本發(fā)明屬于化學(xué)合成領(lǐng)域，特別涉及一種利用聯(lián)苯選位硝化制備2-硝基聯(lián)苯化合物和4-硝基聯(lián)苯化合物的方法。
背景技術(shù)：
啶酰菌胺是德國(guó)巴斯夫公司的一種新型廣譜殺菌劑，對(duì)多種真菌類病害具有良好的殺菌效果。啶酰菌胺英文名為boscalid，Cas號(hào)為188425-85-6。其中4’-氯-2-硝基聯(lián)苯為合成啶酰菌胺最重要的中間體。當(dāng)前4-氯-2-硝基聯(lián)苯的文獻(xiàn)報(bào)道方法均由2-氯硝基苯為起始原料，發(fā)生Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)得到。
文獻(xiàn)WO9733846A1中公開(kāi)了一種在三苯基膦配體存在下，2-氯硝基苯與4-氯-苯基硼酸在鈀催化劑下發(fā)生Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)得到4’-氯-2-硝基聯(lián)苯的方法。
該方法中，對(duì)氯苯硼酸合成難度大且價(jià)格昂貴，容易生成二-(4-氯苯基)且容易脫水生成4-氯苯基硼酐。
文獻(xiàn)CN104478726A中公開(kāi)了一種在四丁基溴化銨和堿的存在下，2-氯硝基苯與取代二苯基硼酸發(fā)生Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)得到4’-氯-2-硝基聯(lián)苯的方法。
該方法中仍就存在鈀碳用量大且原材料取代二苯基硼酸昂貴，成本高，不利于工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的問(wèn)題。
4-硝基聯(lián)苯化合物是聯(lián)苯聚酯中間體聯(lián)苯酚的重要原材料，其主要的合成方法與2-硝基聯(lián)苯化合物的方案相似，列舉如下：
以4-鹵代硝基苯為起始原料，與苯硼酸化合物在鈀類催化下進(jìn)行Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)得到4-硝基聯(lián)苯化合物。
該方法中需要使用鈀催化劑且原材料苯硼酸昂貴，成本高，不利于工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的問(wèn)題。
以4-鹵代硝基苯為起始原料，與三苯基氯化錫在活性催化劑(例如鈀類催化劑)下進(jìn)行Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)得到4-硝基聯(lián)苯化合物。
該方法中，使用的催化劑價(jià)格昂貴且催化劑回收利用成本高，難度大，不利于工業(yè)化生產(chǎn)使用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種制備硝基取代聯(lián)苯化合物的方法，其中硝基取代聯(lián)苯化合物為2-硝基聯(lián)苯化合物或4-硝基聯(lián)苯化合物。該方法以聯(lián)苯化合物為起始原料，與硝酸發(fā)生硝化反應(yīng)制備2-硝基聯(lián)苯化合物和4-硝基聯(lián)苯化合物，同時(shí)采用乙醇進(jìn)行分離提純，得到高純度的4-硝基聯(lián)苯化合物和2-硝基聯(lián)苯化合物。
本發(fā)明的目的通過(guò)下述方案實(shí)現(xiàn)：
一種制備硝基取代聯(lián)苯化合物的方法，其中硝基取代聯(lián)苯化合物可為2-硝基聯(lián)苯化合物或4-硝基聯(lián)苯化合物，具體包括以下步驟：
向溶劑中加入聯(lián)苯化合物，溶解后控制溫度為-30℃～25℃，然后滴加濃硝酸，滴加過(guò)程中控制溫度在-30℃～25℃之間，滴加完成后在此溫度下繼續(xù)反應(yīng)4～6h，然后將所得反應(yīng)液純化即得2-硝基聯(lián)苯化合物和4-硝基聯(lián)苯化合物。
所述的聯(lián)苯化合物可為其中x可為H、Cl、F、I或Br；
優(yōu)選的，所述的聯(lián)苯化合物為聯(lián)苯或?qū)β嚷?lián)苯。
所述的溶劑可為乙酸酐、二氯甲烷、三氯甲烷、二氯乙烷、甲醇、乙醇、正己烷、乙酸乙酯、石油醚、環(huán)己烷、丙酮、甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、甲基叔丁基醚、DMF、DMSO、乙腈、四氫呋喃、苯、異丙醇、正丁醇、吡啶等溶劑中的至少一種。
所述的滴加是指滴加速度為1～5滴/3s。
所述的濃硝酸的濃度為50～100％，優(yōu)選為85％～97.5％。
所述的反應(yīng)的溫度優(yōu)選為-15℃至10℃。
所用的硝酸的量為聯(lián)苯化合物摩爾比的100％至200％，優(yōu)選用量為100％至120％。
所用的溶劑的用量為每1mol聯(lián)苯化合物對(duì)應(yīng)使用0.5～5L的溶劑。
所述的純化是指向所得反應(yīng)液中加水洗去多余的濃硝酸，然后分液得有機(jī)相，將所得有機(jī)相減壓蒸餾除去溶劑，再加入乙醇洗滌并抽濾，抽濾后的固體用乙醇重結(jié)晶并抽濾2～3次，所得的固體即為4-硝基聯(lián)苯化合物，抽濾所得的濾液繼續(xù)減壓蒸餾蒸掉溶劑，得到的濃縮液即為2-硝基聯(lián)苯化合物。
上述的反應(yīng)過(guò)程可由以下反應(yīng)式表示：
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
本發(fā)明不使用價(jià)格昂貴的對(duì)氯苯硼酸或取代二苯基硼酸為原料，而采用來(lái)源廣泛且價(jià)格合理的聯(lián)苯化合物為起始原料，同時(shí)通過(guò)控制不同溫度和溶劑進(jìn)行選擇性硝化，合成不同比例的2-硝基聯(lián)苯化合物和4-硝基聯(lián)苯化合物混合液，且實(shí)踐證明其他雜質(zhì)總含量低于1％，產(chǎn)物中2-硝基聯(lián)苯化合物在產(chǎn)物中的比例可控制范圍為40％-80％之間，具有良好的生產(chǎn)效益。經(jīng)過(guò)分離提純可得到純度84％以上的2-硝基聯(lián)苯化合物液體和純度為92％以上的4-硝基聯(lián)苯化合物固體，該生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單且產(chǎn)物種類具有可控性。拓展了啶酰菌胺和聯(lián)苯菌酯中間體的生產(chǎn)方法，具有重要的借鑒意義。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例中所用試劑如無(wú)特殊說(shuō)明均可從市場(chǎng)常規(guī)購(gòu)得。
實(shí)施例1
將聯(lián)苯(15.42g,0.1mol)，二氯甲烷60ml加入三口瓶中，攪拌溶解，降溫至5℃后保持溫度攪拌30min，然后以1～5滴/3s的速度滴加濃度為97.5％的發(fā)煙硝酸(12.93g，0.2mol)，滴加過(guò)程中保持體系溫度5℃至7℃之間。滴加完后繼續(xù)保持該溫度反應(yīng)4小時(shí)，此時(shí)用HPLC監(jiān)控反應(yīng)聯(lián)苯反應(yīng)完全。緩慢滴加50ml水，攪拌30min。分液得到上層有機(jī)相，將有機(jī)相在減壓0.01MPa壓力下，升溫至80℃減壓蒸餾除去二氯甲烷，然后加入20ml乙醇升溫至80℃，攪拌下自然降至室溫，攪拌時(shí)間約8小時(shí)，然后抽濾，得到的固體用乙醇重結(jié)晶得到4-硝基聯(lián)苯。得到液體減壓蒸餾除去溶劑乙醇，得到2-硝基聯(lián)苯。得到產(chǎn)物2-硝基聯(lián)苯重量9.75g，純度為87.129％，4-硝基聯(lián)苯重量10.45g，純度為99.3％。收率為94.7％。其中產(chǎn)物中2-硝基聯(lián)苯占45.01％，4-硝基聯(lián)苯占比54.99％。對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行核磁共振分析，結(jié)果如下：
2-硝基聯(lián)苯：1HNMR(CDCl3,600MHz)δ8.05(d，1H)，8.00(d,1H)，7.90(d，1H)，7.65(d，1H)，7.53(d，2H)，7.51(t，2H)，7.40(t，1H)；4-硝基聯(lián)苯：1HNMR(CDCl3,600MHz)δ8.29(d，2H)，7.73(d,2H)，7.62(d，2H)，7.48(t，2H)，7.43(t，1H)，說(shuō)明成功合成了2-硝基聯(lián)苯和4-硝基聯(lián)苯。
實(shí)施例2
將聯(lián)苯(15.42g,0.1mol),乙酸酐60ml加入三口瓶中，攪拌溶解，降溫至0℃后保持溫度攪拌30min。以1～5滴/3s的速度滴加濃度為97.5％的發(fā)煙硝酸(12.93g，0.2mol)，滴加過(guò)程中保持體系溫度0℃至5℃之間。滴加完后繼續(xù)保持溫度反應(yīng)約4小時(shí)，此時(shí)HPLC監(jiān)控反應(yīng)聯(lián)苯反應(yīng)完全。緩慢滴加50ml水，攪拌30min。分液得到上層有機(jī)相，所得有機(jī)相在減壓0.01MPa壓力下，升溫至80℃減壓蒸餾除去溶劑，加入20ml乙醇升溫至80℃，攪拌下自然降溫至室溫，攪拌時(shí)間約8小時(shí)，減壓抽濾得到固體。固體用乙醇重結(jié)晶得到4-硝基聯(lián)苯。得到液體減壓蒸餾除去溶劑乙醇，得到2-硝基聯(lián)苯。得到產(chǎn)物2-硝基聯(lián)苯重量18.73g，純度為86.1786％，4-硝基聯(lián)苯重量3.11g，純度為96.5％。收率為96.1％。其中產(chǎn)物中2-硝基聯(lián)苯占84.3％，4-硝基聯(lián)苯占比15.7％。核磁數(shù)據(jù)與實(shí)施例1一致。
實(shí)施例3
將聯(lián)苯(6.69kg，43.38mol)和二氯乙烷(18kg)加入到50L玻璃反應(yīng)釜中，降溫至10℃以下攪拌30min。控制體系溫度至10℃以下，攪拌下以1～5滴/3s的速度滴加97.5％發(fā)煙硝酸(5.76kg，86.76mol)，滴加完成后保持體系10℃繼續(xù)反應(yīng)6小時(shí)。攪拌取樣，此時(shí)HPLC監(jiān)控反應(yīng)聯(lián)苯反應(yīng)完全，然后加入10L水?dāng)嚢?0min后分液，取有機(jī)相，將所得有機(jī)相在減壓蒸餾(0.06-0.07MPa)、升溫至85℃蒸出溶劑。加入乙醇(5kg)保持溫度80℃攪拌30min，停止加熱，攪拌下自然降溫至室溫，攪拌時(shí)間約8小時(shí)，減壓抽濾得到固體，保存濾液，固體用乙醇重結(jié)晶得到產(chǎn)物4-硝基聯(lián)苯；將乙醇洗滌液和濾液合并，減壓蒸餾(0.06-0.07Mpa)，升溫至80℃蒸干溶劑得到目標(biāo)產(chǎn)物2-硝基聯(lián)苯。得到產(chǎn)物2-硝基聯(lián)苯重量4.14kg，純度為84.6371％，4-硝基聯(lián)苯重量4.57kg，純度為95.1％。收率為90.83％。其中產(chǎn)物中2-硝基聯(lián)苯占44.64％，4-硝基聯(lián)苯占比55.36％。核磁數(shù)據(jù)與實(shí)施例1一致。
實(shí)施例4
將對(duì)氯聯(lián)苯(18.65g,0.1mol)，二氯甲烷60ml加入三口瓶中，攪拌溶解，降溫至5℃后保持溫度攪拌30min。以1～5滴/3s的速度滴加濃度為97.5％的發(fā)煙硝酸(12.93g，0.2mol)，滴加過(guò)程中保持體系溫度5℃至7℃之間。滴加完后繼續(xù)保持溫度反應(yīng)4小時(shí)，此時(shí)用HPLC監(jiān)控反應(yīng)聯(lián)苯反應(yīng)完全。緩慢滴加50ml水，攪拌30min。分液得到上層有機(jī)相，所得有機(jī)相在減壓0.01MPa壓力下升溫至80℃減壓蒸餾除去二氯甲烷，然后加入20ml乙醇升溫至80℃，攪拌下自然降溫至室溫，攪拌時(shí)間約8小時(shí)。減壓抽濾得到固體，保存濾液，得到固體用乙醇重結(jié)晶得到4’-氯-2-硝基聯(lián)苯。得到液體減壓蒸餾除去溶劑乙醇，得到2-硝基聯(lián)苯。得到產(chǎn)物4’-氯-2-硝基聯(lián)苯重量19.13g，純度為86.324％，4’-氯-4-硝基聯(lián)苯5.63g，純度為92.14％?？偸章蕿?2.91％。其中產(chǎn)物中4’-氯-2-硝基聯(lián)苯占76.08％，4’-氯-4-硝基聯(lián)苯占比23.92％。
4’-氯-2-硝基聯(lián)苯：1HNMR(CDCl3,600MHz)δ8.05(d，1H)，8.02(t,1H)，7.90(t，1H)，7.72(d，2H)，7.67(t，2H)，7.55(d，2H)；4’-氯-4-硝基聯(lián)苯：1HNMR(CDCl3,600MHz)δ8.33(d，2H)，8.12(d,2H)，7.80(d，2H)，7.56(d，2H)，說(shuō)明成功合成了4’-氯-2-硝基聯(lián)苯和4’-氯-4-硝基聯(lián)苯。
實(shí)施例5
將對(duì)氯聯(lián)苯(18.65g,0.1mol)，二氯甲烷60ml加入三口瓶中，攪拌溶解，降溫至5℃后保持溫度攪拌30min。以1～5滴/3s的速度滴加濃度為97.5％的發(fā)煙硝酸(12.93g，0.2mol)，滴加過(guò)程中保持體系溫度-5℃至0℃之間。滴加完后繼續(xù)保持溫度反應(yīng)6小時(shí)，此時(shí)HPLC監(jiān)控反應(yīng)聯(lián)苯反應(yīng)完全。緩慢滴加50ml水，攪拌30min。分液得到上層有機(jī)相，將所得有機(jī)相在減壓0.01MPa壓力下升溫至80℃減壓蒸餾除去二氯甲烷，然后加入20ml乙醇升溫至80℃，攪拌下自然降溫至室溫，攪拌時(shí)間約8小時(shí)。減壓抽濾得到固體，保存濾液，得到固體用乙醇重結(jié)晶得到4’-氯-2-硝基聯(lián)苯。得到液體減壓蒸餾除去溶劑乙醇，得到2-硝基聯(lián)苯。得到產(chǎn)物4’-氯-2-硝基聯(lián)苯重量20.28g，純度為85.64％，4’-氯-4-硝基聯(lián)苯4.82g，純度為96.33％?？偸章蕿?4.21％。其中產(chǎn)物中4’-氯-2-硝基聯(lián)苯占78.92％，4’-氯-4-硝基聯(lián)苯占比21.08％。核磁數(shù)據(jù)與實(shí)施例4一致。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。