一種制備苯甲腈類化合物的方法
【專利說明】一種制備苯甲腈類化合物的方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及有機(jī)合成領(lǐng)域，具體涉及一種制備苯甲腈類化合物的方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 苯甲腈類化合物作為重要的有機(jī)合成原料和中間體，很容易轉(zhuǎn)化為其它有用的官 能團(tuán)化合物，如醛、酮、羧酸、胺、酰胺及雜環(huán)化合物等。因此苯甲腈類化合物被廣泛應(yīng)用于 有機(jī)合成、藥物設(shè)計(jì)、農(nóng)藥合成等領(lǐng)域。苯甲腈類化合物還用做油漆、印刷油墨等的高沸點(diǎn) 溶劑、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的添加劑、合成纖維助燃劑等。市場(chǎng)需求量不斷變大。促使了大量的 化學(xué)工作者對(duì)這類化合物的合成路線進(jìn)行了深入地探索。
[0003] 最早合成苯甲腈類化合物的方法是桑德邁爾反應(yīng)，但其使用有毒的金屬氰基化試 劑，如CuCN、KCN、NaCN、ZnCN等。隨后，開發(fā)了通過醇與氨、酰胺、醛肟氧化脫水制備苯甲 腈類化合物的方法。這些合成方法通過提供氮源使醇原位變?yōu)殡骖惢衔?。雖然避免了 有毒金屬氰基化試劑的使用，但反應(yīng)體系過于復(fù)雜，氨氣的使用也不太方便和安全。最近， 過渡金屬催化芳香族鹵化物和含氰基的來源之間的交叉耦合反應(yīng)成為一個(gè)更具有吸引力 的合成路徑，但其大多使用貴金屬催化，成本較高。雖然Meyers和Goo β en利用芳香羧酸 替代芳香族鹵化物合成了苯甲腈類化合物，但過渡金屬催化直接從羧酸合成芳香腈類化合 物仍然是罕見的?，F(xiàn)有的方法需要特定結(jié)構(gòu)的反應(yīng)底物，需要配體、過氧化物、強(qiáng)酸性條 件等特殊反應(yīng)條件，因此溫和的，綠色環(huán)保的、操作簡(jiǎn)單的苯甲腈類化合物的合成方法仍 是有機(jī)合成及其它精細(xì)化工領(lǐng)域研宄的熱門課題。【Angew. Chem. 2009, 121，6404-6406 ; Angew.Chem. Int. Ed. 2009, 48, 6286-6288 ;Angew. Chem. 2002，114, 3109-3112 ;Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41，2983-2986 ;Angew. Chem. 2007, 119, 3996-3999 ;Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 3922-3925 ;Chem.Commun. 2007, 301-303 ;0rg.Lett. 2002, 4, 2369-2371 ; Org.Lett. 2008，10, 5325-5328 ;Tetrahedron Lett.2009, 50, 4595 - 4597 ;J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 10323 - 10333 ;Angew. Chem. 2008, 120, 3144 - 3164】
[0004] 針對(duì)上述方法的不足，開發(fā)一條以廉價(jià)易得的苯乙酸及其衍生物為原料，使用低 毒的有機(jī)氰基化試劑，條件溫和，操作簡(jiǎn)單，適用范圍廣的合成新途徑，具有一定的工業(yè)應(yīng) 用價(jià)值。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] 本發(fā)明的目的是開發(fā)一種在氧氣氛圍下，用銅試劑做媒介，以苯乙酸及其衍生物 為原料，用乙腈即做溶劑，又做氰基化試劑，高轉(zhuǎn)化率和高產(chǎn)率地合成苯甲腈類化合物的方 法。
[0006] 本發(fā)明的發(fā)明目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種結(jié)構(gòu)式為
勺苯甲腈類化合物的制備方法，包含以下步驟：
[0008] 取苯乙酸及其衍生物、銅試劑、乙腈和有機(jī)溶劑組成的混合溶劑置于反應(yīng)容器中， 混合；在氧氣氛圍下，于反應(yīng)溫度為110~140°C下，持續(xù)攪拌反應(yīng)20~36h，反應(yīng)結(jié)束后冷 卻至室溫，用飽和氯化銨溶液洗滌，然后用有機(jī)溶劑萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗 產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離，即得苯甲腈類化合物。
[0009] 所述結(jié)構(gòu)式I中，R1是H、甲基、叔丁基、甲氧基、？、(：1、81*、1、硝基、三氟甲基、1-萘 基、2_蔡基。
[0010] 上述合成方法中，所述苯乙酸及其衍生物選自苯乙酸、對(duì)甲基苯乙酸、對(duì)叔丁基苯 乙酸、對(duì)甲氧基苯乙酸、對(duì)氟苯乙酸、鄰氯苯乙酸、對(duì)溴苯乙酸、對(duì)碘苯乙酸、對(duì)硝基苯乙酸、 對(duì)三氟甲基苯乙酸、1-萘乙酸、2-萘乙酸。
[0011] 上述合成方法中，所述的銅試劑是氯化亞銅、溴化亞銅、氯化銅、溴化銅中的一種 或兩種以上。
[0012] 上述合成方法中，所述反應(yīng)過程中所用混合溶劑選自乙腈、N，N-二甲基乙酰胺 (DMAc)、氯仿、二氯甲烷、四氫呋喃、二甲亞砜、甲苯、苯甲醚、氯苯中的一種或兩種以上。
[0013] 上述合成方法中，所述混合溶劑中至少是乙腈，乙腈既可做溶劑，又可做有機(jī)氰化 試劑。
[0014] 上述合成方法中，所述混合溶劑中乙腈與有機(jī)溶劑的體積比為[1:1]~[3:1]。
[0015] 上述合成方法中，所述銅試劑與苯乙酸及其衍生物之間的摩爾比為[2:1]~ [1:1]。應(yīng)溫度為110~140°C，反應(yīng)時(shí)間為20~36h。
[0016] 上述合成方法中，所述萃取步驟中的有機(jī)溶劑是乙酸乙酯、三氯甲烷或二氯甲烷 中的一種或兩種以上。
[0017] 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本發(fā)明所提供了一種苯乙酸及其衍生物制備芳香腈類化合物的方 法。該方法具有銅試劑和原料廉價(jià)易得、所用氰基化試劑低毒、所得目標(biāo)產(chǎn)物易分離、產(chǎn)率 較高、反應(yīng)操作簡(jiǎn)單、綠色安全可靠等特點(diǎn)。該方法解決了其他合成方法中所存在的使用有 毒金屬氰基化試劑，操作復(fù)雜、貴重催化劑摻入等問題。
[0018] 【附圖簡(jiǎn)要說明】
[0019] 圖1為由苯乙酸及其衍生物轉(zhuǎn)化為苯甲腈類化合物的合成路徑圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0020] 下面結(jié)合本發(fā)明的合成例對(duì)本發(fā)明所述的合成方法作進(jìn)一步說明，需要說明的 是，實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明要求保護(hù)范圍的限制。
[0021] 如圖1所示，本發(fā)明提供的由苯乙酸及其衍生物轉(zhuǎn)化為苯甲腈類化合物的合成步 驟為：將苯乙酸及其衍生物、銅試劑（摩爾比100~200%基于苯乙酸及其衍生物）、乙腈和 有機(jī)溶劑組成的混合溶劑（體積比為[1:1]~[3:1])置于反應(yīng)容器中，混合；在氧氣氛圍 下，于反應(yīng)溫度為110~140°C下，持續(xù)攪拌反應(yīng)20~36h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，用飽和 氯化銨溶液洗滌，然后用有機(jī)溶劑萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分 離，即得苯甲腈類化合物。
[0022] 合成例1
[0023] 苯甲腈的合成
[0024] 在反應(yīng)器中加入0. 2mmol苯乙酸、0. 31mmol氯化亞銅，1.0 mL乙腈和DMAc組成的 混合溶劑（體積比為[7:3])。在氧氣氛圍下，加熱到130°C，持續(xù)攪拌24h，停止反應(yīng)，冷卻 至室溫，加入飽和氯化銨溶液洗滌，以三氯甲烷萃取，干燥，減壓蒸餾除去溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱 色譜分離即得目標(biāo)產(chǎn)物，產(chǎn)率 88 %。1H NMR (400MHz, CDCl3): δ 7. 64-7. 59 (m，3H), 7.46 (t, J =7. 6Hz, 2H).
[0025] 合成例2
[0026] 4-甲基苯甲腈的合成
[0027] 在反應(yīng)器中加入0. 2mmol對(duì)甲基苯乙酸、0. 26mmol氯化亞銅，1.0 mL乙腈和DMAc 組成的混合溶劑（體積比為[7:3])。在氧氣氛圍下，加熱到130°C，持續(xù)攪拌26h，停止 反應(yīng)，冷卻至室溫，加入飽和氯化銨溶液洗滌，以三氯甲烷萃取，干燥，減壓蒸餾除去溶劑， 粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離即得目標(biāo)產(chǎn)物，產(chǎn)率83%。 1H NMR(400MHz，⑶Cl3):S7.54(d，J = 8. 4Hz, 2H), 7. 27 (d, J = 7. 1Hz, 2H), 2. 46 (s, 3H).
[0028] 合成例3
[0029] 4-叔丁基苯甲腈的合成
[0030] 在反應(yīng)器中加入0. 2mmol對(duì)叔丁基苯乙酸、0. 24mmol氯化亞銅，1.0 mL乙腈和 DMAc組成的混合溶劑（體積比為[2:1])。在氧氣下加熱到130°C，持續(xù)攪拌27h，停止反 應(yīng)，冷卻至室溫，加入飽和氯化銨溶液洗滌，以二氯甲烷萃取，干燥，減壓蒸餾除去溶劑， 粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離即得目標(biāo)產(chǎn)物，產(chǎn)率84%。 1H NMR(400MHz，⑶Cl3):S7.60(d，J = 8. 1Hz, 2H), 7. 51 (d, J = 8. 2Hz, 2H), I. 32 (s, 9H).
[0031] 合成例4
[0032] 4-甲氧基苯甲腈的合成
[0033] 在反應(yīng)器中加入0. 2mmol對(duì)甲氧基苯乙酸、0. 34mmol溴化銅，1.0 mL乙腈和DMAc 組成的混合溶劑（體積比為[2:1])。在氧氣氛圍下，加熱到120°C，持續(xù)攪拌36h，停止 反應(yīng)，冷卻至室溫，加入飽和氯化銨溶液洗滌，以三氯甲烷萃取，干燥，減壓蒸餾除去溶劑， 粗產(chǎn)品經(jīng)柱色譜分離即得目標(biāo)產(chǎn)物，產(chǎn)率79%。 1H NMR