一种芳香硝基化合物及其制备方法

1.本发明涉及有机合成技术领域，具体而言，涉及一种芳香硝基化合物及其制备方法。


背景技术：

2.芳香硝基化合物是一种非常重要的多用途化工原料，是合成多用途的中间体。许多芳香硝基化合物本身也可以作为药物使用，比如，硝苯地平具有抗高血压的作用，氟他胺用于治疗前列腺癌。很多芳香硝基化合物广泛用于医药、染料、香料、炸药等工业的化工原料及有机合成试剂。近年来，芳香硝基化合物的用途更加广泛，其在纳米荧光材料，高分子抗菌材料，金属有机骨架，药物毒理研究等方面发挥着重要的作用。
3.目前，芳香硝基化合物的合成虽然有很多文献报道，但依然存在一些不足之处，比如合成过程需要用到硝酸：反应收率过低，后期纯化较难；反应条件剧烈，存在爆炸风险；反应温度-78℃，能耗高；并且强酸腐蚀设备；大批量生产受限且安全风险较高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种芳香硝基化合物及其制备方法，其以富电子芳烃为起始原料制备目标产物。经一步亲电硝化反应高效、安全地制备芳香硝基化合物。更重要的是，本发明开发了一种不用硝酸即可在接近室温的条件下制备芳香硝基化合物的合成方法，反应的机理如下：
[0005][0006]
发明人经过研究发现：硝酸盐(如上述的四甲基硝酸铵)与酸酐(如上述的三氟乙酸酐)复分解反应形成硝酸酯如上述的三氟乙酸硝酸酯(a)，a是一个很强的亲电试剂，它能够与富电子芳烃形成四元环状中间体b，b进一步转化形成芳香硝基化合物。弥补了当前制备芳香硝基化合物合成方法的缺陷及不足。本发明合成工艺设备简单，操作容易，对环境友好，成本低，收率高，可商业化大规模的制备和生产，满足当前不断增长的市场需求。
[0007]
本发明的实施例通过以下技术方案实现：
[0008]
芳香硝基化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0009][0010]
以富电子芳烃为原料，加入溶剂、硝酸盐，在-20～25℃搅拌下滴入酸酐，在-20～25℃下反应1-8h，然后经萃取、干燥、过滤，减压蒸除溶剂得芳香硝基化合物粗品，粗品进一步纯化得纯品。
[0011]
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
[0012]
本发明合成芳香硝基化合物的方法，不使用硝酸即可在接近室温的条件下高收率得到芳香硝基化合物，且副产物少，所使用的原料价格低廉、易得，反应条件温和，对环境友好，成本低，收率高，可商业化大规模的制备和生产，满足当前不断增长的市场需求。
具体实施方式
[0013]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0014]
下面对本发明实施例提供的一种芳香硝基化合物的制备方法进行具体说明。
[0015]
一种芳香硝基化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0016][0017]
以富电子芳烃为原料，加入溶剂、硝酸盐，在-20～25℃搅拌下滴入酸酐，在-20～25℃下反应1-8h，然后经萃取、干燥、过滤，减压蒸除溶剂得芳香硝基化合物粗品，粗品进一步纯化得纯品。
[0018]
进一步地，所述硝酸盐与n-boc-吲哚的摩尔比为1:1-4:1。
[0019]
进一步地，所述n-boc-吲哚与酸酐的摩尔比为1:1-1:8。
[0020]
进一步地，所述硝酸盐选自盐硝酸钾、硝酸钠、四甲基硝酸铵或四丁基硝酸铵中的一种或几种。
[0021]
进一步地，所述溶剂优选酯类、腈类中的一种或几种；如可选自四氢呋喃、1,4-二氧六环、乙腈、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、乙酸乙酯或二甲苯中的一种或几种。
[0022]
进一步地，所述酸酐选自三氟乙酸酐、三氟甲磺酸酐或乙酸酐中的的一种或几种。
[0023]
进一步地，萃取时萃取溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷或1,2-二氯乙烷中的一种或几种。
[0024]
进一步地，所述化方法可采用柱色谱分离、重结晶中的一种或几种。
[0025]
以下提供几种具体的芳香硝基化合物的制备方法。
[0026]
实施例1
[0027]
1-硝基萘的制备：反应釜中依次加入12.7kg萘、15kg四甲基硝酸铵，200l乙腈，降温至15℃，加入18kg三氟乙酸酐，反应5h，然后加入水淬灭反应，用乙酸乙酯萃取、无水硫酸镁干燥、过滤，减压蒸除溶剂得1-硝基萘粗品、粗品经重结晶得纯品16.4kg，收率95％。
[0028]1h nmr(400mhz,cdcl3):δ8.59(dd,j＝8.7,1.0hz,1h),8.26(dd,j＝7.7,1.2hz,1h),8.14(d,j＝8.3hz,1h),7.98(d,j＝8.2hz,1h),7.74(ddd,j＝8.6,6.9,1.4hz,1h),7.65(ddd,j＝8.1,6.8,1.2hz,1h),7.57(t,j＝7.9hz,1h).
[0029]
13
c nmr(101mhz,cdcl3):δ146.6,134.7,134.3,129.5,128.6,127.4,125.1,124.2,124.1,123.1.
[0030]
hrms(esi-tof)m/z:[m+h]+calcd for c
10
h8no
2 174.0555；found 174.0551.
[0031]
实施例2
[0032]
9-硝基蒽的制备：反应釜中依次加入17.7kg蒽、35kg四丁基硝酸铵，200l乙腈，降温至5℃，加入26kg三氟乙酸酐，反应2h，然后加入水淬灭反应，用乙酸乙酯萃取、无水硫酸镁干燥、过滤，减压蒸除溶剂得9-硝基蒽粗品、粗品加入无水乙醇升温至溶解完全，降温析晶；减压干燥即得纯品19.6kg，收率88％。
[0033]1h nmr(600mhz,cdcl3):δ8.60(s,1h),8.06(d,j＝8.5hz,2h),7.94(dd,j＝8.9,1.1hz,2h),7.68-7.62(m,2h),7.56(td,j＝7.6,7.1,1.6hz,2h).
[0034]
13
c nmr(151mhz,cdcl3):δ144.2,130.8,130.8,130.4,128.9,128.4,126.2,126.2,122.7,122.6,121.4,121.4.
[0035]
hrms(esi-tof)m/z:[m+h]+calcd for c
14h10
no
2 224.0712；found 224.0708.
[0036]
实施例3
[0037]
2-甲基-3-硝基苯并噻吩的制备：反应釜中依次加入14.7g 2-甲基苯并噻吩、15g四甲基硝酸铵，220ml乙酸乙酯，降温至20℃，加入27g三氟乙酸酐，反应6h，然后加入水淬灭反应，用乙酸乙酯萃取、无水硫酸镁干燥、过滤，减压蒸除溶剂得2-甲基-3-硝基苯并噻吩粗品、粗品经柱色谱纯化得纯品17.1g，收率89％。
[0038]1h nmr(600mhz,cdcl3):δ8.45(dd,j＝9.2,4.8hz,1h),7.78-7.72(m,1h),7.57-7.50(m,1h),7.43(td,j＝7.1,6.6,1.6hz,1h),2.92(s,3h).
[0039]
13
c nmr(151mhz,cdcl3):δ149.3,138.6,134.4,132.1,126.7,125.9,123.6,121.9,17.2.
[0040]
hrms(esi-tof)m/z:[m+na]+calcd for c9h7no2nas 216.0095；found 216.0090.
[0041]
综上所述，本发明合成芳香硝基化合物的方法，不使用硝酸且可在接近室温的条件下高收率得到芳香硝基化合物，且副产物少，所使用的原料价格低廉、易得，反应条件温和，对环境友好，成本低，收率高，可商业化大规模的制备和生产，满足当前不断增长的市场需求。
[0042]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种芳香硝基化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以富电子芳烃衍生物为原料，加入溶剂、硝酸盐，在一定反应温度下滴入酸酐反应一段时间后经萃取、干燥、过滤，减压蒸除溶剂得芳香硝基化合物粗品，粗品进一步纯化得纯品。2.根据权利要求1所述的芳香硝基化合物的制备方法，其特征在于，所述硝酸盐与富电子芳烃衍生物的摩尔比为1:1-4:1。3.根据权利要求1所述的芳香硝基化合物的制备方法，其特征在于，所述富电子芳烃衍生物与酸酐的摩尔比为1:1-1:8。4.根据权利要求1所述的芳香硝基化合物的制备方法，其特征在于，所述反应温度为-20～25℃，反应时间1-8h。5.根据权利要求1所述的芳香硝基化合物的制备方法，其特征在于，所述硝酸盐选自盐硝酸钾、硝酸钠、四甲基硝酸铵或四丁基硝酸铵中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的芳香硝基化合物的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自四氢呋喃、1,4-二氧六环、乙腈、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、乙酸乙酯或二甲苯中的一种或几种。7.根据权利要求1所述的芳香硝基化合物的制备方法，其特征在于，所述酸酐选自三氟乙酸酐、三氟甲磺酸酐或乙酸酐中的的一种或几种。8.根据权利要求1所述的芳香硝基化合物的制备方法，其特征在于，萃取时萃取溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷或1,2-二氯乙烷中的一种或几种。

技术总结
本发明提供了一种芳香硝基化合物的制备方法，包括以下步骤：以N-Boc-吲哚为原料，加入溶剂、硝酸盐，在一定反应温度下滴入酸酐反应一段时间后经萃取、干燥、过滤，减压蒸除溶剂得芳香硝基化合物粗品，粗品进一步纯化得纯品；本发明以富电子芳烃为原料，不使用硝酸即可在接近室温的条件下得到芳香硝基化合物，且副产物少，收率高，可商业化大规模的制备和生产，满足当前不断增长的市场需求。足当前不断增长的市场需求。


技术研发人员：张华 秦钰莉 王小娟 李明夏 赵鹏 蒋雨欣
受保护的技术使用者：川北医学院
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/8/21