專利名稱：羥基芳族和氨基芳族化合物的碘化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用金屬碘化物和金屬次氯酸鹽，在溫和條件下碘化羥基芳族和氨基芳族化合物的經(jīng)濟(jì)方法。
在羥基苯甲酸的生產(chǎn)中，碘化的羥基芳族化合物是有用的中間體，工業(yè)上它也用作生產(chǎn)聚酯液晶的單體。例如，參見美國(guó)專利3，549，593。
羥基苯甲酸可以這樣制造先使酚類化合物碘化，繼之使碘酚羰基化，即可制得羥基苯甲酸。
碘化羥基芳族化合物的一種方法，是在沸石催化劑存在下利用碘氧化反應(yīng)。芳族原材料要在100-500℃相當(dāng)高的溫度下通過催化劑。況且，此方法不能使用含烷基的原材料，因?yàn)樵诜磻?yīng)進(jìn)行中烷基通常也被氧化。
用碘化鈉和次氯酸叔丁酯，碘化羥基芳族化合物是已知的。但是，此方法不理想，因?yàn)榇温人崾宥□r(jià)格昂貴且不穩(wěn)定，因而不宜應(yīng)用。此外，此方法還要使用乙腈這樣昂貴而有毒的溶劑，同時(shí)反應(yīng)混合物必須緩沖，因而在工業(yè)過程中使用此方法會(huì)明顯增加成本。再有，此方法的選擇性不高，因?yàn)槌３Ｊ且蝗〈a(chǎn)物和二取代產(chǎn)物同時(shí)得到。
最后，次氯酸叔丁酯的使用似乎只限于酚類化合物的碘化，而不能更廣泛地用于其它活潑的芳族化合物，如芳族胺類化合物，即苯胺、羥基吡啶或羥基喹啉。
在羥基芳族和氨基芳族化合物的碘化中，選擇性之所以重要是因?yàn)椋@種方法可能用于把放射性碘(如131I或125I)引入化合物作為放射性標(biāo)記。由于這些碘同位素的半衰期較短(131I為8天和125I為60天)且價(jià)格昂貴，因此引入放射性標(biāo)記的方法必須既有效又經(jīng)濟(jì)。這就是說反應(yīng)速度必須快且選擇性高。
高選擇性之重要也因?yàn)榈饣姆甲寤衔锸怯杏玫闹虚g體，他們能夠被羰基化或耦聯(lián)各種聚合物中間體。對(duì)位碘酚羰基化為對(duì)位羥基苯甲酸是一個(gè)例子，此時(shí)對(duì)于對(duì)位異構(gòu)體的高選擇性是需要的。
碘化羥基芳族化合物的已知方法的選擇性都不太高，因而不適于此項(xiàng)應(yīng)用。
因此，仍需要一種具有高選擇性的碘化羥基芳族和氨基芳族化合物的方法。
還需要一種使用便宜而無毒試劑的碘化方法。
還需要一種反應(yīng)時(shí)間短、選擇性高，因而可用于放射性標(biāo)記操作中的碘化方法。
據(jù)此，本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種碘化方法，此方法使用便宜而無毒的試劑，且反應(yīng)時(shí)間短。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種方法，此方法選擇性高，適用于放射性標(biāo)記的操作中。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種方法，此方法使用低溫同時(shí)具有高選擇性。
本發(fā)明的以上目的以及其它目的，可從以下的說明中明顯看出，這些目的已通過本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)。本方法包括的步驟是在-100℃至100℃之間的溫度下，使羥基芳族或氨基芳族化合物，與金屬碘化物和金屬次氯酸鹽的水溶液進(jìn)行反應(yīng)。
在實(shí)施本發(fā)明時(shí)可以使用的芳族化合物，基本上是任何未取代和取代的羥基芳族和氨基芳族化合物。適宜的芳族化合物有芳烴化合物，含氮芳族化合物，含氧芳族化合物和含硫芳族化合物。典型的芳烴包括苯和稠環(huán)芳族化合物如萘和蒽。典型的含硫芳族化合物包括例如噻吩和苯并噻吩。典型的含氮芳族化合物包括苯胺、吡啶和喹啉。適宜的含氧芳族化合物例如呋喃和苯并呋喃。適用于本發(fā)明的取代的芳族化合物包括芳族砜類、二芳基醚、二芳基羰基化合物，二芳基硫醚等等。
芳族原材料可以被一個(gè)或多個(gè)烷基取代，最好被1-6個(gè)碳原子的烷基取代。特別好的烷基是甲基、乙基、丙基和丁基。
芳族化合物的另外取代基可以包括酚基、鹵素(如氟、碘、氯和溴)，以及羥基、硝基、氨基、烷氧基、羧酸鹽和羧酸取代基，和芳基砜和芳基酮。較好的原材料是酚類化合物，即，羥基苯類化合物。特別好的酚類化合物的實(shí)例有苯酚、2-甲基苯酚、4-甲基苯酚、2，6-二甲基苯酚、4-硝基苯酚、2-碘苯酚、4-氯苯酚、2-氯苯酚、3-乙基苯酚、2-苯基苯酚和2-甲氧基苯酚。特別好的還有1-萘酚、2-萘酚、2-羥基吡啶、3-羥基吡啶、8-羥基喹啉和苯胺。
可以任意地在一種醇存在下，使羥基芳族化合物或氨基芳族化合物原材料，與金屬碘化物和金屬次氯酸鹽的水溶液進(jìn)行反應(yīng)，以制備碘化的芳族化合物。適用于本反應(yīng)的金屬碘化物包括其中金屬陽離子為堿金屬或堿土金屬陽離子的碘化物。雖然堿金屬碘化物和堿土金屬碘化物在本反應(yīng)中都是有效的，但堿金屬碘化物較好，因?yàn)樵诜磻?yīng)條件下它們一般比堿土金屬碘化物更易溶解。較好的金屬碘化物有碘化鋰、碘化鈉和碘化鉀，而以碘化鉀和碘化鈉更好。
適用于本反應(yīng)的金屬次氯酸鹽是陽離子為堿金屬或堿土金屬的次氯酸鹽，這一點(diǎn)與上述的金屬碘化物相似。較好的金屬次氯酸鹽是堿金屬的次氯酸鹽，而以次氯酸鉀和次氯酸鈉更好。特別好的金屬次氯酸鹽是次氯酸鈉。
反應(yīng)是用金屬碘化物和金屬次氯酸鹽的水溶液，也可以有極性的有機(jī)溶劑存在下進(jìn)行。適宜的極性有機(jī)溶劑包括有1-10個(gè)碳原子的醇類，如甲醇、乙醇、丙醇和叔丁醇和正丁醇;和極性非質(zhì)子傳遞的有機(jī)溶劑，如四氫呋喃、乙腈和二甲基甲酰胺(DMF)。
除了極性溶劑，在相轉(zhuǎn)移催化劑存在下也可以使用非極性芳族溶劑。適宜的芳族溶劑包括苯、甲苯、二甲苯等等。較好的溶劑為甲苯。適宜的相轉(zhuǎn)移催化劑包括冠醚、季銨鹽、季銨或季鏻鹽以及穴狀化合物。較好的相轉(zhuǎn)移催化劑是季銨鹽，而以芐基三乙基氯化銨更好。
反應(yīng)可以僅在水溶液中進(jìn)行，或最好在1-10個(gè)碳原子的醇存在下進(jìn)行。反應(yīng)介質(zhì)中醇的存在提高了碘化芳族產(chǎn)物的選擇性和產(chǎn)率。
在本方法的較好實(shí)施例中，于反應(yīng)介質(zhì)中加入堿。這種堿被認(rèn)為可以起一般堿性催化劑的作用，同時(shí)堿的存在提高了有利于與羥基對(duì)位位置上的一碘化反應(yīng)的選擇性和產(chǎn)率，也抑制了含氯產(chǎn)物的產(chǎn)生。雖然任何堿都可加入，但堿的堿性平衡常數(shù)至少要等于碳酸鈉的堿性平衡常數(shù)。胺類、氫氧化物、碳酸鹽等，都可作為本方法的堿性催化劑。較好的堿是碳酸鈉和氫氧化鈉。上述試劑都是價(jià)廉、易得、穩(wěn)定和無毒的、另外，反應(yīng)溶液無需緩沖，這進(jìn)一步降低了方法的成本。
本發(fā)明方法選擇性高，主要得到一碘化產(chǎn)物，其產(chǎn)率一般為70-100%。
反應(yīng)通常在-100至100℃之間的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，當(dāng)然較低溫度更好，因?yàn)橥ǔＴ谳^低溫度要比在較高溫度得到更高的選擇性。較好的溫度范圍是-78°至45℃，而以-20°至20℃更好。
即使在低溫下反應(yīng)速度仍很快。通常反應(yīng)時(shí)間就等于加入試劑和從反應(yīng)混合物中除去熱所需的時(shí)間。在一般堿性催化劑存在下，此反應(yīng)實(shí)際上是瞬間完成的。雖然反應(yīng)可能在幾分鐘內(nèi)完成，但為保證反應(yīng)的完全，通常將反應(yīng)混合物攪拌幾分鐘至幾小時(shí)不等。
本發(fā)明的碘化反應(yīng)可以間歇式進(jìn)行，也可以半間歇或連續(xù)式進(jìn)行。操作程序的選擇視具體的反應(yīng)物和產(chǎn)品、以及工程考慮而定，本領(lǐng)域的專業(yè)人員是容易作出選擇的。
在本反應(yīng)用于把放射性碘引入芳族化合物的埸合，此反應(yīng)的快速和選擇性，以及試劑的便宜，就更顯示其突出的優(yōu)點(diǎn)。放射性碘用于放射性標(biāo)記、醫(yī)學(xué)診斷和治療，都是該領(lǐng)域?qū)I(yè)人員所熟知的。
從以下實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的其它特征將更加明顯，這些實(shí)施例旨在舉例說明本發(fā)明，而不應(yīng)看做對(duì)本發(fā)明的限定。
實(shí)施例實(shí)施例1-13所使用的程序如下在一個(gè)100毫升玻璃燒瓶中裝入2.00克羥基芳族化合物，此燒瓶裝有氮?dú)馊肟冢判詳嚢璋?、溫度?jì)和加液漏斗。加入一當(dāng)量碘化鈉，在某些情況下也加入一當(dāng)量氫氧化鈉(見具體實(shí)施例)。加入50毫升溶劑，所得溶液調(diào)節(jié)至反應(yīng)溫度。于加液漏斗中加入含有一當(dāng)量次氯酸鈉的1-10%水溶液。在規(guī)定的溫度和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)把NaOCl溶液滴加至反應(yīng)混含物中。NaOCl加完后反應(yīng)混合物在規(guī)定溫度下保持較短時(shí)間，然后調(diào)節(jié)反應(yīng)混合物的PH值，分離出產(chǎn)物，在大多數(shù)情況下接著進(jìn)行溶劑萃取。所給出的產(chǎn)率，或是分離出的純化合物，或是對(duì)粗品進(jìn)行氣相色譜(GC)分析，用內(nèi)標(biāo)重量百分比方法計(jì)算得出。
實(shí)施例14的程序與上述程序類似，只不過它是使用100克羥基芳族化合物(2-苯基苯酚)，500毫升溶劑和產(chǎn)率是從粗產(chǎn)物的GC分析的面積百分?jǐn)?shù)計(jì)算得出。
實(shí)施例15是以氨基芳族化合物代替羥基芳族化合物的情況下實(shí)施本方法的一個(gè)驗(yàn)證。
實(shí)施例實(shí)施例實(shí)施例實(shí)施例1234羥基芳族化合物苯酚苯酚苯酚苯酚NaI用量3.18克3.18克3.18克3.18克NaOH用量0.85克0.85克0.85克0.85克
NaOCl用量1.58克1.58克1.58克1.58克溶劑叔丁醇甲醇乙醇甲醇溫度0℃0℃0℃40℃加入時(shí)間1.7小時(shí)1.0小時(shí)2.5小時(shí)0.8小時(shí)產(chǎn)率81%80%78%67%產(chǎn)物4-碘苯酚4-碘苯酚4-碘苯酚4-碘苯酚實(shí)施例實(shí)施例實(shí)施例實(shí)施例5678羥基芳族化合物2-萘酚2-甲苯酚2-碘苯酚4-硝基苯酚NaI用量2.08克2.77克1.36克2.16克NaOH用量0.55克0.74克0.36克無NaOCl用量1.03克1.38克0.68克1.07克溶劑甲醇甲醇甲醇甲醇溫度0℃0℃0℃0℃加入時(shí)間0.7小時(shí)1.2小時(shí)0.8小時(shí)0.8小時(shí)產(chǎn)率84%80%78%75%產(chǎn)物6-碘-2-4-碘-2-2，4-二2-碘-4-萘酚甲苯酚碘苯酚硝基苯酚實(shí)施例實(shí)施例實(shí)施例實(shí)施例9101112羥基芳族化合物2，6-二甲2-氯苯酚4-氯苯酚2-羥基吡啶
NaI用量2.58克2.33克2.33克3.78克NaOH用量無0.62克無0.84克NaOCl用量1.22克1.16克1.16克1.56克溶劑甲醇甲醇甲醇甲醇溫度0℃0℃0℃0℃加入時(shí)間2.0小時(shí)1.0小時(shí)1.0小時(shí)1.5小時(shí)產(chǎn)率87%74%72%48%產(chǎn)物4-碘-2，6-4-碘-1-氯2-碘-4-2-羥基-5二甲苯酚苯酚氯苯酚-碘吡啶實(shí)施例實(shí)施例1314羥基芳族化合物8-羥基喹啉2-苯基苯酚NaI用量2.06克96.86克NaOH用量0.55克24.00克NaOCl用量1.02克42.88克溶劑甲醇甲醇溫度0℃0℃加入時(shí)間1.0小時(shí)2.0小時(shí)產(chǎn)率97%84%產(chǎn)物8-羥基-5-碘喹啉4-碘-2-苯基苯酚實(shí)施例15氨基芳族化合物苯胺NaI用量3.22克
NaOH用量0.86克NaOCl用量1.60克溶劑甲醇溫度0℃加入時(shí)間1.0小時(shí)產(chǎn)率68%產(chǎn)物4-碘苯胺顯然，按照上面公開的內(nèi)容，有可能對(duì)本發(fā)明做出各種修改與變化。因此，可以理解，用本文具體說明以外的其它方式來實(shí)施本發(fā)明，仍屬于所附權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種碘化羥基芳族或氨基芳族化合物的方法，此方法包括的步驟是在溫度-100℃至100℃之間，將所述的羥基芳族化合物或氨基芳族化合物，與一種金屬碘化物和一種金屬次氯酸鹽的水溶液進(jìn)行反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的堿金屬碘化物選自堿金屬和堿土金屬的碘化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述的堿金屬碘化物選自碘化鈉、碘化鉀和碘化鋰。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的金屬次氯酸鹽選自堿金屬和堿土金屬的次氯酸鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述的堿金屬次氯酸鹽選自次氯酸鈉、次氯酸鉀和次氯酸鋰。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，是中所述的反應(yīng)是在-78℃至45℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述的反應(yīng)是在-20℃至20℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的水溶液還包括含有1-10個(gè)碳原子的醇。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述的醇選自甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇和叔丁醇。
全文摘要
公開了一種碘化羥基芳族和氨基芳族化合物的方法，此方法包括的步驟是在溫度為-100℃至100℃，1-10個(gè)碳原子的醇存在下，使羥基芳族化合物或氨基芳族化合物，與一種金屬碘化物和一種金屬次氯酸鹽的水溶液進(jìn)行反應(yīng)。
文檔編號(hào)C07B39/00GK1031695SQ8810616
公開日1989年3月15日 申請(qǐng)日期1988年8月18日 優(yōu)先權(quán)日1987年8月18日
發(fā)明者凱文·約瑟夫·埃德加, 蓋伊·拉爾夫·斯坦美茲 申請(qǐng)人:伊斯曼柯達(dá)公司