一種鄰硝基苯腈類化合物的制備方法

專利名稱：：一種鄰硝基苯腈類化合物的制備方法
技術領域：
：本發明屬于有機合成領域，具體地說，涉及一種鄰硝基苯腈類化合物的制備方法。
背景技術：
：苯甲酰異噁唑類除草劑(benzoylisoxazoleherbicides)，如異唑噁草酮(isoxaflutole)、Pyrasulfotole等，是一類作用機理新型的廣譜性除草劑，其為羥基苯基丙酮酸酯雙氧化酶抑制劑，通過抑制對羥基苯基丙酮酸酯雙氧化酶的合成，導致酪氨酸的積累，使質體醌和生育酚的生物合成受阻，進而影響到類胡蘿卜素的生物合成。鄰硝基苯腈類化合物是制備苯甲酰異噁唑類除草劑的關鍵中間體之一，鄰硝基苯腈類化合物中的2-硝基-4-三氟甲基苯腈是制備異唑卩惡草酮、Py薩lfotole的關鍵中間體之一，如專利US5474998A、US6635780B1中所述。專利US4886936中提供了一種使用3-硝基-4-溴三氟甲苯和氰化亞銅作原料合成2-硝基-4-三氟甲基苯腈的方法，該方法不使用催化劑，反應選擇性和轉化率均可達95%，但3-硝基-4-溴三氟甲苯價格昂貴、不易得到。專利US6635780中也提供了一種使用3-硝基-4-氯三氟甲苯和氰化亞銅作原料合成2-硝基-4-三氟甲基苯腈的方法，該方法通過加入溴素、溴化鋰、溴化亞銅作催化劑，提高了反應的選擇性和轉化率，反應選擇性達90%,轉化率達60%。本發明參考專利US4886936和US6635780，對合成方法進行了改進和創新，通過使用新的催化劑溴化鎳后，反應的轉化率與選擇性均能達95%以上，同時簡化了工藝操作。
發明內容本發明的目的是提供一種鄰硝基苯腈類化合物的制備方法。本發明提供了一種通式(I)鄰硝基苯腈類化合物的制備方法,其中R4和R3同時或分別為氫、C,-C6烴基、Q-C3鹵代烴基、CrC3硫基、C廣C3磺酰基、氟、氯、溴、硝基，Ri優選三氟甲基、氯或溴，R3優選氫，R2和R4同時或分別是氫、CrC6烷氧基，R2和R4優選氫。其由通式(II)的化合物和氰化物，在催化劑溴化鎳的作用下反應制得；其中，通式(II)中RrR4基團的定義同通式(I),X為氯或氟。其中，所述氰化物為氰化亞銅、氰化鈉、氰化鉀、亞鐵氰化鉀中的一種或幾種。氰化物與通式(n)化合物的摩爾當量比為1.0-2.0，優選1.1-1.5。溴化鎳與通式(II)化合物的摩爾當量比為0.05-2，優選0.1-0.5。上述反應控制溫度在110°C-220°C,優選150°C-200°C，進行氰化反應lh-10h，優選2h-8h。上述反應適宜在極性溶劑中進行，如N，N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯垸酮、二甲基亞砜、環丁砜、六甲基磷酰三胺、苯腈、聚乙二醇或甲基異丁基酮等，優選在N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮。本發明提供的鄰硝基苯腈類化合物，與現有技術相比，主要具有以下幾方面的優點1、使用全新的催化劑溴化鎳，該催化劑能與氰化物、反應溶劑一起組成固液反應體系，反應結束后可將產物簡單分離，催化劑經活化后可以循環利用。2、反應選擇性和轉化率高，均可達到95。/。以上；3、簡化了工藝操作，反應時間大大縮短。具體實施例方式以下實施例進一步說明本發明的內容，但不應理解為對本發明的限制。對比例12-硝基-4-三氟甲基苯腈的制備在通入干燥氮氣保護下，于反應瓶中依次加入N-甲基吡咯烷酮30g,3-硝基-4-氯三氟甲苯4.5g(20mmo1),溴化亞銅2.9g(20mmo1),氰化鈉1.2g(24mmo1)。開啟攪拌，加熱至160。C,攪拌反應5小時。隨后，在氣氣保護下降溫至室溫，取樣進行GC-MS分析，分析結果表明反應轉化率56%,反應選擇性為6%。對比例22-硝基-4-三氟甲基苯腈的制備在通入干燥氮氣保護下，于反應瓶中依次加入N-甲基吡咯烷酮30g，3-硝基-4-氯三氟甲苯4.5g(20mmo1)，氰化亞銅1.8g(20mmo1)。開啟攪拌，加熱至16(TC,攪拌反應6小時。隨后，在氮氣保護下降溫至室溫，取樣進行GC-MS分析。分析結果為反應轉化率98.7%，反應選擇性為13.8%。實施例12-硝基-4-三氟甲基苯腈的制備在通入干燥氮氣保護下，于反應瓶中依次加入N-甲基吡咯烷酮130g，3-硝基-4-氯三氟甲苯22.6g(O.lmol)，溴化鎳8.9g(40mmo1)，氰化亞銅9.0g(O.lmol)。開啟攪拌，加熱至160。C，攪拌反應3小時。隨后，在氮氣保護下降溫至室溫，取樣進行GC-MS分析，分析結果為反應轉化率99.8%,反應選擇性為98.8%。加入600mL乙醚和150mL水，攪拌，分出有機相，水相用30mL乙醚萃取2次，合并有機相，經水硫酸鈉干燥和活性炭脫色，脫溶得黃色固體19.5g，收率卯％。2-硝基-4-三氟甲基苯腈的質譜數據(EI)為:216(M"197(M-F)186(M-NO)170(M-NO2,base);)HNMR(500NMR,d6-DMSO):58.41(m,2H)，8.65(s,1H)。實施例22-硝基-4-三氟甲基苯腈的制備在通入千燥氮氣保護下，于反應瓶中依次加入環丁砜130g、3-硝基—4-氯三氟甲苯22.6g(O.lmol)，溴化鎳4.5g(20mmo1)，氰化亞銅10.8g(0.12mol)。開啟攪拌，加熱至170。C,攪拌反應5小時。隨后，在氮氣保護下降溫至室溫，取樣進行GC-MS分析，分析結果為反應轉化率96.5%，反應選擇性為99.0%。加入600mL乙醚和150mL水，攪拌，分出有機相，水相用30mL乙醚萃取2次，合并有機相，經無水硫酸鈉干燥和活性炭脫色，脫溶得黃色固體18.8g,收率87%。實施例32-硝基-4-三氟甲基苯腈的制備在通入干燥氮氣保護下，于反應瓶中依次加入苯甲腈30g，3-硝基—4-氯三氟甲苯4.5g(20mmo1)，溴化鎳0.45g(2mmo1)，PEG-400(聚乙二醇)30g，氰化亞銅2.2g(0.024mol)。開啟攪拌，加熱至180°C，撹拌反應6小時。隨后，在氮氣保護下降溫至室溫，取樣進行GC-MS分析，分析結果為反應轉化率90.5%，反應選擇性為79.0%。加入120mL乙醚和30mL水，攪拌，分出有機相，水相用10mL乙醚萃取2次，合并有機相，經無水硫酸鈉干燥和活性炭脫色，脫溶得黃色固體2.9g，收率66%。實施例42-硝基-4-甲基苯腈的制備在通入干燥氮氣保護下，于反應瓶中依次加入N-甲基吡咯烷酮130g,3-硝基-4-氯甲苯17.0g(O.lmol)，溴化鎳ll.lg(5Ommo1)，氰化亞銅9.0g(O.lmol)。開啟攪拌，加熱至140。C,攪拌反應4小時。隨后，在氮氣保護下降溫至室溫，取樣進行GC-MS分析，分析結果為反應轉化率98.8%,反應選擇性為99.2%。加入600mL乙醚和150mL水，攪拌，分出有機相，水相繼續用30mL乙醚萃取2次，合并有機相，經無水硫酸鈉干燥和活性炭脫色，脫溶得黃色固體15.1g，收率92%。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權利要求1、通式(I)鄰硝基苯腈類化合物的制備方法，其中R1和R3同時或分別為氫、C1-C6烴基、C1-C3鹵代烴基、C1-C3硫基、C1-C3磺酰基、氟、氯、溴、硝基，R2和R4同時或分別是氫、C1-C6烷氧基，其特征在于，由通式(II)的化合物和氰化物，在催化劑溴化鎳的作用下反應制得；其中，通式(II)中R1-R4基團的定義同通式(I)，X為氯或氟。2、如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述氰化物為氰化亞銅、氰化鈉、氰化鉀、亞鐵氰化鉀中的一種或幾種。3、如權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，氰化物與通式(II)化合物的摩爾當量比為1.0-2.0。4、如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，氰化物與通式(II)化合物的摩爾當量比為1.1-1.5。5、如權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，溴化鎳與通式(II)化合物的摩爾當量比為0.05-2。6、如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，溴化鎳與通式(II)化合物的摩爾當量比為0.1-0.5。7、如權利要求1-6任一所述的制備方法，其特征在于，所述反應控制溫度在110°C-220°C，進行lh-10h。8、如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述反應控制溫度在150°C-200°C，進行2h-8h。9、如權利要求1-8任一所述的制備方法，其特征在于，所述反應在N,N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、環丁砜、六甲基磷酰三胺、苯腈、聚乙二醇或甲基異丁基酮的極性有機溶劑中進行。10、如權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述反應在N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮的極性有機溶劑中進行。全文摘要本發明提供了鄰硝基苯腈類化合物的制備方法，其中R₁和R₃同時或分別為氫、C₁-C₆烴基、C₁-C₃鹵代烴基、C₁-C₃硫基、C₁-C₃磺酰基、氟、氯、溴、硝基，R₂和R₄同時或分別是氫、C₁-C₆烷氧基，其特征在于，由通式(II)的化合物和氰化物，在催化劑溴化鎳的作用下反應制得；其中，通式(II)中R₁-R₄基團的定義同通式(I)，X為氯或氟。該方法采用新的催化劑溴化鎳，具有反應轉化率、選擇性高，反應時間短等特點，易于工業化生產。文檔編號C07C255/50GK101585783SQ20091008782公開日2009年11月25日申請日期2009年6月26日優先權日2009年6月26日發明者劉世祿,蕾宋,政張,陽彭,勇方,錦曹,母燦先,王文軍申請人:北京穎泰嘉和科技股份有限公司