一種鄰硝基苯酚類及其衍生物的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種有機化合物的合成方法，具體地說涉及與一種鄰硝基苯酚類化合 物的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鄰硝基苯酚可用于醫(yī)藥、染料、橡膠助劑和感光材料的中間體，也可用作單色PH 值指示劑，因此鄰硝基苯酚的制備就顯的非常重要。目前鄰硝基苯酚的生產(chǎn)工藝較為成 熟，傳統(tǒng)的方法是以硝酸為硝化劑，將苯酚硝化，但該方法由于受到取代基效應(yīng)制約，鄰 硝基苯酚的選擇性差，產(chǎn)物是鄰硝基苯酚和對硝基苯酚的混合物，難以分離，同時該方法 因濃硝酸具有氧化性，將苯酚氧化為醌類化合物，導(dǎo)致鄰硝基苯酚產(chǎn)率較低，如中國專利 CN201210463229. X，該專利公開了一種苯酚硝化選擇性制備鄰硝基苯酚的方法，另外中國 專利CN102344372A公開了一種鄰硝基苯酚和鄰硝基苯甲醚的合成方法，以鄰硝基氯苯為 原料，與氫氧化鈉溶液進行水解反應(yīng)，再經(jīng)硫酸酸化、冷卻、結(jié)晶，分離可制備得到鄰硝基苯 酚，但是該方法用到堿液和酸處理，造成環(huán)境污染。
[0003] 目前含各種取代基的鄰硝基苯酚類化合物受限于苯環(huán)上取代基的定位規(guī)則，導(dǎo)致 該類化合物較難區(qū)域?qū)Ｒ恍缘睾铣?，需要較長的反應(yīng)步驟才能合成相應(yīng)的鄰硝基苯酚，且 不同的取代基涉及的反應(yīng)步驟不同，沒有一個通用的方法合成。
[0004] 鑒于以上存在的問題，設(shè)計一條通用的，簡單的鄰硝基苯酚類化合物合成路線顯 得十分有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中鄰硝基苯酚合成過程中使用強酸造成的嚴重的環(huán)境污染問題 以及合成步驟較長較復(fù)雜的問題，本發(fā)明提出了一種鄰硝基苯酚類及其衍生物的合成方 法，該方法簡便，高效。
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種合成鄰硝基苯酚類化合物的方法，所述 的方法為以下步驟：
[0007] (1)以苯酚類化合物為原料，原料的結(jié)構(gòu)式如⑴所示：
[0008]
[0009] 其中，R1、R2、R3和R4分別獨立選自氫、烷基、鹵素、芳香族基團中一種；
[0010] ⑵由苯酚類化合物出發(fā)，合成2-(苯氧基）吡啶。
[0011] 作為優(yōu)選，合成步驟具體為：將苯酚類化合物、磷酸三鉀、碘化亞銅、2-吡啶甲酸、 2_溴吡啶，在惰性氣體保護下加入反應(yīng)溶劑里，混合物加熱至回流反應(yīng)10~30小時，冷卻 至室溫，反應(yīng)液萃取所得混合液，有機相經(jīng)干燥后脫去溶劑，得到固體2-苯氧基吡啶。
[0012] 苯酚類化合物與2-溴吡啶的摩爾比為1. 2~2 : 1 ;
[0013] 反應(yīng)溶劑選自高沸點溶劑，反應(yīng)溶劑對原料及反應(yīng)試劑有較好的溶解性。作為優(yōu) 選，反應(yīng)溶劑選為DMSO (二甲基亞砜），苯酚類化合物在反應(yīng)溶劑中的濃度為0.1 N~5. ON;
[0014] 磷酸三鉀與苯酚類化合物的摩爾比為1.5~3 : 1，碘化亞銅與苯酚類化合物的摩 爾比為0.01~0.05 : 1，苯酚類化合物與2-吡啶甲酸的摩爾比為1 : 0.08~0.5。
[0015] 作為優(yōu)選，混合物加熱至回流反應(yīng)24小時，然后加入乙酸乙酯稀釋5~10倍后， 萃取所得的混合溶液，有機相用無水硫酸鈉干燥后，過濾、脫去溶劑，得到固體2-苯氧基吡 啶。
[0016] (3)將步驟⑵得到的產(chǎn)物、催化劑、亞硝酸叔丁酯、以及有機溶劑依次加入密封 耐壓容器中，在油浴中加熱50~KKTC，反應(yīng)10~30小時，得到2-(2-硝基苯）氧基吡啶；
[0017] 所述催化劑選自二價鈀鹽，優(yōu)選為氯化鈀，醋酸鈀，三氟醋酸鈀中的一種，更優(yōu)選 為醋酸鈀，特點是產(chǎn)率高、價格相對比較便宜且易于保存和取用。與步驟（2)得到的2-苯 氧基吡啶的摩爾比為1 : 5~10,優(yōu)選為1 : 10。
[0018] 所述亞硝酸叔丁酯作為硝化試劑，與步驟（2)得到的2-苯氧基吡啶的摩爾比為 1~3 : 1，優(yōu)選為2 : 1。
[0019] 有機溶劑選自低極性有機溶劑；優(yōu)選為1，2-二氯乙烷（DCE)，1，2-二氯乙烷為介 電常數(shù)低的溶劑，其沸點相對較高，不易揮發(fā)，容易儲存。步驟（2)得到的2-苯氧基吡啶在 有機溶劑中的濃度為0.1 N~0. 5N，優(yōu)選為0. 1N。
[0020] 作為優(yōu)選，在油浴中溫度為80°C，反應(yīng)24小時。
[0021] (4)將步驟（3)得到的產(chǎn)物處理得到鄰硝基苯酚類及其衍生物；
[0022] 作為優(yōu)選，處理步驟具體為：將步驟（3)得到的產(chǎn)物用甲苯溶解后加入三氟甲磺 酸甲酯，在惰性氣體保護下90~120°C反應(yīng)2~3小時，再加入活潑金屬和甲醇的混和溶 液，在70~10(TC攪拌10~60分鐘，反應(yīng)液萃取所得混合液，有機相經(jīng)干燥后脫去溶劑，得 到鄰硝基苯酚類及其衍生物。
[0023] 作為優(yōu)選，活潑金屬選自堿金屬。
[0024] 作為優(yōu)選，2-(2-硝基苯）氧基吡啶與三氟甲磺酸甲酯的摩爾體積比為3~ 7mmol : 1ml，
[0025] 所述活潑金屬選自堿金屬，優(yōu)選為金屬鈉?；顫娊饘倥c2-(2-硝基苯）氧基吡啶 的摩爾比為10~25 : 1，活潑金屬在甲醇中的濃度為0.1~0.25N。
[0026] 上述惰性氣體優(yōu)選為氮氣、氬氣中一種。
[0027] 本發(fā)明直接以苯酚（可以含各種取代基）為原料，通過將酚羥基轉(zhuǎn)化為2-氧吡啶 基，再以鈀為催化劑，在亞硝酸叔丁酯存在的情況下，實現(xiàn)2-氧吡啶基鄰位上的碳_氫鍵活 化單硝化反應(yīng)，最后通過化學(xué)方法重新將2-氧吡啶基轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的酚，從而在苯酚類化合 物羥基的鄰位實現(xiàn)硝化得到一系列的鄰硝基苯酚類化合物。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0029] (1)安全環(huán)保，操作簡便，不產(chǎn)生廢氣廢水
[0030] (2)無需氧化劑；
[0031] (3)底物適應(yīng)性好，各種取代基都可以實現(xiàn)鄰位硝化；
[0032] (4)硝化反應(yīng)區(qū)域選擇性好；
【具體實施方式】
[0033] 下面通過實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0034] 實施例1 :
[0035] (1)以苯酚為原料。
[0036] (2)將苯酌 I. 2mmol，憐酸三鉀2mmol，2-批陡甲酸0? lmmol，2-溴批陡Immol，鵬 化亞銅0. 05mmol，2ml DMS0,加入25ml三口瓶里?；旌衔镌跉鍤獗Ｗo下，于90°C下回流24 小時后TLC檢測反應(yīng)結(jié)束，所得混合溶液用乙酸乙酯萃取，無水硫酸鈉干燥后減壓脫去溶 劑，得到淡黃色固體2-(苯氧基）吡啶（95%收率）。
[0037] (3)將2_(苯氧基）批陡0? 5mmol，二醋酸把0? 05mmol，亞硝酸叔丁酯1.0 mmol以 及1，2-二氯乙烷5ml依次加入25ml的密封壓力容器中。將混合物在80°C油浴中加熱反應(yīng) 24小時。TLC檢測反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)液用二氯甲烷稀釋過濾得到清液，用柱層析色譜法（淋 洗液配比：石油醚對乙酸乙酯體積比6 : 1)分離得到淡黃色液體2-(2-硝基）苯氧基吡啶 (90%收率）。
[0038] (4)將2-(2-硝基）苯氧基吡啶0? 5mmol，三氟甲磺酸甲酯0? 1ml，溶解在20ml甲 苯中，氬氣保護下于三口瓶中90°C下反應(yīng)2小時。加入12. 5mmol金屬鈉，20ml甲醇，氬氣 保護下在80 C下反應(yīng)30min。TLC檢測反應(yīng)結(jié)束后，乙酸乙醋卒取，卒取液經(jīng)無水硫酸納干 燥后減壓脫去溶劑，用柱層析色譜法（淋洗液配比：石油醚對乙酸乙酯體積比6 : 1)分離 得到2-硝基苯酚（88 %收率）。
[0039]
[0040] 黃色固體；mp45 °C ;IR(KBr) :v = 1530 (NO2)，3510 (OH) cm 1 !1H NMR(500MHz， CDCl3) : S 10. 60(s，1H)，8. 12(dd，J1 = 8. 5Hz，J2 = I. 5Hz，1H)，7. 62-7. 60(m，1H)，7. 17(dd， J1 = 8. 5Hz，J2 = I. 5Hz，1H)，7. 02-6. 99(m，1H) ;13C NMR(125MHz，CDCl3) : S 155. 1，137. 5， 133. 7,125. 1,120. 2,120. 0.
[0041] 實施例2:
[0042] (I)以苯酚為原料。
[0043] (2)將苯酉分I. 2mmol，憐酸三鉀I. 8mmol，2-批陡甲酸0? lmmol，2-溴批陡0? 6mmol, 碘化亞銅0. 05mmol，4ml DMS0,加入50ml三口瓶里?；旌衔镌诘獨獗Ｗo下于90°C下回流24 小時后TLC檢測反應(yīng)結(jié)束，所得混合溶液用乙酸乙酯萃取，無水硫酸鈉干燥后減壓脫去溶 劑，得到淡黃色固體2-(苯氧基）吡啶（95%收率）。
[0044] (3)將2_(苯氧基）批陡0? 5mmol，二醋酸把0? 05mmol，亞硝酸叔丁酯0? 5mmol以 及1，2-二氯乙烷5ml依次加入25ml的密封壓力容器中。將混合物在80°C油浴中加熱反應(yīng) 24小時。TLC檢測反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)液用二氯甲烷稀釋過濾得到清液，用柱層析色譜法（淋 洗液配比：石油