CN102633646B

CN102633646B - 一种新的5-硝基水杨醛制备方法

Info

Publication number: CN102633646B
Application number: CN201210102580.6A
Authority: CN
Inventors: 田进涛; 田卫国
Original assignee: Ocean University of China
Current assignee: Ocean University of China
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2032-04-10
Also published as: CN102633646A

Abstract

本发明属于医药、染料、农药和香料等合成过程中所需化工中间体的制备技术领域，具体为一种改进后的低温硝化法制备5-硝基水杨醛的方法，是以水杨醛为原料，经过改进后的低温硝化法制备而得。在反应过程中，使用了由氢氟酸、醋酸酐和乙酸组成的全新三元混合溶剂体系，成功提高了低温硝化的反应速率和硝化法合成5-硝基水杨醛的产率。本发明方法合成条件容易控制，特别适合于实验室制取5-硝基水杨醛；同时原料易得，生产成本相对较低，具有一定的实施价值和社会经济效益。

Description

一种新的5-硝基水杨醛制备方法

技术领域

本发明属于医药、染料、农药和香料等合成过程中的化工中间体的制备技术领域，具体为一种改进后的低温硝化制备5-硝基水杨醛的方法。

背景技术

5-硝基水杨醛是一种广泛应用于医药、染料、农药和香料等合成过程中的化工中间体。在药物的开发利用中，以5-硝基水杨醛为原料合成的决奈达隆(Dronedarone hydrochloride)，化学名称为2-正丁基-3-[4-(3-二正丁基氨基丙氧基)苯甲酰基]-5-甲磺酰胺基苯并呋喃，是一种治疗心血管疾病的重要药物；海洋药物壳聚糖的合成中，采用5-硝基水杨醛制备的羟丙基壳聚糖希夫碱的抑菌作用和抗氧化能力要明显高于单纯由水杨醛制备的羟丙基壳聚糖希夫碱。而以5-硝基水杨醛为原料合成的螺苯并吡喃具有优异的光致变色性能，作为一种新型的光信息、光存储及荧光开关材料常见诸于各类文献报道之中。

以来源广泛、价格低廉的水杨醛为原料来制备5-硝基水杨醛，以往采用低温硝化法。反应流程如下列方程式所示：

反应以发烟硝酸为硝化试剂，以冰醋酸为溶剂，并在冰水浴中进行。此反应主要存在着两个方面的缺点：一是水杨醛3位和5位的硝基取代是一个竞争反应，从而导致合成出的硝基水杨醛中副产物3-硝基水杨醛的含量较高，给后期的分离提纯造成很大的困难；二是由于初期反应剧烈放热，为控制反应须在冰水浴中进行，但低温下的反应速率小。其结果降低了产率，不利于5-硝基水杨醛的大规模生产。

发明内容

本发明主要针对上述主要问题，设计了全新的反应溶剂体系，在已有基础上改进了硝化法制备5-硝基水杨醛的过程，减少了副产物3-硝基水杨醛的生成，并提高了低温下的反应速率，从而简化了分离的步骤，成功提高了5-硝基水杨醛的产率。具体的合成流程如下列方程式所示：

其具体步骤如下：

在室温下先将水杨醛溶解到酸性溶剂体系中，然后在冰水浴中和搅拌的条件下，在一定的时间内和温度下将发烟硝酸缓慢地滴加到反应容器中，滴加完毕后分阶段升温，反应2h结束。最后将反应液倾倒入冰水混合物中，得到黄色沉淀；抽滤得到硝基混合物；混合物再经过水抽提法分离的到浅黄色的5-硝基水杨醛。

其上所述酸性溶剂体系为氢氟酸、醋酸酐和乙酸的三元混合物。冰醋酸作为主要的反应溶剂；醋酸酐作为反应除水剂，可以提高硝化过程中硝酰正离子(NO₂ ⁺)的浓度，从而提高低温下的反应速率；氢氟酸的加入可抑制3-位取代副产物的产生。

其中缓慢滴加发烟硝酸的过程要在2.5h内完成，并控制温度在5～10℃。

所述阶段升温制度为8～10℃下反应1h，然后在15～20℃下继续反应1h结束。

所得产品通过红外光谱和H核磁共振谱进行表征，具体的数据如下：

红外光谱(KBr，cm^-1)：3069cm^-1；2883cm^-1；1664cm^-1；1625、1581、1472cm^-1；1514、1339cm^-1；1287、1186、1090cm^-1；921、715、629cm^-1；833、780cm^-1。

¹HNMR光谱(600MHz，CDCl₃，ppm)：11.61(s，1H，-OH)；10.01(s，1H，-CHO)；8.58(s，1H，ArH)；8.42(m，1H，ArH)；7.14(m，1H，ArH)。

本发明的特殊效果：所设计的三元溶剂体系可以明显降低副产物3-硝基水杨醛的比例，并提高了低温下硝化的反应速率。从而提高了水杨醛硝化法制备5-硝基水杨醛的产率，最高产率达到了52％。同时简化了后续同分异构体的分离的过程，有利于5-硝基水杨醛的大规模合成。本发明方法的生产成本相对较低，具有一定的实施价值和社会经济效益。

附图说明

图1：产物的红外光谱；

图2：产物的¹HNMR光谱；

图3：对三元溶剂体系提高产率的机理阐释：HF的加入，由于F与H之间的氢键强于O与H之间的氢键，同时氢键具有饱和性，从而利用氢键的占位作用，提高了5-位取代的产物比例。

具体实施方式

以下内容仅作为对本发明的进一步阐述和说明，而不在于限定本发明的受保护内容范围。

实施例1：

分别量取100ml冰醋酸、12.5g氢氟酸、25.9g醋酸酐、25.7g水杨醛并依次加入到250ml斜颈三口瓶中，于冰水浴中不断搅拌冷却至5℃以下。将16.6g发烟硝酸置于恒压滴液漏斗中，控制温度在5～10℃范围内，在2.5h内将发烟硝酸均匀地滴加到三口瓶中。然后控制温度在8～10℃反应1h，再升温至15～20℃继续反应1h。趁热将反应溶液倒入盛有500g的碎冰和水混合物中搅拌均匀，放置5h(或放置过夜)。抽滤，洗涤，干燥，得到黄色粉末固体28.3g。经过水抽提后可得到浅黄色的5-硝基水杨醛粉末14.8g，产率为52％。

红外光谱(KBr，cm^-1)：3069cm^-1；2883cm^-1；1664cm^-1；1625、1581、1472cm^-1；1514、1339cm^-1；1287、1186、1090cm^-1；921、715、629cm^-1；833、780c^m-1。

实施例2：

分别量取100ml冰醋酸、12.5g氢氟酸、25.9g醋酸酐、25.7g水杨醛并依次加入到250ml斜颈三口瓶中，于冰水浴中不断搅拌冷却至5℃以下。将16.6g发烟硝酸置于恒压滴液漏斗中，控制温度在5～102范围内，在2.5h内将发烟硝酸均匀地滴加到三口瓶中。然后控制温度在8～10℃反应1h，再升温至15～20℃继续反应1h。趁热将反应溶液倒人盛500g的碎冰和水混合物中搅拌均匀，放置5h(或放置过夜)。抽滤，洗涤，干燥，得到黄色粉末固体25.5g。经过水抽提后可得到浅黄色的5-硝基水杨醛粉末12.7g，产率为50％。

红外光谱(KBr，cm^-1)：3070cm^-1；2885cm^-1；1657cm^-1；1614、1578、1447cm^-1；1527、1352cm^-1；1260、1200、1090cm^-1；950、742、629cm^-1；825、780cm^-1。

¹HNMR光谱(600MHz，CDCl₃，ppm)：11.62(s，1H，-OH)；10.01(s，1H，-CHO)；8.57(s，1H，ArH)；8.41(m，1H，ArH)；7.12(m，1H，ArH)。

实施例3：

分别量取100ml冰醋酸、5.0g氢氟酸、25.9g醋酸酐、25.7g水杨醛并依次加入到250ml斜颈三口瓶中，于冰水浴中不断搅拌冷却至5℃以下。将16.6g发烟硝酸置于恒压滴液漏斗中，控制温度在5～10℃范围内，在2.5h内将发烟硝酸均匀地滴加到三口瓶中。然后控制温度在8～10℃反应1h，再升温至15～20℃继续反应1h。趁热将反应溶液倒人盛500g的碎冰和水混合物中搅拌均匀，放置5h(或放置过夜)。抽滤，洗涤，干燥，得到黄色粉末固体32.0g。经过水抽提后可得到浅黄色的5-硝基水杨醛粉末12.6g，产率为39％。本次合成的产率大幅度降低的原因是氢氟酸的使用量只有前面的实施例的0.4倍。

红外光谱(KBr，cm^-1)：3068cm^-1；2880cm^-1；1664cm^-1；1626、1581、1471cm^-1；1512、1338cm^-1；1286、1184、1089cm^-1；920、716、628em^-1；833、779cm^-1。

Claims

1.一种5-硝基水杨醛的制备方法，是直接以水杨醛为原料，经过改进后的低温硝化法反应制备而得，其具体的步骤如下：

在室温下先将水杨醛溶解到氢氟酸、醋酸酐和乙酸的三元混合物的酸性溶剂体系中，然后在冰水浴和搅拌的条件下，在2.5h内，并控制温度在5～10℃，将发烟硝酸缓慢地滴加到反应容器中，滴加完毕后，控制温度8～10℃下反应1h，然后再在15～20℃下继续反应1h后结束；最后将反应液倾倒入冰水混合物中，得到黄色沉淀，抽滤得到硝基混合物；混合物再经过水抽提法分离得到浅黄色的5-硝基水杨醛。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，水杨醛、氢氟酸、醋酸酐及硝化试剂浓硝酸的摩尔配比为1∶1.25∶1.25∶1.25，乙酸的用量根据反应容器体积进行调节。