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 【技術領域】
[0001] 本發明涉及有機合成領域，具體涉及一種制備苯甲腈類化合物的方法。 【【背景技術】】
[0002] 苯甲腈類化合物作為重要的有機合成原料和中間體，很容易轉化為其它有用的官 能團化合物，如醛、酮、羧酸、胺、酰胺及雜環化合物等。因此苯甲腈類化合物被廣泛應用于 有機合成、藥物設計、農藥合成等領域。苯甲腈類化合物還用做油漆、印刷油墨等的高沸點 溶劑、噴氣發動機燃料的添加劑、合成纖維助燃劑等。市場需求量不斷變大。促使了大量的 化學工作者對這類化合物的合成路線進行了深入地探索。
[0003] 最早合成苯甲腈類化合物的方法是桑德邁爾反應，但其使用有毒的金屬氰基化試 劑，如CuCN、KCN、NaCN、ZnCN等。隨后，開發了通過醇與氨、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為腈類化合物。雖然避免了 有毒金屬氰基化試劑的使用，但反應體系過于復雜，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成為一個更具有吸引力 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。現有的方法需要特定結構的反應底物，需要配體、過氧化物、強酸性條 件等特殊反應條件，因此溫和的，綠色環保的、操作簡單的苯甲腈類化合物的合成方法仍 是有機合成及其它精細化工領域研宄的熱門課題。【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] 針對上述方法的不足，開發一條以廉價易得的苯乙酸及其衍生物為原料，使用低 毒的有機氰基化試劑，條件溫和，操作簡單，適用范圍廣的合成新途徑，具有一定的工業應 用價值。 【
【發明內容】
】
[0005] 本發明的目的是開發一種在氧氣氛圍下，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，高轉化率和高產率地合成苯甲腈類化合物的方 法。
[0006] 本發明的發明目的是通過如下技術方案實現的：
[0007] -種結構式為
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、乙腈和有機溶劑組成的混合溶劑置于反應容器中， 混合；在氧氣氛圍下，于反應溫度為110~140°C下，持續攪拌反應20~36h，反應結束后冷 卻至室溫，用飽和氯化銨溶液洗滌，然后用有機溶劑萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗 產品經柱色譜分離，即得苯甲腈類化合物。
[0009] 所述結構式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、對甲基苯乙酸、對叔丁基苯 乙酸、對甲氧基苯乙酸、對氟苯乙酸、鄰氯苯乙酸、對溴苯乙酸、對碘苯乙酸、對硝基苯乙酸、 對三氟甲基苯乙酸、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，又可做有機氰化 試劑。
[0014] 上述合成方法中，所述混合溶劑中乙腈與有機溶劑的體積比為[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]。應溫度為110~140°C，反應時間為20~36h。
[0016] 上述合成方法中，所述萃取步驟中的有機溶劑是乙酸乙酯、三氯甲烷或二氯甲烷 中的一種或兩種以上。
[0017] 根據實驗結果，本發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易得、所用氰基化試劑低毒、所得目標產物易分離、產率 較高、反應操作簡單、綠色安全可靠等特點。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，操作復雜、貴重催化劑摻入等問題。
[0018] 【附圖簡要說明】
[0019] 圖1為由苯乙酸及其衍生物轉化為苯甲腈類化合物的合成路徑圖。 【【具體實施方式】】
[0020] 下面結合本發明的合成例對本發明所述的合成方法作進一步說明，需要說明的 是，實施例并不構成對本發明要求保護范圍的限制。
[0021] 如圖1所示，本發明提供的由苯乙酸及其衍生物轉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 有機溶劑組成的混合溶劑（體積比為[1:1]~[3:1])置于反應容器中，混合；在氧氣氛圍 下，于反應溫度為110~140°C下，持續攪拌反應20~36h，反應結束后冷卻至室溫，用飽和 氯化銨溶液洗滌，然后用有機溶劑萃取，干燥，減壓蒸餾濃縮除去溶劑，粗產品經柱色譜分 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，持續攪拌24h，停止反應，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，粗產品經柱 色譜分離即得目標產物，產率 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] 在反應器中加入0. 2mmol對甲基苯乙酸、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，持續攪拌26h，停止 反應，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， 粗產品經柱色譜分離即得目標產物，產率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] 在反應器中加入0. 2mmol對叔丁基苯乙酸、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，持續攪拌27h，停止反 應，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， 粗產品經柱色譜分離即得目標產物，產率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] 在反應器中加入0. 2mmol對甲氧基苯乙酸、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，持續攪拌36h，停止 反應，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， 粗產品經柱色譜分離即得目標產物，產率79%。 1H NMR