[發明專利]芳香化合物的硝化方法

有效

• 申請號: 201710323326.1
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107201532B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 盧江平;劉志清;張恩選
• 申請（專利權）人: 吉林凱萊英醫藥化學有限公司
• 主分類號: C25B3/00
• 分類號: C25B3/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 韓建偉;謝湘寧

本發明提供了一種芳香化合物的硝化方法。該硝化方法采用電化學方法使芳香化合物發生硝化反應，其中，硝化試劑選自亞硝酸鹽，電解質為中性鹽、弱酸性鹽和弱堿性鹽組成組中的一種或多種。本申請使用中性鹽、弱酸性鹽和弱堿性鹽作為電化學過程的電解質，能夠使芳香化合物的與硝化試劑在硝化反應在中性或接近于中性的環境中進行。一方面，這使得對酸敏感的芳香化合物也能夠作為硝化合成反應的原料，提升反應底物的官能團的兼容性，使這類底物的芳香環上未被取代的碳位也能夠被硝化；另一方面，能夠避免傳統化學硝化合成法中的強酸環境，進而還有利于降低后處理反應及三廢處理的風險和成本。此外，使用亞硝酸鹽作為硝化試劑還有利于降低工藝成本。

技術領域

本發明涉及電化學領域，具體而言，涉及一種芳香化合物的硝化方法。

背景技術

在工業和學術領域，取代芳環硝基化合物是一類重要的合成中間體。傳統的芳烴化合物的硝化反應通常在硝酸或硝酸-硫酸體系下實現，但是該反應體系對設備的腐蝕性強，生產含有大量的廢酸和廢水，環境污染嚴重，治理費用高。該方法同時在工業化規模生產中，存在著極大的安全風險，同時該硝化反應選擇性差，存在氧化、水解、羥基化等多種副反應，不適合對酸敏感的底物進行硝化。

為克服傳統硝化方法的缺點，本領域技術人員開發了一類金屬催化輔助配位區域選擇性硝化取代芳基底物的方法。現有文獻報道了使用Cu/AgNO₂體系，通過形成2-芳基吡啶配位二價銅復合物實現對芳環C-H的定位硝化。另一篇現有文獻記載了使用Rh/NaNO₂對取代的2-苯基吡啶底物進行硝化具有不錯的收率。同時又一篇現有文獻報道了使用Pd/AgNO₂/NO₂體系對類似2-苯基吡啶底物進行硝化具有較好的收率和選擇性。但新發展的這一類金屬催化的硝化方法具有明顯的缺點，如對底物定位取代的官能團具有很大的局限性，底物的廣譜適應性低，同時使用貴金屬作為硝化試劑或催化劑使原料成本大大提高，且不適合用于規模化生產等。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種芳香化合物的硝化方法，以解決采用傳統的化學法進行硝化合成反應時，底物中定位取代的官能團局限性大且合成成本較高的問題。

為了實現上述目的，本發明一個方面提供了一種芳香化合物的硝化方法，采用電化學方法使芳香化合物發生硝化反應，其中，硝化試劑為亞硝酸鹽，電解質為中性鹽、弱酸性鹽和弱堿性鹽組成組中的一種或多種，芳香化合物的結構如下：

其中，n＝0～1，X¹、X²、X³和X⁴中的一個或兩個分別獨立地選自N、S、O或C，其余的為C；R¹、R²、R³和R⁴分別獨立地選自H、碳原子數為1～6的直鏈或含有支鏈的烷基、碳原子數為1～6的直鏈或含有支鏈的烷氧基、碳原子數為5～8的芳基或雜芳基、碳原子數為1～5的酯基、氰基、鹵原子或羥基；或者，R¹、R²、R³和R⁴中任意相鄰的兩個之間成環。

進一步地，亞硝酸鹽為無機亞硝酸鹽，優選無機亞硝酸鹽選自亞硝酸鈉、亞硝酸鉀、亞硝酸胺、亞硝酸銀、亞硝酸鎂和亞硝酸鋅組成的組中的一種或多種。

進一步地，亞硝酸鹽為有機亞硝酸鹽，優選有機亞硝酸鹽選自亞硝酸叔丁酯、四丁基亞硝酸銨和亞硝酸異戊酯組成的組中的一種或多種。

進一步地，芳香化合物中，R¹、R²、R³和R⁴分別獨立地選自甲氧基、氟原子、甲基、氰基或甲酸甲酯基；優選芳香化合物選自苯甲醚、1-氟化萘、苯甲酸甲酯、2-苯基吡啶、胡椒酸甲酯組成的組中的一種或多種。