一种邻硝基苯酚类及其衍生物的合成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种有机化合物的合成方法，具体地说涉及与一种邻硝基苯酚类化合 物的制备方法。
【背景技术】
[0002] 邻硝基苯酚可用于医药、染料、橡胶助剂和感光材料的中间体，也可用作单色PH 值指示剂，因此邻硝基苯酚的制备就显的非常重要。目前邻硝基苯酚的生产工艺较为成 熟，传统的方法是以硝酸为硝化剂，将苯酚硝化，但该方法由于受到取代基效应制约，邻 硝基苯酚的选择性差，产物是邻硝基苯酚和对硝基苯酚的混合物，难以分离，同时该方法 因浓硝酸具有氧化性，将苯酚氧化为醌类化合物，导致邻硝基苯酚产率较低，如中国专利 CN201210463229. X，该专利公开了一种苯酚硝化选择性制备邻硝基苯酚的方法，另外中国 专利CN102344372A公开了一种邻硝基苯酚和邻硝基苯甲醚的合成方法，以邻硝基氯苯为 原料，与氢氧化钠溶液进行水解反应，再经硫酸酸化、冷却、结晶，分离可制备得到邻硝基苯 酚，但是该方法用到碱液和酸处理，造成环境污染。
[0003] 目前含各种取代基的邻硝基苯酚类化合物受限于苯环上取代基的定位规则，导致 该类化合物较难区域专一性地合成，需要较长的反应步骤才能合成相应的邻硝基苯酚，且 不同的取代基涉及的反应步骤不同，没有一个通用的方法合成。
[0004] 鉴于以上存在的问题，设计一条通用的，简单的邻硝基苯酚类化合物合成路线显 得十分有必要。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术中邻硝基苯酚合成过程中使用强酸造成的严重的环境污染问题 以及合成步骤较长较复杂的问题，本发明提出了一种邻硝基苯酚类及其衍生物的合成方 法，该方法简便，高效。
[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种合成邻硝基苯酚类化合物的方法，所述 的方法为以下步骤：
[0007] (1)以苯酚类化合物为原料，原料的结构式如⑴所示：
[0008]
[0009] 其中，R1、R2、R3和R4分别独立选自氢、烷基、卤素、芳香族基团中一种；
[0010] ⑵由苯酚类化合物出发，合成2-(苯氧基）吡啶。
[0011] 作为优选，合成步骤具体为：将苯酚类化合物、磷酸三钾、碘化亚铜、2-吡啶甲酸、 2_溴吡啶，在惰性气体保护下加入反应溶剂里，混合物加热至回流反应10~30小时，冷却 至室温，反应液萃取所得混合液，有机相经干燥后脱去溶剂，得到固体2-苯氧基吡啶。
[0012] 苯酚类化合物与2-溴吡啶的摩尔比为1. 2~2 : 1 ;
[0013] 反应溶剂选自高沸点溶剂，反应溶剂对原料及反应试剂有较好的溶解性。作为优 选，反应溶剂选为DMSO (二甲基亚砜），苯酚类化合物在反应溶剂中的浓度为0.1 N~5. ON;
[0014] 磷酸三钾与苯酚类化合物的摩尔比为1.5~3 : 1，碘化亚铜与苯酚类化合物的摩 尔比为0.01~0.05 : 1，苯酚类化合物与2-吡啶甲酸的摩尔比为1 : 0.08~0.5。
[0015] 作为优选，混合物加热至回流反应24小时，然后加入乙酸乙酯稀释5~10倍后， 萃取所得的混合溶液，有机相用无水硫酸钠干燥后，过滤、脱去溶剂，得到固体2-苯氧基吡 啶。
[0016] (3)将步骤⑵得到的产物、催化剂、亚硝酸叔丁酯、以及有机溶剂依次加入密封 耐压容器中，在油浴中加热50~KKTC，反应10~30小时，得到2-(2-硝基苯）氧基吡啶；
[0017] 所述催化剂选自二价钯盐，优选为氯化钯，醋酸钯，三氟醋酸钯中的一种，更优选 为醋酸钯，特点是产率高、价格相对比较便宜且易于保存和取用。与步骤（2)得到的2-苯 氧基吡啶的摩尔比为1 : 5~10,优选为1 : 10。
[0018] 所述亚硝酸叔丁酯作为硝化试剂，与步骤（2)得到的2-苯氧基吡啶的摩尔比为 1~3 : 1，优选为2 : 1。
[0019] 有机溶剂选自低极性有机溶剂；优选为1，2-二氯乙烷（DCE)，1，2-二氯乙烷为介 电常数低的溶剂，其沸点相对较高，不易挥发，容易储存。步骤（2)得到的2-苯氧基吡啶在 有机溶剂中的浓度为0.1 N~0. 5N，优选为0. 1N。
[0020] 作为优选，在油浴中温度为80°C，反应24小时。
[0021] (4)将步骤（3)得到的产物处理得到邻硝基苯酚类及其衍生物；
[0022] 作为优选，处理步骤具体为：将步骤（3)得到的产物用甲苯溶解后加入三氟甲磺 酸甲酯，在惰性气体保护下90~120°C反应2~3小时，再加入活泼金属和甲醇的混和溶 液，在70~10(TC搅拌10~60分钟，反应液萃取所得混合液，有机相经干燥后脱去溶剂，得 到邻硝基苯酚类及其衍生物。
[0023] 作为优选，活泼金属选自碱金属。
[0024] 作为优选，2-(2-硝基苯）氧基吡啶与三氟甲磺酸甲酯的摩尔体积比为3~ 7mmol : 1ml，
[0025] 所述活泼金属选自碱金属，优选为金属钠。活泼金属与2-(2-硝基苯）氧基吡啶 的摩尔比为10~25 : 1，活泼金属在甲醇中的浓度为0.1~0.25N。
[0026] 上述惰性气体优选为氮气、氩气中一种。
[0027] 本发明直接以苯酚（可以含各种取代基）为原料，通过将酚羟基转化为2-氧吡啶 基，再以钯为催化剂，在亚硝酸叔丁酯存在的情况下，实现2-氧吡啶基邻位上的碳_氢键活 化单硝化反应，最后通过化学方法重新将2-氧吡啶基转换为相应的酚，从而在苯酚类化合 物羟基的邻位实现硝化得到一系列的邻硝基苯酚类化合物。
[0028] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0029] (1)安全环保，操作简便，不产生废气废水
[0030] (2)无需氧化剂；
[0031] (3)底物适应性好，各种取代基都可以实现邻位硝化；
[0032] (4)硝化反应区域选择性好；
【具体实施方式】
[0033] 下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。
[0034] 实施例1 :
[0035] (1)以苯酚为原料。
[0036] (2)将苯酌 I. 2mmol，憐酸三钾2mmol，2-批陡甲酸0? lmmol，2-溴批陡Immol，鹏 化亚铜0. 05mmol，2ml DMS0,加入25ml三口瓶里。混合物在氩气保护下，于90°C下回流24 小时后TLC检测反应结束，所得混合溶液用乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥后减压脱去溶 剂，得到淡黄色固体2-(苯氧基）吡啶（95%收率）。
[0037] (3)将2_(苯氧基）批陡0? 5mmol，二醋酸把0? 05mmol，亚硝酸叔丁酯1.0 mmol以 及1，2-二氯乙烷5ml依次加入25ml的密封压力容器中。将混合物在80°C油浴中加热反应 24小时。TLC检测反应结束后，反应液用二氯甲烷稀释过滤得到清液，用柱层析色谱法（淋 洗液配比：石油醚对乙酸乙酯体积比6 : 1)分离得到淡黄色液体2-(2-硝基）苯氧基吡啶 (90%收率）。
[0038] (4)将2-(2-硝基）苯氧基吡啶0? 5mmol，三氟甲磺酸甲酯0? 1ml，溶解在20ml甲 苯中，氩气保护下于三口瓶中90°C下反应2小时。加入12. 5mmol金属钠，20ml甲醇，氩气 保护下在80 C下反应30min。TLC检测反应结束后，乙酸乙醋卒取，卒取液经无水硫酸纳干 燥后减压脱去溶剂，用柱层析色谱法（淋洗液配比：石油醚对乙酸乙酯体积比6 : 1)分离 得到2-硝基苯酚（88 %收率）。
[0039]
[0040] 黄色固体；mp45 °C ;IR(KBr) :v = 1530 (NO2)，3510 (OH) cm 1 !1H NMR(500MHz， CDCl3) : S 10. 60(s，1H)，8. 12(dd，J1 = 8. 5Hz，J2 = I. 5Hz，1H)，7. 62-7. 60(m，1H)，7. 17(dd， J1 = 8. 5Hz，J2 = I. 5Hz，1H)，7. 02-6. 99(m，1H) ;13C NMR(125MHz，CDCl3) : S 155. 1，137. 5， 133. 7,125. 1,120. 2,120. 0.
[0041] 实施例2:
[0042] (I)以苯酚为原料。
[0043] (2)将苯酉分I. 2mmol，憐酸三钾I. 8mmol，2-批陡甲酸0? lmmol，2-溴批陡0? 6mmol, 碘化亚铜0. 05mmol，4ml DMS0,加入50ml三口瓶里。混合物在氮气保护下于90°C下回流24 小时后TLC检测反应结束，所得混合溶液用乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥后减压脱去溶 剂，得到淡黄色固体2-(苯氧基）吡啶（95%收率）。
[0044] (3)将2_(苯氧基）批陡0? 5mmol，二醋酸把0? 05mmol，亚硝酸叔丁酯0? 5mmol以 及1，2-二氯乙烷5ml依次加入25ml的密封压力容器中。将混合物在80°C油浴中加热反应 24小时。TLC检测反应结束后，反应液用二氯甲烷稀释过滤得到清液，用柱层析色谱法（淋 洗液配比：石油