一種硝基苯的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種硝基苯的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 硝基苯是合成藥物、染料和塑料的重要中間體。目前，工業(yè)上和實(shí)驗(yàn)室中，通常采 用苯與過(guò)量的硝酸、硫酸發(fā)生硝化反應(yīng)得到硝基苯。然而，此合成方法須消耗大量硝酸、硫 酸，反應(yīng)過(guò)程放熱量大，產(chǎn)生大量的廢酸，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。有文獻(xiàn)報(bào)道，在鈀催化作 用下，以鹵代苯為原料制備硝基苯，由于催化劑鈀比較昂貴，使該方法僅限于實(shí)驗(yàn)室的生產(chǎn) 規(guī)模，不適用于工業(yè)生產(chǎn)?！禖opper-catalyzed coupling of aryl halides and nitrite salts:a mild Ullmann-type synthesis of aromatic nitro compounds〉〉，Tetrahedron Letters，2005,46,4715 - 4717公開(kāi)了一種以4-碘苯甲醚或4-溴苯甲醚為原料制備4-硝 基苯甲醚的制備方法。然而，4-碘苯甲醚或4-溴苯甲醚來(lái)源較少，價(jià)格較為昂貴，該反應(yīng)并 不能大規(guī)模應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，限制了其應(yīng)用范圍。
[0003] 因此，研宄一種原料來(lái)源廣、反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)步驟少、操作簡(jiǎn)便、適于工業(yè)化生 產(chǎn)的硝基苯的制備方法具有非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中硝基苯的制備方法所具有的原料來(lái)源較少、反應(yīng)條件劇烈、合 成路線(xiàn)長(zhǎng)、不適于工業(yè)化生產(chǎn)等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種硝基苯的制備方法，更優(yōu)選地，提 供一種4-硝基苯甲醚的制備方法。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種硝基苯的制備方法，反應(yīng)方程式如下所示，
[0006]
，
[0007] 其中，以氯苯為原料，在硝化試劑和銅催化劑的存在下，在非質(zhì)子性溶劑中反應(yīng)；
[0008] 所述硝化試劑為亞硝酸鹽，所述銅催化劑為銅原子和/或亞銅離子與配體形成的 配合物；
[0009] R 為 H、（C1-C10)-烷基、OR1' NR2R3、NHC0R4、N02、COOR 5;
[0010] 札為 H、（C「C1(l)-烷基、芳基；
[0011] R2、R3彼此相互獨(dú)立地為H、（C「C1Q)_烷基、芳基；
[0012] &為（C「C1(l)-烷基、芳基；
[0013] 1?5為（C「C1(l)-烷基、芳基。
[0014] 本發(fā)明上述制備方法中，所述配體為有機(jī)胺配體。
[0015] 本發(fā)明上述制備方法中，所述硝化試劑選自堿金屬的亞硝酸鹽、堿土金屬的亞硝 酸鹽、亞硝酸銨中的任意一種。
[0016] 本發(fā)明上述制備方法中，R為（C1-C4)-烷基、ORpNR 2RrNHCOIV COOR5;
[0017] 1^為（C「C4)-烷基；
[0018] R2、R3彼此相互獨(dú)立地為（C「C4)-烷基；
[0019] &為（C「C4)-烷基；
[0020] 1?5為（C「C4)-烷基。
[0021] 本發(fā)明上述制備方法中，優(yōu)選地，所述氯苯為H3CO
[0023] 本發(fā)明上述制備方法中，所述配體選自
[0025] 本發(fā)明上述制備方法中，所述硝化試劑選自亞硝酸鈉，亞硝酸鉀，亞硝酸鈣、亞硝 酸鎂、亞硝酸鋇、亞硝酸鍶、正丁基亞硝酸銨中的至少一種。
[0026] 本發(fā)明上述制備方法中，所述非質(zhì)子性溶劑選自N，N-二甲基甲酰胺，二甲基亞 砜，甲苯，丙酮，四氫呋喃，氯仿，四氯化碳，苯，乙腈中的至少一種。
[0027] 本發(fā)明上述制備方法中，所述氯苯與所述銅催化劑中的銅原子和/或亞銅離子的 摩爾比為1:0. 02~0. 100,所述氯苯與所述硝化試劑的摩爾比為1:0. 5~2. 0,所述氯苯與 所述配體的摩爾比為1:0. 03~0. 20,反應(yīng)溫度為50~150°C，反應(yīng)時(shí)間為4~40小時(shí)。
[0028] 本發(fā)明上述制備方法中，所述氯苯與所述銅催化劑中的銅原子和/或亞銅離子的 摩爾比為1:0. 05~0. 075,所述氯苯與所述硝化試劑的摩爾比為1:1~1. 5,所述氯苯與所 述配體的摩爾比為1:0. 05~0. 15,所述反應(yīng)溫度為70~100°C，所述反應(yīng)時(shí)間為12~20 小時(shí)。
[0029] 本發(fā)明上述制備方法中，所述氯苯與所述銅催化劑中的銅原子或亞銅離子的摩爾 比為1:0. 05,所述氯苯與所述硝化試劑的摩爾比為1:1. 2,所述氯苯與所述配體的摩爾比 為1:0. 1，所述反應(yīng)溫度為80°C，所述反應(yīng)時(shí)間為12小時(shí)。
[0030] 本發(fā)明上述制備方法中，還包括采用分離純化方法對(duì)所述硝基苯進(jìn)行分離純化處 理的步驟。
[0031] 本發(fā)明上述制備方法中，所述分離純化方法選自過(guò)濾、萃取、重結(jié)晶、蒸餾、柱層 析、薄層色譜、冷凍干燥中的至少一種。
[0032] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0033] 根據(jù)〈〈Copper-catalyzed coupling of aryl halides and nitrite salts:a mild Ullmann-type synthesis of aromatic nitro compounds》的記載，在硝化試劑和銅催化 劑的存在下，以4-溴苯甲醚為原料制備4-硝基苯甲醚的產(chǎn)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于以4-碘苯甲醚為 原料制備4-硝基苯甲醚的產(chǎn)率。而本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的是，在Ullmann反應(yīng)中，反應(yīng) 活性為即4-氯苯甲醚較4-碘苯甲醚、4-溴苯甲醚反應(yīng)活性更差，根據(jù)上述技 術(shù)教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以預(yù)期的是，在硝化試劑和銅催化劑的存在下，4-氯苯甲醚制備 4-硝基苯甲醚的產(chǎn)率將更低。因此，根據(jù)上述技術(shù)教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員不會(huì)選擇反應(yīng)活性 更差的4-氯苯甲醚為原料，在硝化試劑和銅催化劑的存在下，制備4-硝基苯甲醚；也就不 會(huì)以氯苯為原料，在硝化試劑和銅催化劑的存在下，制備硝基苯。
[0034] 本發(fā)明硝基苯的制備方法，以氯苯為原料，在硝化試劑和銅催化劑的存在下，在非 質(zhì)子性溶劑中反應(yīng)；所述硝化試劑為亞硝酸鹽，所述銅催化劑包括銅原子和/或亞銅離子、 和配體。本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化原料氯苯的適用范圍、硝化試劑的具體種類(lèi)、銅催化劑的具體種 類(lèi)、非質(zhì)子性溶劑的具體種類(lèi)、有機(jī)胺配體的具體種類(lèi)，并進(jìn)一步優(yōu)化氯苯與硝化試劑、銅 催化劑和配體的摩爾比、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間，使氯苯可以在銅催化劑的催化下一步制備 硝基苯。該制備方法，原料（氯苯和銅催化劑）來(lái)源廣，反應(yīng)條件（50~150°C )溫和，操作 (只需一步反應(yīng)和簡(jiǎn)單的過(guò)濾）簡(jiǎn)便，收率>80%，適于硝基苯特別是4-硝基苯甲醚的工業(yè) 化生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合 附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中
[0036] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中4-硝基苯甲醚的HPLC圖；
[0037] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中4-硝基苯甲醚的溴化鉀壓片法的IR圖；
[0038] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中4-硝基苯甲醚的1HNMR圖；
[0039] 圖1的具體檢測(cè)條件如下：HPLC柱：Inertsil 0DS-35 μπι 4. 6X250m ;檢測(cè)波長(zhǎng)： 254nm ;流動(dòng)相：甲醇：水=3:1 ;進(jìn)樣濃度：5mg/mL。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 1、儀器
[0041] 高效液相色譜儀：KNAUER HPLC PUMP K-501，KNAUER UV DETECTOR K-2501 ;
[0042] 紅外光譜儀：BRUKER TENSOR 27 ;
[0043] 核磁共振儀：BRUKER AVANCE III。
[0044] 2、試劑
[0045] TDA三[2-(2-甲氧基乙氧基）乙基]月
[0046] N，N'_ 二甲基乙二胺'
[0047] DMF N，N-二甲基甲酰胺。
[0048] 以下實(shí)施例中所用的原料試劑和溶劑均為市售品，純度為分析純。
[0049] 實(shí)施例1 1-
NO2的制備
[0050] 在裝有攪拌裝置的1000 mL圓底燒瓶中，加入42. 8g (LOmmol) H3
'-' 、
、、 20. 7g(l. 2mmol)亞