專利名稱：二鹵鄰苯二甲腈的合成方法
技術領域：
本發明涉及一種鹵代鄰苯二甲腈的合成方法。
背景技術：
光動力療法是除手術、放療和和化療之外的第四種成熟的腫瘤治療方法，作為一 種新型的療法，與傳統的治療方法相比，其最大的優點是可對癌組織進行選擇性破壞而不 必施行外科手術，它是通過使光敏劑在癌細胞上富集和向癌組織定向導入光源兩方面來實 現對癌細胞的選擇性殺傷，從而避免了傳統療法中對正常組織細胞大量損害的缺點，因而 備受矚目，其中光敏劑是制約其光動力反應的主要因素之一。酞菁類光敏劑具有較高的純度、良好的光熱穩定性、生理活性和低毒性、合適的光 物理參數、優良的兩親性(疏水性和親水性)、較適宜的吸收波長和較高的摩爾吸光系數等 優點，被認為有望成為新一代臨床使用的抗癌光敏劑。而且，近年來，酞菁及其衍生物的應 用領域已涉及到太陽能電池材料、非線性光線材料、光盤信息記錄材料等領域，發揮著舉足 輕重的作用。酞菁類配合物通常采用“模板反應合成法”，分子碎片通常是鄰苯二腈、鄰苯二亞 胺異吲哚、鄰苯二甲酰胺和鄰苯二甲酸酐等衍生物，而二鹵鄰苯二甲腈是合成酞菁的重要 中間體，對合成新型酞菁類配合物具有重要意義。而現有的二鹵鄰苯二甲腈的合成方法中通常使用的氨化劑為尿素類物質，但由于 此類物質屬于固相反應，要求反應溫度高，同時在受熱時尿素會分解，產生氣體類物質，致 使整個系統會膨脹，要求反應器具有很好的抗壓能力。導致現有二鹵鄰苯二甲腈的合成方 法復雜，能耗高，合成產率低。
發明內容
本發明的目的是為了解決現有二鹵鄰苯二甲腈的合成方法復雜，能耗高，合成產 率低的問題，本發明提供了一種二鹵鄰苯二甲腈的合成方法。本發明的二鹵鄰苯二甲腈的合成方法是通過以下步驟實現的一、將二鹵鄰苯二 甲酸酐加入到甲酰胺(HCONH2)中，然后在200 220°C回流2 5h，再提純得二鹵鄰苯二 甲酰亞胺；其中二鹵鄰苯二甲酸酐與甲酰胺的摩爾比為1 10，所述二鹵鄰苯二甲酸酐中 鹵元素為氯、溴或者碘；二、將步驟一得到的二鹵鄰苯二甲酰亞胺加入氨水中，然后在室溫 下攪拌反應45 54h，再提純得二鹵鄰苯二甲酰胺；其中二鹵鄰苯二甲酰亞胺與氨水的摩 爾比為1 120;三、將N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和二氯亞砜混合，在冰水浴中攪拌1 3h得混合液，然后向混合液中加入步驟二得到的二鹵鄰苯二甲酰胺，繼續在冰水浴中攪拌 4 6h，然后靜置12 24h，再柱層析法分離提純，得二鹵鄰苯二甲腈；其中N，N- 二甲基 甲酰胺和二氯亞砜的體積比為4 3，二鹵鄰苯二甲酰胺與N，N-二甲基甲酰胺的摩爾比為 1 17。本發明步驟一中的二鹵鄰苯二甲酸酐利用現有的合成方法得到，或者采用市售產品均可。本發明步驟一中二氯鄰苯二甲酸酐的制備方法為將二氯鄰苯二甲酸加入乙酸酐 中，攪拌溶解后，在140 150°C溫度下回流4 6h，然后提純即得二氯鄰苯二甲酸酐；其中 二氯鄰苯二甲酸與乙酸酐的摩爾比為1 5。本發明步驟一中二溴鄰苯二甲酸酐或者二碘 鄰苯二甲酸酐的制備方法為將鹵素與鄰苯二甲酸酐進行鹵代反應即可。本發明的合成方法簡單，易于實現，生成成本低，能夠進行大規模生產。本發明合 成二鹵鄰苯二甲腈的產率達到85%以上，合成產率高。本發明的二鹵鄰苯二甲腈是一種重要的有機中間體，應用于醫藥、新材料等領域， 以二鹵鄰苯二甲酸酐為原料，經過亞胺化、氨解及脫水反應制成。生產工藝合理，方便易于 控制，且最終產物的后處理簡單，使得生產成本降低。本發明的方法利用甲酰胺作氨化劑，在液相中反應，反應體系為液體，則反應溫度 較低，同時反應系統中不會產生氣體，不會出現體積膨脹，避免了因體系體積膨脹帶來的危 險。本發明在制備過程中，由于反應物之間反應劇烈放熱，溫度升高很大，因此首先將N， N-二甲基甲酰胺(DMF)和二氯亞砜混合后，再向兩者的混合液中加入二鹵鄰苯二甲酰胺， 把溶劑(DMF)先與二氯亞砜混合后體積增大，加入反應物后放出的熱量小，反應溫度改變 不大。此外，本發明的方法采用了二氯亞砜作脫水劑，使得脫水后的主產物是酸和水，再 用堿作后處理即可，減少了環境污染，同時對其進一步純化提供方便；最后采用柱層析法分 離得到的目標產物純度高，而柱層析法簡單方便，易于操作，使得二鹵鄰苯二甲腈這類衍生 物的產率達到85%以上，比現有技術文獻中報道的化合物產率(75% )提高了 10%左右。本發明合成的二鹵鄰苯二甲腈的結構式如下
其中，X為Cl、Br或者I。 本發明的二鹵鄰苯二甲腈的合成路線如下
圖1是具體實施方式
十二得到的二氯鄰苯二甲腈的IH核磁共振光譜圖。
具體實施例方式本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的 任意組合。
具體實施方式
一本實施方式二鹵鄰苯二甲腈的合成方法是通過以下步驟實現 的一、將二鹵鄰苯二甲酸酐加入到甲酰胺(HCONH2)中，然后在200 220°C回流2 5h， 再提純得二鹵鄰苯二甲酰亞胺；其中二鹵鄰苯二甲酸酐與甲酰胺的摩爾比為1 10，所述 二鹵鄰苯二甲酸酐中鹵元素為氯、溴或者碘；二、將步驟一得到的二鹵鄰苯二甲酰亞胺加入 氨水中，然后在室溫下攪拌反應45 54h，再提純得二鹵鄰苯二甲酰胺；其中二鹵鄰苯二甲 酰亞胺與氨水的摩爾比為1 120 ；三、將N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和二氯亞砜混合，在冰 水浴中攪拌1 3h得混合液，然后向混合液中加入步驟二得到的二鹵鄰苯二甲酰胺，繼續 在冰水浴中攪拌4 6h，然后靜置12 24h，再柱層析法分離提純，得二鹵鄰苯二甲腈；其 中N，N-二甲基甲酰胺和二氯亞砜的體積比為4 3，二鹵鄰苯二甲酰胺與N，N-二甲基甲 酰胺的摩爾比為1 17。本實施方式步驟一中的二鹵鄰苯二甲酸酐利用現有公開的合成方法得到，或者采 用市售產品均可。步驟三中所述冰水浴即為冰水混合物，其溫度控制在_2 5°C即可。本實施方式的合成方法簡單，易于實現，生成成本低，能夠進行大規模生產。本發 明合成二鹵鄰苯二甲腈的產率達到85%以上，合成產率高。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中然后在210°C 回流3h。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是步驟一中提純方式 為將反應體系冷卻至室溫后，抽濾，然后將濾餅用去離子水洗滌，再干燥即可。其它步驟及 參數與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一、二或三不同的是步驟二中然后 在室溫下攪拌反應48h。其它步驟及參數與具體實施方式
一、二或三相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是步驟二中提純 方式為將反應體系抽濾，然后將濾餅用0 5°C溫度的去離子水洗滌，再干燥即可。其它 步驟及參數與具體實施方式
一至四之一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是步驟三中在冰 水浴中攪拌2h得混合液。其它步驟及參數與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至六之一不同的是步驟三中繼續 在冰水浴中攪拌5h，然后靜置18h。其它步驟及參數與具體實施方式
一至六之一相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一至七之一不同的是步驟三中分離 提純的操作方式為將反應體系抽濾，然后用0 5°C溫度的去離子水洗滌濾餅，再將濾餅 真空干燥；然后用200 300目的硅膠進行柱層析分離，以體積比為1 5的丙酮和石油醚 的洗脫劑沖洗下第一帶，然后蒸除溶劑，再真空干燥即可。其它步驟及參數與具體實施方式
一至七之一相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟一中二鹵 鄰苯二甲酸酐為二氯鄰苯二甲酸酐，是通過以下方法制備得到的將二氯鄰苯二甲酸加入 乙酸酐中，攪拌溶解后，在140 150°C溫度下回流4 6h，然后提純即得二氯鄰苯二甲酸 酐；其中二氯鄰苯二甲酸與乙酸酐的摩爾比為1 5。其它步驟及參數與具體實施方式
一 至八之一相同。本實施方式中二氯鄰苯二甲酸為市售產品。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟一中二鹵 鄰苯二甲酸酐為二溴鄰苯二甲酸酐，是通過以下方法制備得到的將Br2與鄰苯二甲酸酐進 行溴代反應即可。其它步驟及參數與具體實施方式
一至八之一相同。本實施方式中鄰苯二甲酸酐為市售產品。
具體實施方式
十一本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟一中二 鹵鄰苯二甲酸酐為二碘鄰苯二甲酸酐，是通過以下方法制備得到的將I2與鄰苯二甲酸酐 進行碘代反應即可。其它步驟及參數與具體實施方式
一至八之一相同。本實施方式中鄰苯二甲酸酐為市售產品。
具體實施方式
十二 本實施方式二鹵鄰苯二甲腈的合成方法是通過以下步驟實現 的一、將22. 2g 二氯鄰苯二甲酸酐加入到30mL甲酰胺(HCONH2)中，然后在200 220°C回 流3h，再提純得二氯鄰苯二甲酰亞胺；二、將步驟一得到的22. Og 二氯鄰苯二甲酰亞胺加入 538mL氨水中，然后在室溫下攪拌反應48h，再提純得二氯鄰苯二甲酰胺；三、將80mLN，N_二 甲基甲酰胺(DMF)和58mL 二氯亞砜混合，在冰水浴中攪拌2h得混合液，然后向混合液中加 入15. 6g步驟二得到的二氯鄰苯二甲酰胺，繼續在冰水浴中攪拌5h，然后靜置18h，再柱層 析法分離提純，得二氯鄰苯二甲腈。本實施方式步驟一中提純方式為將反應體系冷卻至室溫后，抽濾，然后將濾餅用 去離子水洗滌，再干燥即可。得到22. 4g 二氯鄰苯二甲酰亞胺白色晶體，熔點為196.0°C 200. 90C (文獻值熔點(m. ρ) 193195°C )。本實施方式步驟二中提純方式為將反應體系抽濾，然后將濾餅用0°C溫度的去 離子水洗滌，再干燥即可。得到白色粉末狀二氯鄰苯二甲酰胺15. 9g。收率為71.8%。本實施方式步驟三中分離提純的操作方式為將反應體系抽濾，然后用0°C溫度 的去離子水洗滌濾餅，再將濾餅真空干燥；然后用200 300目的硅膠進行柱層析分離， 以體積比為1 5的丙酮和石油醚的洗脫劑沖洗下第一帶，然后蒸除溶劑，再真空干燥即 可。得到11. 55g的白色固體二氯鄰苯二甲腈，收率達87.8%，熔點(m.p.)為181.6°C 182. 2°C。本實施方式步驟一中二氯鄰苯二甲酸酐是通過以下步驟實現的將25. Og的二 氯鄰苯二甲酸溶于50ml乙酸酐中，攪拌溶解，在140°C回流5h，冷卻抽濾，濾餅用石油醚充 分洗滌，干燥得白色晶體二氯鄰苯二甲酸酐，得到22. 2g，收率達95.9%，熔點(m.p.)為 185.8°C 186. 2°C。美國Aldrich公司生產的二氯鄰苯二甲酸酐產品的熔點為185°C 187 °C。本實施方式中二氯鄰苯二甲腈的合成路線如下所示 ，其中，“reflux”指加熱回流，“r.t. ”指室溫。對本實施方式得到的二氯鄰苯二甲腈進行1H核磁共振光譜測試，測試得到的 1H-NMR光譜圖如圖1所示。由圖1可知，對于二氯鄰苯二甲腈，由于分子具有對稱性，其中 分子中兩個H所處的化學環境相同，所以在δ = 8. 6ppm處積分值為2的單峰，應歸屬于Hl 和H2，而δ =3.3ppm和δ = 2. 5ppm處均為溶劑峰，所以可確定得到了預期的二氯鄰苯二甲腈。
權利要求
二鹵鄰苯二甲腈的合成方法，其特征在于二鹵鄰苯二甲腈的合成方法是通過以下步驟實現的一、將二鹵鄰苯二甲酸酐加入到甲酰胺中，然后在200～220℃回流2～5h，再提純得二鹵鄰苯二甲酰亞胺；其中二鹵鄰苯二甲酸酐與甲酰胺的摩爾比為1∶10，所述二鹵鄰苯二甲酸酐中鹵元素為氯、溴或者碘；二、將步驟一得到的二鹵鄰苯二甲酰亞胺加入氨水中，然后在室溫下攪拌反應45～54h，再提純得二鹵鄰苯二甲酰胺；其中二鹵鄰苯二甲酰亞胺與氨水的摩爾比為1∶120；三、將N，N-二甲基甲酰胺和二氯亞砜混合，在冰水浴中攪拌1～3h得混合液，然后向混合液中加入步驟二得到的二鹵鄰苯二甲酰胺，繼續在冰水浴中攪拌4～6h，然后靜置12～24h，再柱層析法分離提純，得二鹵鄰苯二甲腈；其中N，N-二甲基甲酰胺和二氯亞砜的體積比為4∶3，二鹵鄰苯二甲酰胺與N，N-二甲基甲酰胺的摩爾比為1∶17。
2.根據權利要求1所述的二鹵鄰苯二甲腈的合成方法，其特征在于步驟一中然后在 210°C 回流 3h。
3.根據權利要求1或2所述的二鹵鄰苯二甲腈的合成方法，其特征在于步驟二中然后 在室溫下攪拌反應48h。
4.根據權利要求3所述的二鹵鄰苯二甲腈的合成方法，其特征在于步驟三中分離提純 的操作方式為將反應體系抽濾，然后用0 5°C溫度的去離子水洗滌濾餅，再將濾餅真空 干燥；然后用200 300目的硅膠進行柱層析分離，以體積比為1 5的丙酮和石油醚的洗 脫劑沖洗下第一帶，然后蒸除溶劑，再真空干燥即可。
5.根據權利要求1、2或4所述的二鹵鄰苯二甲腈的合成方法，其特征在于步驟三中在 冰水浴中攪拌2h得混合液。
6.根據權利要求5所述的二鹵鄰苯二甲腈的合成方法，其特征在于步驟三中繼續在冰 水浴中攪拌5h，然后靜置18h。
7.根據權利要求1、2、3或6所述的二鹵鄰苯二甲腈的合成方法，其特征在于步驟一中 二鹵鄰苯二甲酸酐為二氯鄰苯二甲酸酐，是通過以下方法制備得到的將二氯鄰苯二甲酸 加入乙酸酐中，攪拌溶解后，在140 150°C溫度下回流4 6h，然后提純即得二氯鄰苯二 甲酸酐；其中二氯鄰苯二甲酸與乙酸酐的摩爾比為1 5。
8.根據權利要求1、2、3或6所述的二鹵鄰苯二甲腈的合成方法，其特征在于步驟一中 二鹵鄰苯二甲酸酐為二溴鄰苯二甲酸酐，是通過以下方法制備得到的將Br2與鄰苯二甲 酸酐進行溴代反應即可。
9.根據權利要求1、2、3或6所述的二鹵鄰苯二甲腈的合成方法，其特征在于步驟一中 二鹵鄰苯二甲酸酐為二碘鄰苯二甲酸酐，是通過以下方法制備得到的將I2與鄰苯二甲酸 酐進行碘代反應即可。
全文摘要
二鹵鄰苯二甲腈的合成方法，它涉及一種鹵代鄰苯二甲腈的合成方法。本發明解決了現有二鹵鄰苯二甲腈的合成方法復雜，能耗高，合成產率低的問題。本發明合成方法一、將二鹵鄰苯二甲酸酐加入到甲酰胺中，加熱回流反應得二鹵鄰苯二甲酰亞胺；二、將二鹵鄰苯二甲酰亞胺加入氨水中，室溫下反應得二鹵鄰苯二甲酰胺；三、將二鹵鄰苯二甲酰胺放入N，N-二甲基甲酰胺和二氯亞砜的混合液中，冰水浴中反應得二鹵鄰苯二甲腈。本發明的合成方法簡單，易于實現，生成成本低，最終產物的后處理簡單，能夠進行大規模生產。本發明合成二鹵鄰苯二甲腈的產率達到85％以上，合成產率高。本發明的二鹵鄰苯二甲腈是重要的有機中間體，應用于醫藥、新材料領域。
文檔編號C07C253/20GK101880244SQ20101021707
公開日2010年11月10日 申請日期2010年7月5日 優先權日2010年7月5日
發明者吳誼群, 孟憲梓, 段武彪, 賀春英, 趙伊博 申請人:黑龍江大學