CN102746185A - 一种芳香腈类化合物的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芳香腈类化合物的制备工艺。它是以烷基苯为反应溶剂，以碘化亚铜、碘化钾和N,N’-二甲基乙二胺为组合催化剂，溴代芳烃和亚铁***在氮气保护下在120－170℃反应24－60小时，随后冷却到室温，过滤，滤液回收溶剂后进行减压分馏或重结晶得到相应的芳香腈类化合物，所得产物产率高、纯度高。本发明与已有的合成方法相比，具有以下优点：1）反应条件温和；2）反应工艺流程短；3）使用廉价的无毒氰基化试剂；4）投料和后处理都非常简单，易于回收催化剂，易于实现工业化大生产。

Description

一种芳香腈类化合物的制备工艺

技术领域

本发明涉及有机合成中间体的制备方法，尤其涉及一种芳香腈类化合物的制备工艺。

背景技术

芳腈化合物是重要的精细化工中间体，既可水解制备酸也可以还原成胺，在医药、农药、染料、塑料助剂和精细有机化学品制备领域被广泛应用；重要的芳腈精细化工中间体有抗抑郁药西酞普兰关键中间体5－氰基苯酞、抗高血压药物关键中间体沙坦联苯、肼酞嗪类药物中间体邻氰基苯甲醛、液晶材料4’-烷基-4-氰基联苯等等。

目前，国内外芳腈化合物生产中主要有三种工艺路线：(1) 消除法；（2）氨氧化法；（3）取代法。消除法是在催化剂条件下由芳香羧酸或醛经过胺化再经脱水消除反应而得到芳腈化合物，具有操作简单、收率高、原料丰富并可以制备脂肪腈化合物等特点，缺点是相应的芳香羧酸或醛的成本较高，因此该法一般仅适合于科研实验室的制备【Synth Commun, 1989(1),189; EP790234, 1997; US 5618965, 1997; Mol Online, 1998, 12(3),94】。第二种方法氨氧化法是大规模工业化制备芳腈的主要方法，该法是在催化剂条件下使甲基芳族化合物与氨和氧进行反应。氨氧化法所用催化剂多为V，Ti，cr，B，Mo等各种氧化物或几种氧化物按不同比例组成的混合物【Chim.Ind., 1988,70(4), 58; DE254111,1988; Chim. Ind. 74(30,183; EP525367, 1993】。该生产方法特点是烷基芳烃原料来源广，对于大规模生产结构相对简单的芳腈衍生物较为有利，缺点是反应选择性稍差，反应条件苛刻，而且芳烃原料在相应位置必需具有甲基；而现有的部分精细化工中间体芳腈化合物中，它们的前体甲基芳环衍生物并没有工业品可供或不宜制备获得，相反它们的前体卤代芳烃和卤代杂芳烃则从工业上大量可供或宜制备廉价，因而经过氰基化反应制备芳腈是工业生产上另一个可行的途径。第三种方法取代法是卤代芳烃与氰基化试剂进行取代反应而得到芳腈和杂芳腈化合物。传统氰基化试剂有***（NaCN），***（KCN），TMSCN，Zn(CN)₂ ，CuCN，(CH₃)₂C(OH)CN 。其中NaCN和KCN剧毒；Zn(CN)₂和CuCN毒性大，并且因为需要化学计量使用，会造成严重的重金属污染；TMSCN容易吸潮，处理不方便，与(CH₃)₂C(OH)CN一样均会在反应过程中放出剧毒的氰化氢气体 ，造成环境严重污染【Tetrahedron, 1984, 40(9), 1433； J. Org. Chem., 1979, 44(24),4443; JACS, 2003, 125(100, 2890, Org. lett. 2004, 6(170, 2837】。

绿色有机化学新技术开展的主要研究策略之一是使用绿色试剂和采用低污染、高选择性、高效的催化剂。从绿色有机合成反应技术入手，选择重要的卤代芳烃的氰基化反应为研究对象，规避使用***、***和氰化亚铜等剧毒试剂，以价廉易得低毒的绿色试剂亚铁***（甚至能够作为食品添加剂）为氰基化试剂，研究采用低污染、高选择性、高效的廉价金属催化剂及配体体系，***开发精细化工中间体芳腈化合物的绿色合成共性技术有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种芳香腈类化合物的制备工艺。

本发明的芳香腈类化合物的制备工艺，是以烷基苯为反应溶剂，以碘化亚铜、碘化钾和N,N’-二甲基乙二胺为组合催化剂，溴代芳烃和亚铁***在氮气保护下在120－170℃反应24－60小时，随后冷却到室温，过滤，滤液回收溶剂后进行减压分馏或重结晶得到相应的芳香腈类化合物；所说的溴代芳烃和亚铁***的摩尔当量比例为1：0.15～0.3，碘化亚铜的用量为溴代芳烃的1％～20％摩尔当量，碘化钾的用量为碘化亚铜的1～2摩尔当量，N,N’-二甲基乙二胺的用量为溴代芳烃的0.8～1.2摩尔当量；

反应式为：

，

式中R¹，R²＝氢、三氟甲基、氟、硝基、氨基、醛基、C₁～C₄的烃基或C₁～C₄的烃氧基、环己基或取代的环己基、芳基或取代的芳基，所述取代的芳基上的取代基和取代的环己基上的取代基是三氟甲基、氟、C₁～C₄的烃基或C₁～C₄的烃氧基，R¹和R²可以相同或不同。

所述的反应溶剂烷基苯为均三甲苯、乙苯或二甲苯。

本发明与已有的合成方法相比，具有以下优点：

1）反应条件温和；

2）反应工艺流程短；

3）使用廉价的无毒氰基化试剂；

4）投料和后处理都非常简单，易于回收催化剂，易于实现工业化大生产。

具体实施方式

以下实施例将有助于理解本发明，但不限于本发明的内容：

实施例1  

在100升反应釜中，氮气保护下依次加入30升二甲苯，30摩尔对甲基溴苯，6摩尔亚铁***，0.573千克（3摩尔，0.1当量）碘化亚铜，1千克碘化钾（6摩尔，0.2当量），2.64千克N,N’-二甲基乙二胺（30摩尔，1.0当量），在氮气保护下在1４５℃搅拌反应50小时，结束反应，冷却到室温，抽滤回收无机盐，滤液减压回收溶剂二甲苯，残留物进行分馏可以回收N,N’-二甲基乙二胺，并获得对甲基苯甲腈，产率91％，白色固体，mp 25-26 °C; ¹H NMR (CDCl3): 2.42 (s, 3H), 7.27 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.54 (d, J = 8.2 Hz, 2H); ¹³C NMR (CDCl3) : 21.8, 109.3, 119.1, 129.8, 132.0, 143.6; IR (KBr):(CN) 2226 cm^-1; EI-MS m/z: 117 (M+, 100)。

实施例2  

在100升反应釜中，氮气保护下依次加入50升二甲苯，30摩尔对溴联苯，5.5摩尔亚铁***，0.573千克（3摩尔，0.1当量）碘化亚铜，1千克碘化钾（6摩尔，0.2当量），2.64千克N,N’-二甲基乙二胺（30摩尔，1.0当量），在氮气保护下在150℃搅拌反应48小时，结束反应，冷却到室温，抽滤回收无机盐，滤液减压回收溶剂二甲苯和N,N’-二甲基乙二胺，残留物进行乙醇重结晶获得对氰基联苯，产率71％，白色固体，mp 81-82 °C; ¹H NMR (CDCl3): 7.39-7.53 (m, 3H), 7.56-7.62 (m, 2H), 7.66-7.75 (m, 4H); ¹³C NMR (CDCl3) : 110.8, 118.9, 127.2. 127.7, 128.6, 129.1,132.6, 139.1, 145.6; IR (KBr): (CN) 2225 cm-1; EI-MS m/z: 179 (M⁺, 100)。

实施例3  

在100升反应釜中，氮气保护下依次加入40升均三甲苯，30摩尔4－溴－4’ －乙基联苯，6摩尔亚铁***，2.5摩尔碘化亚铜，5摩尔碘化钾， 24摩尔N,N’-二甲基乙二胺，在氮气保护下在16５℃搅拌反应48小时，结束反应，冷却到室温，抽滤回收无机盐，滤液减压回收溶剂均三甲苯和N,N’-二甲基乙二胺，残留物进行高真空分馏获得液晶中间体4－氰基－4’ －乙基联苯，产率85％，mp73～74 ℃,清亮点22 ℃, ¹ H NMR ( 400 MHz CDCl₃ ):1. 28 (m ,3 H ,-CH3 ) ,2. 74 (m ,2H ,-CH2-) ,7.36～7. 85 (m ,8H ,-Ar-)ppm。

Claims (2)

1.一种芳香腈类化合物的制备工艺，其特征在于它是以烷基苯为反应溶剂，以碘化亚铜、碘化钾和N,N’-二甲基乙二胺为组合催化剂，溴代芳烃和亚铁***在氮气保护下在120－170℃反应24－60小时，随后冷却到室温，过滤，滤液回收溶剂后进行减压分馏或重结晶得到相应的芳香腈类化合物；所说的溴代芳烃和亚铁***的摩尔当量比例为1：0.15～0.3，碘化亚铜的用量为溴代芳烃的1％～20％摩尔当量，碘化钾的用量为碘化亚铜的1～2摩尔当量，N,N’-二甲基乙二胺的用量为溴代芳烃的0.8～1.2摩尔当量；

反应式为：

，

式中R¹，R²＝氢、三氟甲基、氟、硝基、氨基、醛基、C₁～C₄的烃基或C₁～C₄的烃氧基、环己基或取代的环己基、芳基或取代的芳基，所述取代的芳基上的取代基和取代的环己基上的取代基是三氟甲基、氟、C₁～C₄的烃基或C₁～C₄的烃氧基，R¹和R²可以相同或不同。

2.根据权利要求1所述的一种芳香腈类化合物的制备工艺，其特征在于所说的反应溶剂烷基苯为均三甲苯、乙苯或二甲苯。