專利名稱：一種2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)化合物的合成方法，特別是2-溴-4硝基苯乙腈的合成方法。
技術(shù)背景2-溴-4-硝基苯乙腈的分子式如I所示，其為合成抗生素類藥物的關(guān)鍵中間體。但是2-溴-4-硝基苯乙腈的合成法國內(nèi)外均無公開文獻(xiàn)報(bào)道。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡單、成本低、收率高的2-溴-4-硝基苯乙 腈的合成方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法以苯乙腈為 主要起始原料，依次包括以下步驟1) 、硝化苯乙腈在由濃硫酸和濃硝酸組成的混酸中攪拌反應(yīng)，反應(yīng)溫度為-20 30'C， 反應(yīng)時(shí)間為0.5 3小時(shí)，苯乙腈與濃硝酸的體積比為l: 1.1~4，混酸中濃硫酸與濃硝酸的體 積比為1 5: 1;將所得的反應(yīng)產(chǎn)物放入冰水中，有固體析出，過濾，得析出物；再將析出 物依次經(jīng)水洗和干燥，得對(duì)硝基苯乙腈。2) 、溴化將對(duì)硝基苯乙腈溶解在濃硫酸中，加入N-溴代丁二酰亞胺(NBS)進(jìn)行溴 代，反應(yīng)溫度為-20。C 5(TC，反應(yīng)時(shí)間為5min 5h;對(duì)硝基苯乙腈與濃硫酸的重量比為l: 0.5-10，對(duì)硝基苯乙腈與N-溴代丁二酰亞胺的重量比為1: 0.8~5.0;將所得的反應(yīng)混合物放 入冰水中，有固體析出，過濾，得析出物；再將析出物依次經(jīng)水洗和干燥，得2-溴-4-硝基 苯乙腈。作為本發(fā)明的2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法的改進(jìn)步驟2)中在過濾所得的濾液中 加入堿性物質(zhì)進(jìn)行中和直至Pl^7，所得的沉淀物為2-溴-4-硝基苯乙腈。作為本發(fā)明的2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法的進(jìn)一步改進(jìn)堿性物質(zhì)為氨水、氫氧化 鈉、氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀或氫氧化鉀溶液。作為本發(fā)明的2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法的進(jìn)一步改進(jìn)N-溴代丁二酰亞胺的加入 方式為分批加入。本發(fā)明的反應(yīng)方程式如下<formula>formula see original document page 0</formula>本發(fā)明的2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法，以廉價(jià)的苯乙腈為原料，經(jīng)硝化和溴代兩步 反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物。由于反應(yīng)過程中使用廉價(jià)的原料和反應(yīng)試劑(濃硫酸、濃硝酸和NBS)， 因此，本發(fā)明的合成方法具有成本低廉、操作簡單、能耗少等優(yōu)點(diǎn)，且該方法合成2-溴-4-硝基苯乙腈，還具有高收率(以苯乙腈計(jì)，最高能達(dá)65.1%)的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
以下所有的實(shí)施例中，濃硝酸均指濃度為63 %的濃硝酸，濃硫酸均指濃度為98%的濃 硫酸，苯乙腈的密度為1.020 1.030g/mL(20 。C)。實(shí)施例l、 一種2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法，以苯乙腈為主要原料，依次經(jīng)以下步驟1) 、硝化1000 mL三口燒瓶中，加入178.4mL濃硝酸和267.2 mL濃硫酸，冰水浴 冷卻至5。C，滴加苯乙腈64mL，控制溫度不超過10。C，加完后撤去冰水浴，緩慢回暖至 室溫(25'C)繼續(xù)反應(yīng)2 h，隨后將所得的反應(yīng)產(chǎn)物攪拌下傾入2500g冰水中，產(chǎn)生淡黃色固體， 過濾，得濾餅。將濾餅用水洗至中性，干燥，得對(duì)硝基苯乙腈62.5 g， mp: U4 115。C，收 率69.1%。2) 、溴化250mL三口燒瓶中，加入濃硫酸50.0mL，用低溫恒溫槽冷卻至-2(TC，力口入對(duì)硝基苯乙腈16.28，攪拌至對(duì)硝基苯乙腈完全溶解后，分三批加入NBS共34.1g，控制 加入NBS的速度，使反應(yīng)液溫度不超過2(TC，加完后，撤去冰水浴，室溫(25'C)反應(yīng)lh。 隨后將所得的反應(yīng)混合物攪拌下傾入到600g冰水中，產(chǎn)生黃色固體，過濾，得濾餅。將濾 餅用水洗至中性，干燥，得至l」2-溴-4-硝基苯乙腈18.1g。將上述過濾所得的濾液用飽和氨水中和，直至Pl^7;析出黃色固體，過濾，將所得的 濾餅用水洗至中性，干燥，得到2-溴-4-硝基苯乙腈4.1g。因此，共計(jì)得到2-溴-4-硝基苯乙腈22.2g， mp: 194.1~195.8°C，收率92.1%，兩步收率 合計(jì)65.1%。實(shí)施例2、 一種2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法，以苯乙腈為主要原料，依次經(jīng)以下步驟1) 、硝化1000 mL三口燒瓶中，加入74.4mL濃硝酸和372.0mL濃硫酸，室溫(25 °C) 下滴加苯乙腈64mL，控制溫度不超過30'C，加完后室溫(25匸)繼續(xù)反應(yīng)3 h，隨后將所得 的反應(yīng)產(chǎn)物攪拌下傾入1000g冰水中，立即產(chǎn)生淡黃色固體，過濾，得濾餅。將濾餅用水 洗至中性，干燥，得對(duì)硝基苯乙腈41.3g， mp: 114 115°C，收率45.7%。2) 、溴化250mL三口燒瓶中，加入濃硫酸88.0mL，冰水浴冷卻至-20。C，加入對(duì)硝基 苯乙腈16.2g，攪拌至對(duì)硝基苯乙腈完全溶解后，分四批加入NBS81.0g，控制加入NBS的 速度，使反應(yīng)液溫度不超過O'C，加完后，該溫度(-20。C)下繼續(xù)反應(yīng)3h，隨后將所得的 反應(yīng)混合物攪拌下傾入到1000g冰水中，產(chǎn)生黃色固體，過濾，得濾餅。將濾餅用水洗至 中性，干燥，得至!]2-溴-4-硝基苯乙腈16.8g。將上述過濾所得的濾液用飽和氫氧化鈉溶液中和，直至Ph-7;析出黃色固體，過濾， 將所得的濾餅用水洗至中性，干燥，得至U2-溴-4-硝基苯乙腈6.1g，共計(jì)22.9g， mp: 194.1~195.8°C，收率95.0%，兩步收率合計(jì)43.4%。實(shí)施例3、 一種2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法，以苯乙腈為主要原料，依次經(jīng)以下步驟1)、硝化lOOOmL三口燒瓶中，加入186.1mL濃硝酸和186.1 mL濃硫酸，低溫恒 溫槽控制反應(yīng)溫度為-20。C;滴加苯乙腈64mL，控制溫度不超過-10 °C，加完后-2(TC繼續(xù) 反應(yīng)0.5h;隨后將所得的反應(yīng)產(chǎn)物攪拌下傾入5000g冰水中，立即產(chǎn)生淡黃色固體，過濾，得濾餅。將濾餅用水洗至中性，千燥，得對(duì)硝基苯乙腈59.6g， mp: 114~U5°C，收率65.9%。 2)、溴化250mL三口燒瓶中，加入濃硫酸26.4mL，室溫下(25。C)加入對(duì)硝基苯乙腈 16.2g，攪拌至對(duì)硝基苯乙腈完全溶解后，分兩批加入NBS 13.0g，控制加入NBS的速度， 使反應(yīng)液溫度不超過5(TC，加完后，該溫度(5(TC)下繼續(xù)反應(yīng)5h;隨后將所得的反應(yīng)混合 物攪拌下傾入到500g冰水中，產(chǎn)生黃色固體，過濾，得濾餅。將濾餅用水洗至中性，干燥， 得到2-溴-4-硝基苯乙腈14.2g。將上述過濾所得的濾液用飽和氫氧化鉀中和，直至P1^7;析出黃色固體，過濾，將所 得的濾餅用水洗至中性，干燥，得到2-溴-4-硝基苯乙腈2.7g，共計(jì)16.9g， mp: 194.1~195.8°C ， 收率70.1%，兩步收率合計(jì)46.2%。實(shí)施例4、 一種2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法，以苯乙腈為主要原料，依次經(jīng)以下步驟1) 、硝化1000 mL三口燒瓶中，加入141.5mL濃硝酸和271.6mL濃硫酸，室溫(25 'C)滴加苯乙腈64mL，控制溫度不超過3(TC，加完后室溫(25〔)繼續(xù)反應(yīng)1 h,隨后將所得 的反應(yīng)產(chǎn)物攪拌下傾入4000g冰水中，立即產(chǎn)生淡黃色固體，過濾，得濾餅。將濾餅用水 洗至中性，干燥，得對(duì)硝基苯乙腈59.7g， mp: 114~115°C,收率66.0%。2) 、溴化250mL三口燒瓶中，加入濃硫酸34.5mL，室溫(25。C)下加入對(duì)硝基苯乙腈 16.2g，攪拌至對(duì)硝基苯乙腈完全溶解后，分三批加入NBS 34.8g，控制加入NBS的速度， 使反應(yīng)液溫度不超過3(TC，加完后，該溫度(25'C)下繼續(xù)反應(yīng)lh，隨后將所得的反應(yīng)混合 物攪拌下傾入到600g冰水中，產(chǎn)生黃色固體，過濾，得濾餅。將濾餅用水洗至中性，干燥， 得至lj2-溴-4-硝基苯乙腈16.8g。將上述過濾所得的濾液用飽和氨水中和，直至Ph^7;析出黃色固體，過濾，將所得的 濾餅用水洗至中性，干燥，得到2-溴-4-硝基苯乙腈5.4g，共計(jì)222g， mp: 194.1~195.8°C ， 收率92.1%。兩步收率合計(jì)60.8%。最后，還需注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不 限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接 導(dǎo)出或聯(lián)想到的變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法，其特征在于以苯乙腈為主要起始原料，包括以下步驟1)、硝化苯乙腈在由濃硫酸和濃硝酸組成的混酸中攪拌反應(yīng)，反應(yīng)溫度為-20～30℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5～3小時(shí)，苯乙腈與濃硝酸的體積比為1∶1.1～4，所述混酸中濃硫酸與濃硝酸的體積比為1～5∶1；將所得的反應(yīng)產(chǎn)物放入冰水中，有固體析出，過濾，得析出物；再將析出物依次經(jīng)水洗和干燥，得對(duì)硝基苯乙腈；2)、溴化將對(duì)硝基苯乙腈溶解在濃硫酸中，加入N-溴代丁二酰亞胺進(jìn)行溴代，反應(yīng)溫度為-20℃～50℃，反應(yīng)時(shí)間為5min～5h；對(duì)硝基苯乙腈與濃硫酸的重量比為1∶0.5～10，對(duì)硝基苯乙腈與N-溴代丁二酰亞胺的重量比為1∶0.8～5.0；將所得的反應(yīng)混合物放入冰水中，有固體析出，過濾，得析出物；再將析出物依次經(jīng)水洗和干燥，得2-溴-4-硝基苯乙腈。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法，其特征在于所述步驟2)中 在過濾所得的濾液中加入堿性物質(zhì)進(jìn)行中和直至P1^7，所得的沉淀物為2-溴-4-硝基苯乙腈。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法，其特征在于所述堿性物質(zhì)為氨 水、氫氧化鈉、氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀或氫氧化鉀溶液。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法，其特征在于N-溴代丁二 酰亞胺的加入方式為分批加入。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種2-溴-4-硝基苯乙腈的合成方法以苯乙腈為主要起始原料，包括以下步驟1)硝化苯乙腈在由濃硫酸和濃硝酸組成的混酸中攪拌反應(yīng)；將所得的反應(yīng)產(chǎn)物放入冰水中，有固體析出，過濾，得析出物；再將析出物依次經(jīng)水洗和干燥，得對(duì)硝基苯乙腈；2)溴化將對(duì)硝基苯乙腈溶解在濃硫酸中，加入N-溴代丁二酰亞胺進(jìn)行溴代；將所得的反應(yīng)混合物放入冰水中，有固體析出，過濾，得析出物；再將析出物依次經(jīng)水洗和干燥，得2-溴-4-硝基苯乙腈。采用本發(fā)明的方法合成2-溴-4-硝基苯乙腈，具有工藝簡單、成本低、收率高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07C253/30GK101402589SQ200810122220
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者劉金強(qiáng), 陳新志 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)