，生成副產(chǎn)物3-碘-2-甲基苯甲酸，一種異構(gòu)體，5-碘-2-甲基苯甲酸難以與它分離并得到純化。因此，其中涉及到的問(wèn)題是，產(chǎn)物純度與分離收率遭到破壞，然而，在以上所示的任何通用的方法中都沒(méi)有示出降低區(qū)域異構(gòu)體副產(chǎn)物量的方法。公知的作為區(qū)域選擇性地分離芳族化合物的方法是，使單氯化碘在沸石的共存下反應(yīng)的方法(Catalysis Letters，vol.40，p.257，1996)，在沸石的共存下進(jìn)行氧碘化的方法(日本專(zhuān)利公開(kāi)No.219241/1984和日本專(zhuān)利公開(kāi)(通過(guò)PCT)No.502819/1989)，但是，它們當(dāng)中的任一個(gè)都不能將反應(yīng)的選擇性保持在令人滿(mǎn)意的水平，且?guī)缀醪辉阎泻娀幕衔锶?-甲基苯甲酸的反應(yīng)實(shí)施例。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種工業(yè)制備方法，通過(guò)這種方法，通過(guò)進(jìn)行2-甲基苯甲酸的選擇性碘化以生成高純度的5-碘-2-甲基苯甲酸，可以很容易地得到高純度的產(chǎn)物，并且這一方法包括的過(guò)程簡(jiǎn)單。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，發(fā)明人進(jìn)行了廣泛深入的研究，發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)使用特定的含氧酸如碘酸和高碘酸作為氧化劑，與具有規(guī)則孔結(jié)構(gòu)的多孔材料，如微孔材料比如β型沸石等共存，可以選擇性地不僅碘化芳烴，而且碘化各種底物，如鹵化物和羧酸，該反應(yīng)通過(guò)使用2-甲基苯甲酸作為底物，在微孔材料如β型沸石、碘和碘酸和/或高碘酸的共存下而選擇性地進(jìn)行，并且通過(guò)結(jié)合簡(jiǎn)單的純化步驟如通過(guò)加入水或冷卻進(jìn)行的結(jié)晶可以很容易地得到高純度的5-碘-2-甲基苯甲酸。因此，發(fā)明人已經(jīng)完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明涉及一種碘化合物的制備方法和高純度5-碘-2-甲基苯甲酸的制備工藝。
(1)一種碘化合物的制備方法，其中碘與底物在孔徑為500nm或以下的多孔材料的存在下，或在上述多孔材料和氧化劑的存在下反應(yīng)。
(2)如上述(1)項(xiàng)所述的碘化合物的制備方法，其中所述多孔材料是孔徑為0.5-2nm的微孔材料。
(3)如上述(1)項(xiàng)所述的碘化合物的制備方法，其中所述多孔材料是β型沸石或可以包含不同于組成骨架的Si、Al和O的元素的β型沸石。
(4)如上述(1)項(xiàng)所述的碘化合物的制備方法，其中所述多孔材料是孔徑超過(guò)2nm的中孔材料。
(5)如上述(1)項(xiàng)所述的碘化合物的制備方法，其中所述氧化劑是至少一種選自由碘酸、高碘酸、過(guò)硫酸、過(guò)硫酸鹽、硝酸和分子氧組成的含氧酸的化合物。
(6)如上述(1)項(xiàng)所述的碘化合物的制備方法，其中所述底物由至少一種選自芳烴、稠合多環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴、含有由下式(1)表示的雜環(huán)的烴或其衍生物的化合物組成R-Ar-X (1)
(其中，R表示氫原子，鹵原子，可以帶有取代基的烷基，環(huán)烷基或芳基；Ar表示芳族單環(huán)，多環(huán)或稠合環(huán)，或者是具有多環(huán)結(jié)構(gòu)或雜環(huán)基團(tuán)的芳族基團(tuán)；X表示氫原子，鹵原子或選自羧基、甲?；?、羥基、硝基、羥甲基、氰基、氨基、烷氧基、烷氧基羰基、?；ⅤＱ趸?、烷基磺?；屯榛酋Ｑ趸墓倌軋F(tuán)；R和X可以相同或者可以存在多個(gè))。
(7)如上述(6)項(xiàng)所述的碘化合物的制備方法，其中所述底物由至少一種選自以下所述的化合物組成苯，氟苯，氯苯，溴苯，芐腈，鄰苯二甲腈，間苯二甲腈，甲苯，二甲苯，異丙苯，聯(lián)苯，萘，蒽，甲基萘，二甲基萘，甲基苯甲酸，二甲基苯甲酸，聯(lián)苯甲酸，聯(lián)苯二甲酸，萘甲酸，和萘二甲酸。
(8)如上述(2)項(xiàng)所述的碘化合物的制備方法，其中碘與2-甲基苯甲酸在孔徑為0.5-2nm的微孔材料及碘酸和/或高碘酸的存在下反應(yīng)。
(9)高純度5-碘-2-甲基苯甲酸的制備工藝，其特征在于包括，通過(guò)上述(8)項(xiàng)所述的方法進(jìn)行碘化反應(yīng)的步驟，其中通過(guò)加入水或進(jìn)行冷卻和接著分離使產(chǎn)物沉淀出來(lái)的晶體沉淀和分離步驟，以及其中用有機(jī)溶劑對(duì)分離出的晶體進(jìn)行重結(jié)晶的純化步驟。
(10)如上述(9)項(xiàng)所述的高純度5-碘-2-甲基苯甲酸的制備工藝，其中用于重結(jié)晶的溶劑選自乙酸、乙酸-水混合溶劑、2-丙醇和2-丙醇-水混合溶劑中的任一種。
(11)通過(guò)如上述(9)項(xiàng)所述的工藝制備的高純度5-碘-2-甲基苯甲酸，其中所述純度為99％或更高，以雜質(zhì)形式包含在內(nèi)的碘、碘化合物、無(wú)機(jī)鹽以及過(guò)渡金屬化合物的總量為500ppm或更低。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式首先，本發(fā)明碘化合物的制備方法，其特征在于使碘與底物在孔徑為500nm或以下的多孔材料的存在下，或在上述多孔材料和氧化劑的存在下反應(yīng)。
芳烴、稠合多環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴、含有由下式(1)表示的雜環(huán)的烴或其衍生物適合用作本發(fā)明碘化合物制備方法中的底物R-Ar-X(1)式(1)中，R表示氫原子，鹵原子，可以帶有取代基的烷基，環(huán)烷基或芳基。上述烷基、環(huán)烷基或芳基是含有1-32個(gè)碳原子的飽和、不飽和、脂肪族或脂環(huán)族烷基，如甲基、乙基、正丙基、異丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、2-乙基己基、癸基、環(huán)己基、雙環(huán)己基、降冰片基和decalyl。它們可以帶有官能團(tuán)如鹵素，羥基，硝基，氨基和磺?；?。所述鹵素原子是氟、氯、溴或碘。
式(1)中，X表示氫原子，鹵原子，羧基、羥基、硝基、羥甲基、氰基、氨基、烷氧基、烷氧基羰基、酰基、酰氧基、烷基磺?；蛲榛酋Ｑ趸籖和X可以相同或者可以存在多個(gè)。
Ar表示芳族單環(huán)，多環(huán)或稠合環(huán)，或者是具有多環(huán)結(jié)構(gòu)或雜環(huán)基團(tuán)的芳族基團(tuán)。
即，可以具有取代基的芳族化合物或具有雜環(huán)的烴，鹵代烴，羧酸，腈和醇相當(dāng)于式(1)所表示的底物。更具體地說(shuō)，它們包括苯，氟苯，氯苯，溴苯，芐腈，鄰苯二甲腈，間苯二甲腈，甲苯，二甲苯，異丙苯，聯(lián)苯，萘，蒽，甲基萘，二甲基萘，甲基苯甲酸，二甲基苯甲酸，聯(lián)苯甲酸，聯(lián)苯二甲酸，萘甲酸，和萘二甲酸。
在底物的一部分分子結(jié)構(gòu)中可以包含不飽和雙鍵，如環(huán)己烯與噻吩中那樣，并且其中可以包含不飽和三鍵。當(dāng)然，本發(fā)明將不限于上述特定的實(shí)例。
在本發(fā)明碘化合物的制備方法中，將孔徑為500nm或更小的多孔材料與底物一起使用。這種多孔材料是在微孔材料、中孔材料以及各自具有所謂規(guī)則孔結(jié)構(gòu)的微孔材料中具有納米級(jí)孔徑的化合物。
這種結(jié)構(gòu)材料包括沸石，其為迄今為止已經(jīng)公知的微孔材料。其特定的實(shí)例包括，用IUPAC碼表示，各自具有八元環(huán)結(jié)構(gòu)的ABW，AEI，AFX，APC，ATN，ATT，ATV，AWW，CHA，DDR，EAB，ERI，GIS，JBW，KFI，LEV，LTA，MER，MON，PAU，PHI，RHO，RTE，RTH和VNI，各自具有九元環(huán)結(jié)構(gòu)的CHI，LOV，RSN和VSV，各自具有十元環(huán)結(jié)構(gòu)的DAC，EPI，F(xiàn)ER，LAU，MEL，MFI，MFS，MTT，NES，TON和WEI，各自具有十二元環(huán)結(jié)構(gòu)的AFS，AFY，ATO，CAN，GME，MAZ，MEI，MTW，OFF，RON和VET。更具體而言，它們包括Chabazite，沸石A，X，Y和L，絲光沸石，和β型沸石。優(yōu)選孔徑為0.5-2nm的化合物，特別優(yōu)選β型沸石。
優(yōu)選的是其中組成骨架的Si原子與Al原子的比為5或更大的β型沸石，特別優(yōu)選其中所述比例為10-30的β型沸石。其中Si原子與Al原子的比超過(guò)30的β型沸石也可以使用，而不會(huì)產(chǎn)生任何問(wèn)題。還適合使用的是其中骨架原子被其他原子取代的化合物，或者是通過(guò)如離子交換和浸漬的方式在其中引入了不同于骨架原子的其他原子，如Na、K、Cs、Ca、Mg、Ti、Sn、Fe、Ni、Zn、Pd、Ag等的化合物。
根據(jù)底物的大小，優(yōu)選使用孔徑超過(guò)2nm的具有大孔徑的中孔材料。其實(shí)例是，例如中孔二氧化硅如，F(xiàn)SM-16、KSW-1和KSM-2、MCM-41、MCM-48和通常被稱(chēng)為MS41S的MCM-50，中孔氧化鋁、中孔二氧化鈦和中孔有機(jī)二氧化硅混合物。
在本發(fā)明碘化合物的制備方法中，為了提高碘的反應(yīng)活性使用氧化劑。優(yōu)選用作氧化劑的是碘酸，高碘酸，硝酸，過(guò)硫酸，過(guò)硫酸鹽如過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸鉀和過(guò)硫酸銨，含有過(guò)氧化氫和分子氧的含氧酸鹽，特別優(yōu)選碘酸和高碘酸。所述底物優(yōu)選用含有β型沸石和從上述化合物中選出的碘酸或高碘酸的體系、以及含有它們并且，如果需要的話(huà)，還含有無(wú)機(jī)酸如硫酸或硝酸的體系碘化。
可以通過(guò)間歇體系、半間歇體系或連續(xù)體系進(jìn)行碘化反應(yīng)，并且該反應(yīng)可以在液相或氣相體系中進(jìn)行。但是，考慮到反應(yīng)器的有效使用，不同的氧碘化的碘化通常優(yōu)選在液相中進(jìn)行。
用于碘化反應(yīng)的碘量?jī)?yōu)選為每摩爾目標(biāo)底物0.5摩爾或以上碘，但是，它可以以化學(xué)計(jì)量過(guò)量或少于化學(xué)計(jì)量的狀態(tài)使用。
具有規(guī)則孔結(jié)構(gòu)的多孔材料---微孔材料和中孔材料，如沸石的量?jī)?yōu)選在每1重量份底物0.05-0.5重量份范圍內(nèi)。但是，如果使用0.5重量份或以上的量，也將不會(huì)產(chǎn)生特定的麻煩，除了成本有效性之外。
氧化劑的用量?jī)?yōu)選為以底物為基礎(chǔ)計(jì)0.01-1摩爾，特別優(yōu)選0.1-0.5摩爾。為了提高底物的轉(zhuǎn)化率，無(wú)機(jī)酸可以與優(yōu)選作為氧化劑的碘酸或高碘酸結(jié)合使用。如果無(wú)機(jī)酸的用量增加，則反應(yīng)的選擇性降低，因此，不優(yōu)選將其過(guò)量使用。當(dāng)無(wú)機(jī)酸如硫酸或硝酸與碘酸或高碘酸結(jié)合使用時(shí)，其用量?jī)?yōu)選為以底物為基礎(chǔ)計(jì)10重量％或更低，特別優(yōu)選1-2重量％。
為了加速碘化反應(yīng)，不一定必須使用溶劑，但是，為了提高反應(yīng)效率和攪拌效果并抑制溫度的升高，優(yōu)選使用溶劑。優(yōu)選的溶劑是脂肪烴，芳烴，鹵代烴，芳族鹵代烴，腈，醚，羧酸和水，并且可以適當(dāng)?shù)貜闹羞x擇并使用。當(dāng)?shù)馑峄蚋叩馑嵊米餮趸瘎r(shí)，特別優(yōu)選的溶劑是乙酸。通常，所述溶劑的使用量為底物的2-10倍，但是溶劑的使用量可以落在該范圍之外。
在本發(fā)明碘化合物的制備方法中，原料如底物、碘和氧化劑以及為規(guī)則多孔材料的沸石催化劑可以一次加入以進(jìn)行反應(yīng)。所述原料如底物、碘和氧化劑可以分別或連續(xù)加入。通常，反應(yīng)溫度優(yōu)選為250℃或更低，在液相反應(yīng)的情況下特別優(yōu)選80-200℃。在氣相反應(yīng)的情況下優(yōu)選200-400℃。碘化反應(yīng)完成后，可以進(jìn)行常用的分離和純化步驟如過(guò)濾、溶劑脫除和結(jié)晶，以獲得預(yù)期的純產(chǎn)物。
在本發(fā)明中，當(dāng)把2-甲基苯甲酸作為底物來(lái)制備用于藥物、電子材料、官能材料等的高純度5-碘-2-甲基苯甲酸時(shí)，通過(guò)將所述碘化反應(yīng)步驟與通過(guò)加入水或進(jìn)行冷卻來(lái)沉淀產(chǎn)物的步驟、以及通過(guò)用水和有機(jī)溶劑如2-丙醇進(jìn)行重結(jié)晶的純化步驟結(jié)合起來(lái)，可以有效地實(shí)現(xiàn)上述目的。
對(duì)于用作制備5-碘-2-甲基苯甲酸的原料---底物2-甲基苯甲酸將沒(méi)有特別的限定，只要它是工業(yè)上可得到的即可，并且，為了提高最終產(chǎn)物的純度，該化合物的純度優(yōu)選為98％或更高。
上述碘化合物的制備方法用作制備高純度5-碘-2-甲基苯甲酸的的碘化反應(yīng)步驟，上述微孔材料，特別是β型沸石，優(yōu)選作為所述多孔材料。
在進(jìn)行2-甲基苯甲酸的碘化反應(yīng)中，除了在微孔材料存在下碘化之后，還要在碘酸和/或高碘酸的共存下進(jìn)行反應(yīng)。所述碘化反應(yīng)只用碘進(jìn)行，但是由于具有吸電子基團(tuán)的化合物，如2-甲基苯甲酸的反應(yīng)活性較低，因此，不得不通過(guò)碘酸和/或高碘酸的共存來(lái)提高反應(yīng)活性。另外，反應(yīng)活性可以進(jìn)一步通過(guò)適當(dāng)加入無(wú)機(jī)酸如硫酸或硝酸得以提高。
在上述碘化反應(yīng)步驟中，碘、碘酸和高碘酸的任一種在室溫下是固體，它們可以以固體的形式原樣用于反應(yīng)中，或者可以將它們?nèi)芙饣驊腋≡谶m當(dāng)?shù)娜軇┲?，然后使用?br> 在進(jìn)行碘化反應(yīng)時(shí)，可以使用各種體系，如間歇體系、半間歇體系、完全混合流動(dòng)體系和固定床流動(dòng)體系。反應(yīng)體系可以根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模來(lái)選擇。在小規(guī)模生產(chǎn)情況下，間歇體系適合，當(dāng)進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，用完全混合流動(dòng)體系灌固定床流動(dòng)體系連續(xù)進(jìn)行反應(yīng)是更有效的制備方法。
2-甲基苯甲酸的碘化反應(yīng)的反應(yīng)溫度在50-200℃范圍內(nèi)，優(yōu)選70-150℃。另外，當(dāng)溫度低于上述范圍時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行，但是不能獲得滿(mǎn)意的反應(yīng)速率。當(dāng)溫度高于上述范圍時(shí)，副反應(yīng)如高沸點(diǎn)組分的生成增加，因此，不優(yōu)選如此。反應(yīng)壓力(以絕對(duì)壓力計(jì))在0.05-20atm范圍內(nèi)，優(yōu)選0.1-10atm。
2-甲基苯甲酸的熔點(diǎn)為105℃，當(dāng)反應(yīng)在高于該熔點(diǎn)的溫度下進(jìn)行時(shí)，不必需要反應(yīng)溶劑。通常，優(yōu)選使用對(duì)于碘化來(lái)說(shuō)為惰性的有機(jī)溶劑，(可以)使用的是乙酸、三氟乙酸、二氯甲烷、四氯化碳、二氯苯和氯苯。溶劑的用量?jī)?yōu)選為每一重量份2-甲基苯甲酸0.5-100重量份，更優(yōu)選1-50重量份。
2-甲基苯甲酸的碘化反應(yīng)中碘的用量將沒(méi)有特別的限定，為了增加2-甲基苯甲酸的轉(zhuǎn)化率，其為每摩爾2-甲基苯甲酸0.5摩爾或更多，優(yōu)選1摩爾或更多。碘酸和/或高碘酸的用量?jī)?yōu)選為每摩爾碘0.01-1摩爾，更優(yōu)選0.05-0.5摩爾。
微孔材料的用量為每1重量份作為底物的2-甲基苯甲酸0.05重量份或更多，優(yōu)選0.1重量份或更多。如果微孔材料的用量低于上述范圍，則得不到令人滿(mǎn)意的反應(yīng)活性，同時(shí)不能選擇性地獲得5-碘-2-甲基苯甲酸。當(dāng)微孔材料被懸浮以進(jìn)行所述反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)后得到的反應(yīng)混合物可以很容易通過(guò)通用的方法如沉降、離心分離、過(guò)濾等與微孔材料分離開(kāi)來(lái)。分離出來(lái)的微孔材料可以循環(huán)到反應(yīng)體系中，在這種情況下，它可以在進(jìn)行必要的處理，如通過(guò)用適當(dāng)?shù)娜軇┫礈斐ジ街挠袡C(jī)物質(zhì)或在空氣中焙燒后循環(huán)。
在2-甲基苯甲酸的碘化反應(yīng)后，向上述反應(yīng)體系中加入無(wú)機(jī)酸如硫酸等可以進(jìn)一步加速反應(yīng)速率。在這種情況下，無(wú)機(jī)酸的加入量適當(dāng)?shù)貫?，?重量份2-甲基苯甲酸0.005-0.05重量份。如果無(wú)機(jī)酸的加入量小于上述范圍，則不太能獲得反應(yīng)速率的加速效果。當(dāng)大于上述范圍時(shí)，副產(chǎn)物很容易造成對(duì)預(yù)期的5-碘-2-甲基苯甲酸選擇性的不利影響，因此是不優(yōu)選的。
在進(jìn)行2-甲基苯甲酸的碘化反應(yīng)中，采用諸如間歇體系、半間歇體系和完全混合流動(dòng)體系的反應(yīng)體系，在間歇體系和半間歇體系中通常采用的反應(yīng)時(shí)間為1-20小時(shí)，這也是在完全混合流動(dòng)體系中采用的停留時(shí)間，通常采用0.05-1小時(shí)-1的LHSV(液體空速)。
本發(fā)明高純度5-碘-2-甲基苯甲酸的制備工藝包括上述碘化反應(yīng)步驟，其中通過(guò)加入水或進(jìn)行冷卻使產(chǎn)物沉淀出來(lái)的晶體沉淀和分離步驟，以及隨后的其中用有機(jī)溶劑對(duì)分離出的晶體進(jìn)行重結(jié)晶的分離和純化步驟。即，5-碘-2-甲基苯甲酸可以通過(guò)如下步驟分離出來(lái)在用所述方法進(jìn)行反應(yīng)后向反應(yīng)混合物中加入水或?qū)⒎磻?yīng)混合物冷卻，并通過(guò)對(duì)分離出的晶體進(jìn)行重結(jié)晶而進(jìn)一步進(jìn)行純化操作，從而可以得到高純度的5-碘-2-甲基苯甲酸。
在晶體回收步驟中，通過(guò)相對(duì)于每重量份反應(yīng)混合物加入1-10重量份的水沉淀出5-碘-2-甲基苯甲酸，并通過(guò)過(guò)濾將其回收。當(dāng)加入水時(shí)，碘沉淀出來(lái)，并且在某些情況下與5-碘-2-甲基苯甲酸混合在一起，此時(shí)可以通過(guò)提前在反應(yīng)混合物中加入亞硫酸鈉或硫代硫酸鈉而防止碘沉淀出來(lái)。亞硫酸鈉或硫代硫酸鈉的加入量為每1重量份用于該反應(yīng)的碘0.05份或更少足矣。除了加入水的方法之外，所述晶體的回收可以通過(guò)將反應(yīng)混合物冷卻到90℃或更低的溫度下實(shí)現(xiàn)。當(dāng)冷卻到90℃或更低的溫度下后，通過(guò)過(guò)濾回收沉淀出來(lái)的晶體。
回收的晶體通過(guò)用有機(jī)溶劑重結(jié)晶而得到純化。用于重結(jié)晶的有機(jī)溶劑可以是任何溶劑，只要它能溶解5-碘-2-甲基苯甲酸即可。適合使用的是乙酸、乙酸-水混合溶劑、2-丙醇和2-丙醇-水混合溶劑。溶劑的用量適當(dāng)?shù)氖?，?重量份回收的晶體1-30重量份，優(yōu)選5-20重量份。結(jié)晶操作的進(jìn)行是通過(guò)在40℃或更高的溫度下加熱所述回收的晶體與溶劑，并將其混合直到其完全溶解，之后將溶液冷卻以沉淀出晶體。冷卻溫度設(shè)定在比晶體在加熱和混合時(shí)完全溶解的溫度低20℃或更多的溫度下。沉淀出來(lái)的晶體通過(guò)過(guò)濾回收并干燥，然后得到產(chǎn)物。
通過(guò)上述工藝得到的5-碘-2-甲基苯甲酸可以具有非常高的純度，即純度為99％或更高，且以雜質(zhì)形式包含在內(nèi)的碘、碘化合物、無(wú)機(jī)鹽以及過(guò)渡金屬化合物的總量為500ppm或更低。
在本發(fā)明碘化合物的制備方法中，碘可以高選擇性地引入到各種底物中，并且在不同于2-甲基苯甲酸的其他底物的情況下，可以通過(guò)幾乎相同的操作得到含較少雜質(zhì)的碘化合物。
接下來(lái)，將通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的闡述。但是，下述實(shí)施例將不以任何方式限定本發(fā)明。
A.芳族羧酸的碘化實(shí)施例12-甲基苯甲酸在裝有回流冷凝管和攪拌器的200毫升三頸瓶中加入乙酸(100克)，H-β沸石(4.6克)，碘(20.2克，0.16摩爾)，2-甲基苯甲酸(20克，0.15摩爾)，高碘酸二水合物(7.3克，0.03摩爾)和硫酸(0.24克)，將它們充分混合并在室溫下攪拌。在加熱套中將混合物溫度升高到110℃，之后反應(yīng)進(jìn)行1小時(shí)。然后，在乙酸的回流溫度(約118℃)下將反應(yīng)進(jìn)行5小時(shí)。
反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)混合物過(guò)濾，回收H-β沸石，向?yàn)V液中加入10重量％的亞硫酸鈉水溶液(100毫升)以處理剩余的碘。接著，向其中加入水(800克)以沉淀出晶體，然后將其過(guò)濾并回收。
通過(guò)HPLC(高壓液相色譜)分析這樣得到的晶體和濾液，以研究性能的改進(jìn)，發(fā)現(xiàn)，2-甲基苯甲酸的轉(zhuǎn)化率為88％，對(duì)于5-碘-2-甲基苯甲酸的產(chǎn)物收率為72％，對(duì)于3-碘-2-甲基苯甲酸的產(chǎn)物收率為6％；(5-碘/3-碘)區(qū)域異構(gòu)體的比例為12。
對(duì)比例12-甲基苯甲酸不使用H-β沸石的情況實(shí)施與實(shí)施例1相同的方法，不同之處是在其中不使用H-β沸石。2-甲基苯甲酸的轉(zhuǎn)化率為98％，對(duì)于5-碘-2-甲基苯甲酸的產(chǎn)物收率為66％，對(duì)于3-碘-2-甲基苯甲酸的產(chǎn)物收率為25％；(5-碘/3-碘)區(qū)域異構(gòu)體的比例為2.6。
實(shí)施例23-甲基苯甲酸實(shí)施與實(shí)施例1相同的方法，不同之處是在其中使用3-甲基苯甲酸(20克，0.15摩爾)作為反應(yīng)物。3-甲基苯甲酸的轉(zhuǎn)化率為50％，對(duì)于6-碘-3-甲基苯甲酸1)的收率為40％，對(duì)于其他碘化物區(qū)域異構(gòu)體2)的收率為8％；1)/2)的比例為5。
對(duì)比例23-甲基苯甲酸不使用H-β沸石的情況實(shí)施與實(shí)施例2相同的方法，不同之處是在其中不使用H-β沸石。3-甲基苯甲酸的轉(zhuǎn)化率為56％，對(duì)于6-碘-3-甲基苯甲酸1)的收率為33％，對(duì)于其他碘化物區(qū)域異構(gòu)體2)的收率為16％；1)/2)的比例為2.1。
實(shí)施例32，4-二甲基苯甲酸實(shí)施與實(shí)施例1相同的方法，不同之處是在其中使用2，4-二甲基苯甲酸(22.5克，0.15摩爾)作為反應(yīng)物。2，4-二甲基苯甲酸的轉(zhuǎn)化率為98％，對(duì)于5-碘-2，4-二甲基苯甲酸1)的收率為88％，對(duì)于其他碘化物區(qū)域異構(gòu)體2)的收率為7％。1)/2)的比例為12.6。
對(duì)比例32，4-二甲基苯甲酸不使用H-β沸石的情況實(shí)施與實(shí)施例3相同的方法，不同之處是在其中不使用H-β沸石。2，4-二甲基苯甲酸的轉(zhuǎn)化率為96％，對(duì)于5-碘-2，4-二甲基苯甲酸1)的收率為81％，對(duì)于其他碘化物區(qū)域異構(gòu)體2)的收率為8％；1)/2)的比例為10。
B.芳烴的碘化實(shí)施例4甲苯實(shí)施與實(shí)施例1相同的方法，不同之處是在其中使用甲苯(13.8克，0.15摩爾)作為反應(yīng)物。甲苯的轉(zhuǎn)化率為98％，對(duì)于4-碘-甲苯1)的收率為82％，對(duì)于其他碘化物區(qū)域異構(gòu)體2)的收率為9％；1)/2)的比例為9.1。
對(duì)比例4甲苯不使用H-β沸石的情況實(shí)施與實(shí)施例4相同的方法，不同之處是在其中不使用H-β沸石。甲苯的轉(zhuǎn)化率為100％，對(duì)于4-碘-甲苯1)的收率為56％，對(duì)于其他碘化物區(qū)域異構(gòu)體2)的收率為39％；1)/2)的比例為1.4。
實(shí)施例5鄰二甲苯實(shí)施與實(shí)施例1相同的方法，不同之處是在其中使用鄰二甲苯(15.9克，0.15摩爾)作為反應(yīng)物。鄰二甲苯的轉(zhuǎn)化率為99％，對(duì)于4-碘-1，2-二甲基苯1)的收率為92％，對(duì)于其他碘化物區(qū)域異構(gòu)體2)的收率為6％；1)/2)的比例為15。
對(duì)比例5鄰二甲苯不使用H-β沸石的情況實(shí)施與實(shí)施例5相同的方法，不同之處是在其中不使用H-β沸石。鄰二甲苯的轉(zhuǎn)化率為100％，對(duì)于4-碘-1，2-二甲基苯1)的收率為78％，對(duì)于其他碘化物區(qū)域異構(gòu)體2)的收率為16％；1)/2)的比例為4.9。
實(shí)施例6聯(lián)苯實(shí)施與實(shí)施例1相同的方法，不同之處是在其中使用聯(lián)苯(23.1克，0.15摩爾)作為反應(yīng)物。聯(lián)苯的轉(zhuǎn)化率為99％，對(duì)于4-碘-聯(lián)苯1)的收率為92％，對(duì)于其他碘化物區(qū)域異構(gòu)體2)的收率為5％；1)/2)的比例為18.4。
C.鹵代芳族烴的碘化實(shí)施例7氟苯實(shí)施與實(shí)施例1相同的方法，不同之處是在其中使用氟苯(14.4克，0.15摩爾)作為反應(yīng)物。氟苯的轉(zhuǎn)化率為65％，對(duì)于4-碘-氟苯1)的收率為52％，對(duì)于其他碘化物區(qū)域異構(gòu)體2)的收率為3％；1)/2)的比例為17.3。
對(duì)比例6氟苯不使用H-β沸石的情況實(shí)施與實(shí)施例7相同的方法，不同之處是在其中不使用H-β沸石。氟苯的轉(zhuǎn)化率為63％，對(duì)于4-碘-氟苯1)的收率為42％，對(duì)于其他碘化物區(qū)域異構(gòu)體2)的收率為6％；1)/2)的比例為7。
D.腈的碘化實(shí)施例82-甲基氰化苯實(shí)施與實(shí)施例1相同的方法，不同之處是在其中使用2-甲基氰化苯(15.5克，0.15摩爾)作為反應(yīng)物。2-甲基氰化苯的轉(zhuǎn)化率為82％，對(duì)于5-碘-2-甲基氰化苯1)的收率為69％，對(duì)于其他碘化物區(qū)域異構(gòu)體2)的收率為6％；1)/2)的比例為11.5。
對(duì)比例72-甲基氰化苯不使用H-β沸石的情況實(shí)施與實(shí)施例8相同的方法，不同之處是在其中不使用H-β沸石。2-甲基氰化苯的轉(zhuǎn)化率為92％，對(duì)于5-碘-2-甲基氰化苯1)的收率為61％，對(duì)于其他碘化物區(qū)域異構(gòu)體2)的收率為24％；1)/2)的比例為2.5。
E.在使用不同于高碘酸的氧化劑情況下的碘化實(shí)施例9用碘酸氧化實(shí)施與實(shí)施例1相同的方法，不同之處是在其中使用碘酸(5.3克，0.03摩爾)取代高碘酸作為氧化劑。2-甲基苯甲酸的轉(zhuǎn)化率為78％，對(duì)于5-碘-2-甲基苯甲酸1)的收率為69％，對(duì)于其他碘化物區(qū)域異構(gòu)體2)的收率為3％；1)/2)的比例為23。
對(duì)比例8用碘酸氧化不使用H-β沸石的情況實(shí)施與實(shí)施例9相同的方法，不同之處是在其中不使用H-β沸石。2-甲基苯甲酸的轉(zhuǎn)化率為79％，對(duì)于5-碘-2-甲基苯甲酸1)的收率為53％，對(duì)于其他碘化物區(qū)域異構(gòu)體2)的收率為23％；1)/2)的比例為2.3。
實(shí)施例10用過(guò)硫酸鈉氧化使用與實(shí)施例1相同的設(shè)備，并加入乙酸(90克)，水(10克)，H-β沸石(2.3克)，碘(10.3克，0.08摩爾)，2-甲基苯甲酸(10克，0.074摩爾)，過(guò)硫酸鈉(11.8克，0.05摩爾)和硫酸(0.12克)。在它們充分混合并在室溫下攪拌之后，將混合物溫度升高到90℃，然后將反應(yīng)進(jìn)行5小時(shí)。另外，將反應(yīng)在110℃下進(jìn)一步進(jìn)行8小時(shí)，之后反應(yīng)結(jié)束。通過(guò)過(guò)濾分離出H-β沸石，剩余的碘用10重量％的亞硫酸鈉水溶液處理。接著，向其中加入800毫升水，并過(guò)濾沉淀出的晶體。
2-甲基苯甲酸的轉(zhuǎn)化率為86％，對(duì)于5-碘-2-甲基苯甲酸1)的收率為64％，對(duì)于3-碘-2-甲基苯甲酸2)的收率為12％；1)/2)的比例為5.3。
F.在使用不同于H-β沸石的沸石時(shí)的碘化實(shí)施例11-14實(shí)施與實(shí)施例1相同的方法，不同之處是在其中使用為多孔材料的絲光沸石、Y、L和ZSM-5代替H-β沸石。當(dāng)使用相應(yīng)的沸石時(shí)，(5-碘/3-碘)區(qū)域異構(gòu)體的比例如下所示。
絲光沸石(實(shí)施例11) 5.0沸石Y(實(shí)施例12)4.8沸石L(實(shí)施例13)5.2ZSM-5(實(shí)施例14)4.0在H-β沸石的情況下(實(shí)施例1)，(5-碘/3-碘)區(qū)域異構(gòu)體的比例是12，當(dāng)不使用沸石時(shí)(對(duì)比例1)，所述比例為2.6。發(fā)現(xiàn)，在使用不同于H-β沸石的情況下，選擇性也很高。
G.高純度的5-碘-2-甲基苯甲酸的制備實(shí)施例15實(shí)施與實(shí)施例1相同的方法，不同之處是在其中不使用硫酸；用8.8克的碘酸代替高碘酸；且反應(yīng)在乙酸的回流溫度(115℃)下進(jìn)行3小時(shí)，結(jié)果如下所示2-甲基苯甲酸的轉(zhuǎn)化率70％5-碘-2-甲基苯甲酸的收率 65％
3-碘-2-甲基苯甲酸的收率2％(5-碘/3-碘)區(qū)域異構(gòu)體的比例335-碘-2-甲基苯甲酸晶體的純度97％通過(guò)將上述純度為97％的5-碘-2-甲基苯甲酸晶體用水∶2-丙醇＝1∶1(重量比)的溶劑重結(jié)晶，得到純度為99％或更高的5-碘-2-甲基苯甲酸。
上述重結(jié)晶后的5-碘-2-甲基苯甲酸產(chǎn)物包含4ppm的游離碘。對(duì)這一晶體進(jìn)行ICP全元素分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，檢測(cè)不到Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、In、Si、Sn、Pb、P、Sb和S，且所有周期表第1族和第2族元素的含量都為1ppm或以下。
實(shí)施例16在裝有回流冷凝管的100毫升三頸瓶中加入乙酸50克，2-甲基苯甲酸10克，碘10.4克，高碘酸3.7克，H-β沸石2.2克，和硫酸0.12克，并使它們?cè)谝宜岬幕亓鳒囟?115℃)下反應(yīng)6小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，通過(guò)過(guò)濾分離出H-β沸石，向?yàn)V液中加入20克10重量％的亞硫酸鈉水溶液和250毫升水并冷卻到室溫。通過(guò)過(guò)濾回收沉淀出的晶體，得到15克(干燥后的重量)產(chǎn)物。通過(guò)HPLC(高壓液相色譜)分析回收的晶體和母液以進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果如下2-甲基苯甲酸的轉(zhuǎn)化率85％5-碘-2-甲基苯甲酸的收率 70％3-碘-2-甲基苯甲酸的收率 7％(5-碘/3-碘)區(qū)域異構(gòu)體的比例 105-碘-2-甲基苯甲酸晶體的純度 95％實(shí)施例17用與實(shí)施例16相同的方法得到回收的產(chǎn)物13克，不同之處是用4.3克碘酸代替高碘酸。作為分析結(jié)果，得到如下的數(shù)據(jù)2-甲基苯甲酸的轉(zhuǎn)化率80％5-碘-2-甲基苯甲酸的收率 72％
3-碘-2-甲基苯甲酸的收率3％(5-碘/3-碘)區(qū)域異構(gòu)體的比例245-碘-2-甲基苯甲酸晶體的純度95％實(shí)施例18冷卻結(jié)晶在與實(shí)施例16相同的條件下進(jìn)行反應(yīng)，不同之處是加入的乙酸量為40克，并在分離掉H-β沸石后將濾液冷卻到室溫。通過(guò)過(guò)濾回收沉淀出的晶體，得到10克產(chǎn)物。作為分析結(jié)果，得到如下的數(shù)據(jù)2-甲基苯甲酸的轉(zhuǎn)化率88％5-碘-2-甲基苯甲酸的收率 72％3-碘-2-甲基苯甲酸的收率 8％(5-碘/3-碘)區(qū)域異構(gòu)體的比例 95-碘-2-甲基苯甲酸晶體的純度 95％對(duì)比例9單氯化碘(IC1法)在100毫升裝有回流冷凝管的三頸瓶中懸浮有25毫升30重量％的硫酸和1.36克(10毫摩爾)2-甲基苯甲酸，在40分鐘內(nèi)向其中滴加2.4克(15毫摩爾)溶于5克乙酸中的單氯化碘。反應(yīng)在90℃進(jìn)行5小時(shí)，并將反應(yīng)混合物傾入90毫升水中。過(guò)濾沉淀，用亞硫酸鈉水溶液洗滌，得到結(jié)晶固體產(chǎn)物(產(chǎn)量1.6克)。對(duì)該固體進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)物具有如下分布2-甲基苯甲酸 33％5-氯-2-甲基苯甲酸13％3-氯-2-甲基苯甲酸9％5-碘-2-甲基苯甲酸38％3-碘-2-甲基苯甲酸5％其他 2％將上述混合物用乙酸或異丙醇重結(jié)晶純化，試圖分離出5-碘-2-甲基苯甲酸。但是，混合物的純度幾乎沒(méi)有改進(jìn)，并且難以獲得5-碘-2-甲基苯甲酸。
對(duì)比例10(NaI-NaIO4/硫酸法)
使用與實(shí)施例16相同的設(shè)備將1.36克2-甲基苯甲酸溶解在9毫升乙酸中?；旌衔餃囟缺３衷?5℃，在25分鐘內(nèi)向其中滴加11毫升濃硫酸。另外，向其中加入0.6克高碘酸鈉，然后在10分鐘內(nèi)向其中滴加通過(guò)把1.1克碘化鈉溶解在5毫升乙酸中而得到的溶液。之后，反應(yīng)進(jìn)行2小時(shí)，冷卻后，將反應(yīng)混合物傾入90毫升水中，將得到的渾濁混合物過(guò)濾。向其中加入1克亞硫酸鈉以除去未反應(yīng)的碘。干燥后，對(duì)以上得到的產(chǎn)物進(jìn)行分析，得到以下數(shù)據(jù)2-甲基苯甲酸35％5-碘-2-甲基苯甲酸 37％3-碘-2-甲基苯甲酸 18％其他5％試圖象實(shí)施例11中那樣從上述混合物中得到5-碘-2-甲基苯甲酸，但是純度幾乎沒(méi)有改進(jìn)，并驃以獲得5-碘-2-甲基苯甲酸。
對(duì)比例11(沒(méi)有沸石)用與實(shí)施例16相同的方法進(jìn)行反應(yīng)來(lái)獲得15克產(chǎn)物，不同之處是不使用H-β沸石。分析結(jié)果是，得到以下數(shù)據(jù)2-甲基苯甲酸的轉(zhuǎn)化率85％5-碘-2-甲基苯甲酸的收率 56％3-碘-2-甲基苯甲酸的收率 20％(5-碘/3-碘)區(qū)域異構(gòu)體的比例 2.85-碘-2-甲基苯甲酸晶體的純度 80％對(duì)比例12(沒(méi)有氧化劑)用與實(shí)施例16相同的方法進(jìn)行反應(yīng)來(lái)獲得0.8克產(chǎn)物，不同之處是不使用高碘酸。分析結(jié)果是，得到以下數(shù)據(jù)2-甲基苯甲酸的轉(zhuǎn)化率5％5-碘-2-甲基苯甲酸的收率 3％3-碘-2-甲基苯甲酸的收率 0.9％(5-碘/3-碘)區(qū)域異構(gòu)體的比例 3.35-碘-2-甲基苯甲酸晶體的純度 75％
實(shí)施例19晶體純化/水-IPA將實(shí)施例16得到的純度為95％的15克5-碘-2-甲基苯甲酸晶體在70℃下溶于210克水∶2-丙醇＝1∶1(重量比)的溶劑中，將溶液在室溫保持一夜。通過(guò)過(guò)濾回收到10克沉淀出的晶體，并用HPLC進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)，5-碘-2-甲基苯甲酸的純度為99％。
將以上得到的純度為99％的1克晶體溶于25毫升甲醇中，向其中加入25毫升4％的KI水溶液和5毫升17％的硫酸。然后，用0.02M的硫代硫酸鈉水溶液對(duì)所述溶液進(jìn)行滴定，發(fā)現(xiàn)，其中含有5ppm的游離碘。根據(jù)ICP全元素分析，沒(méi)有檢測(cè)到Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、In、Si、Sn、Pb、P、Sb和S，且所有周期表第1族和第2族元素的含量都為1ppm或以下。
實(shí)施例20晶體純化/乙酸將實(shí)施例18得到的純度為95％的10克5-碘-2-甲基苯甲酸晶體在70℃下溶于210克乙酸中，將溶液在室溫保持一夜。通過(guò)過(guò)濾回收到6克沉淀出的晶體，并用HPLC進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)，5-碘-2-甲基苯甲酸的純度為99％。
對(duì)以上得到的純度為99％的1克晶體，用與實(shí)施例19相同的方法進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)，其中含有10ppm的游離碘。根據(jù)ICP全元素分析，沒(méi)有檢測(cè)到Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、In、Si、Sn、Pb、P、Sb和S，且所有周期表第1族和第2族元素的含量都為1ppm或以下。
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明碘化合物的制備方法，碘可以高選擇性地引入到各種底物中。因?yàn)椴槐厥褂觅F金屬和特殊的試劑，因此，可以很容易地在工業(yè)規(guī)模上進(jìn)行該反應(yīng)，并且可以得到高純產(chǎn)物。
此外，本發(fā)明包括碘化反應(yīng)、分離和純化步驟的工藝使得可以很容易地以高產(chǎn)率獲得高純度的5-碘-2-甲基苯甲酸，其可用于功能化學(xué)產(chǎn)品如藥物。包括碘化反應(yīng)、分離和純化的步驟的特征在于，它們過(guò)程簡(jiǎn)單，純化負(fù)載較小，并且非常有利于在工業(yè)上實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種碘化合物的制備方法，其中碘與底物在孔徑為500nm或以下的多孔材料的存在下，或在上述多孔材料和氧化劑的存在下反應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的碘化合物的制備方法，其中所述多孔材料是孔徑為0.5-2nm的微孔材料。
3.如權(quán)利要求1所述的碘化合物的制備方法，其中所述多孔材料是β型沸石或可以包含不同于組成骨架的Si、Al和O的元素的β型沸石。
4.如權(quán)利要求1所述的碘化合物的制備方法，其中所述多孔材料是孔徑超過(guò)2nm的中孔材料。
5.如權(quán)利要求1所述的碘化合物的制備方法，其中所述氧化劑是至少一種選自由碘酸、高碘酸、過(guò)硫酸、過(guò)硫酸鹽、硝酸和分子氧組成的含氧酸的化合物。
6.如權(quán)利要求1所述的碘化合物的制備方法，其中所述底物由至少一種選自芳烴、稠合多環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴、含有由下式(1)表示的雜環(huán)的烴或其衍生物的化合物組成R-Ar-X(1)其中，R表示氫原子，鹵原子，可以帶有取代基的烷基，環(huán)烷基或芳基；Ar表示芳族單環(huán)，多環(huán)或稠合環(huán)，或者是具有多環(huán)結(jié)構(gòu)或雜環(huán)基團(tuán)的芳族基團(tuán)；X表示氫原子，鹵原子或選自羧基、甲?；?、羥基、硝基、羥甲基、氰基、氨基、烷氧基、烷氧基羰基、?；?、酰氧基、烷基磺酰基和烷基磺酰氧基的官能團(tuán)；R和X可以相同或者可以存在多個(gè)。
7.如權(quán)利要求6所述的碘化合物的制備方法，其中所述底物由至少一種選自以下所述的化合物組成苯，氟苯，氯苯，溴苯，芐腈，鄰苯二甲腈，間苯二甲腈，甲苯，二甲苯，異丙苯，聯(lián)苯，萘，蒽，甲基萘，二甲基萘，甲基苯甲酸，二甲基苯甲酸，聯(lián)苯甲酸，聯(lián)苯二甲酸，萘甲酸，和萘二甲酸。
8.如權(quán)利要求2所述的碘化合物的制備方法，其中碘與2-甲基苯甲酸在孔徑為0.5-2nm的微孔材料及碘酸和/或高碘酸的存在下反應(yīng)。
9.高純度5-碘-2-甲基苯甲酸的制備工藝，其特征在于包括，通過(guò)權(quán)利要求8所述的方法進(jìn)行碘化反應(yīng)的步驟，其中通過(guò)加入水或進(jìn)行冷卻和接著分離使產(chǎn)物沉淀出來(lái)的晶體沉淀和分離步驟，以及其中用有機(jī)溶劑對(duì)分離出的晶體進(jìn)行重結(jié)晶的純化步驟。
10.如權(quán)利要求9所述的高純度5-碘-2-甲基苯甲酸的制備工藝，其中用于重結(jié)晶的溶劑選自乙酸、乙酸-水混合溶劑、2-丙醇和2-丙醇-水混合溶劑中的任一種。
11.通過(guò)如權(quán)利要求9所述的工藝制備的高純度5-碘-2-甲基苯甲酸，其中所述純度為99％或更高，以雜質(zhì)形式包含在內(nèi)的碘、碘化合物、無(wú)機(jī)鹽以及過(guò)渡金屬化合物的總量為500ppm或更低。
全文摘要
提供了一種碘化合物的制備方法，其中碘與底物在孔徑為500nm或以下的多孔材料的存在下，或在上述多孔材料和氧化劑的存在下反應(yīng)，以及高純度5－碘－2－甲基苯甲酸的制備工藝，其包括通過(guò)上述方法進(jìn)行的碘化反應(yīng)步驟，其中通過(guò)加入水或進(jìn)行冷卻和接著分離使產(chǎn)物沉淀出來(lái)的晶體沉淀和分離步驟，和其中用有機(jī)溶劑對(duì)分離出的晶體進(jìn)行重結(jié)晶的純化步驟。根據(jù)上述碘化合物的制備方法，碘可以高選擇性地引入到各種底物中。因?yàn)椴槐厥褂觅F金屬和特殊的試劑，因此，可以很容易地在工業(yè)規(guī)模上進(jìn)行該反應(yīng)，并且可以得到高純產(chǎn)物。此外，本發(fā)明包括碘化反應(yīng)、分離和純化步驟的工藝使得可以很容易地以高產(chǎn)率獲得高純度的5－碘－2－甲基苯甲酸，其可用于功能化學(xué)產(chǎn)品如藥物。包括碘化反應(yīng)、分離和純化的步驟的特征在于，它們過(guò)程簡(jiǎn)單，純化負(fù)載較小，并且非常有利于在工業(yè)上實(shí)施。
文檔編號(hào)C07C63/00GK1747910SQ20048000390
公開(kāi)日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2004年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月10日
發(fā)明者日高敏雄, 吉村貴史, 佐藤良文, 伏見(jiàn)則夫, 銅谷正晴 申請(qǐng)人:三菱瓦斯化學(xué)株式會(huì)社