本发明属于化学合成领域，特别涉及一种利用联苯选位硝化制备2-硝基联苯化合物和4-硝基联苯化合物的方法。
背景技术：
啶酰菌胺是德国巴斯夫公司的一种新型广谱杀菌剂，对多种真菌类病害具有良好的杀菌效果。啶酰菌胺英文名为boscalid，Cas号为188425-85-6。其中4’-氯-2-硝基联苯为合成啶酰菌胺最重要的中间体。当前4-氯-2-硝基联苯的文献报道方法均由2-氯硝基苯为起始原料，发生Suzuki偶联反应得到。
文献WO9733846A1中公开了一种在三苯基膦配体存在下，2-氯硝基苯与4-氯-苯基硼酸在钯催化剂下发生Suzuki偶联反应得到4’-氯-2-硝基联苯的方法。
该方法中，对氯苯硼酸合成难度大且价格昂贵，容易生成二-(4-氯苯基)且容易脱水生成4-氯苯基硼酐。
文献CN104478726A中公开了一种在四丁基溴化铵和碱的存在下，2-氯硝基苯与取代二苯基硼酸发生Suzuki偶联反应得到4’-氯-2-硝基联苯的方法。
该方法中仍就存在钯碳用量大且原材料取代二苯基硼酸昂贵，成本高，不利于工业大规模生产的问题。
4-硝基联苯化合物是联苯聚酯中间体联苯酚的重要原材料，其主要的合成方法与2-硝基联苯化合物的方案相似，列举如下：
以4-卤代硝基苯为起始原料，与苯硼酸化合物在钯类催化下进行Suzuki偶联反应得到4-硝基联苯化合物。
该方法中需要使用钯催化剂且原材料苯硼酸昂贵，成本高，不利于工业大规模生产的问题。
以4-卤代硝基苯为起始原料，与三苯基氯化锡在活性催化剂(例如钯类催化剂)下进行Suzuki偶联反应得到4-硝基联苯化合物。
该方法中，使用的催化剂价格昂贵且催化剂回收利用成本高，难度大，不利于工业化生产使用。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种制备硝基取代联苯化合物的方法，其中硝基取代联苯化合物为2-硝基联苯化合物或4-硝基联苯化合物。该方法以联苯化合物为起始原料，与硝酸发生硝化反应制备2-硝基联苯化合物和4-硝基联苯化合物，同时采用乙醇进行分离提纯，得到高纯度的4-硝基联苯化合物和2-硝基联苯化合物。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种制备硝基取代联苯化合物的方法，其中硝基取代联苯化合物可为2-硝基联苯化合物或4-硝基联苯化合物，具体包括以下步骤：
向溶剂中加入联苯化合物，溶解后控制温度为-30℃～25℃，然后滴加浓硝酸，滴加过程中控制温度在-30℃～25℃之间，滴加完成后在此温度下继续反应4～6h，然后将所得反应液纯化即得2-硝基联苯化合物和4-硝基联苯化合物。
所述的联苯化合物可为其中x可为H、Cl、F、I或Br；
优选的，所述的联苯化合物为联苯或对氯联苯。
所述的溶剂可为乙酸酐、二氯甲烷、三氯甲烷、二氯乙烷、甲醇、乙醇、正己烷、乙酸乙酯、石油醚、环己烷、丙酮、甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、甲基叔丁基醚、DMF、DMSO、乙腈、四氢呋喃、苯、异丙醇、正丁醇、吡啶等溶剂中的至少一种。
所述的滴加是指滴加速度为1～5滴/3s。
所述的浓硝酸的浓度为50～100％，优选为85％～97.5％。
所述的反应的温度优选为-15℃至10℃。
所用的硝酸的量为联苯化合物摩尔比的100％至200％，优选用量为100％至120％。
所用的溶剂的用量为每1mol联苯化合物对应使用0.5～5L的溶剂。
所述的纯化是指向所得反应液中加水洗去多余的浓硝酸，然后分液得有机相，将所得有机相减压蒸馏除去溶剂，再加入乙醇洗涤并抽滤，抽滤后的固体用乙醇重结晶并抽滤2～3次，所得的固体即为4-硝基联苯化合物，抽滤所得的滤液继续减压蒸馏蒸掉溶剂，得到的浓缩液即为2-硝基联苯化合物。
上述的反应过程可由以下反应式表示：
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
本发明不使用价格昂贵的对氯苯硼酸或取代二苯基硼酸为原料，而采用来源广泛且价格合理的联苯化合物为起始原料，同时通过控制不同温度和溶剂进行选择性硝化，合成不同比例的2-硝基联苯化合物和4-硝基联苯化合物混合液，且实践证明其他杂质总含量低于1％，产物中2-硝基联苯化合物在产物中的比例可控制范围为40％-80％之间，具有良好的生产效益。经过分离提纯可得到纯度84％以上的2-硝基联苯化合物液体和纯度为92％以上的4-硝基联苯化合物固体，该生产工艺简单且产物种类具有可控性。拓展了啶酰菌胺和联苯菌酯中间体的生产方法，具有重要的借鉴意义。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
实施例1
将联苯(15.42g,0.1mol)，二氯甲烷60ml加入三口瓶中，搅拌溶解，降温至5℃后保持温度搅拌30min，然后以1～5滴/3s的速度滴加浓度为97.5％的发烟硝酸(12.93g，0.2mol)，滴加过程中保持体系温度5℃至7℃之间。滴加完后继续保持该温度反应4小时，此时用HPLC监控反应联苯反应完全。缓慢滴加50ml水，搅拌30min。分液得到上层有机相，将有机相在减压0.01MPa压力下，升温至80℃减压蒸馏除去二氯甲烷，然后加入20ml乙醇升温至80℃，搅拌下自然降至室温，搅拌时间约8小时，然后抽滤，得到的固体用乙醇重结晶得到4-硝基联苯。得到液体减压蒸馏除去溶剂乙醇，得到2-硝基联苯。得到产物2-硝基联苯重量9.75g，纯度为87.129％，4-硝基联苯重量10.45g，纯度为99.3％。收率为94.7％。其中产物中2-硝基联苯占45.01％，4-硝基联苯占比54.99％。对产物进行核磁共振分析，结果如下：
2-硝基联苯：1HNMR(CDCl3,600MHz)δ8.05(d，1H)，8.00(d,1H)，7.90(d，1H)，7.65(d，1H)，7.53(d，2H)，7.51(t，2H)，7.40(t，1H)；4-硝基联苯：1HNMR(CDCl3,600MHz)δ8.29(d，2H)，7.73(d,2H)，7.62(d，2H)，7.48(t，2H)，7.43(t，1H)，说明成功合成了2-硝基联苯和4-硝基联苯。
实施例2
将联苯(15.42g,0.1mol),乙酸酐60ml加入三口瓶中，搅拌溶解，降温至0℃后保持温度搅拌30min。以1～5滴/3s的速度滴加浓度为97.5％的发烟硝酸(12.93g，0.2mol)，滴加过程中保持体系温度0℃至5℃之间。滴加完后继续保持温度反应约4小时，此时HPLC监控反应联苯反应完全。缓慢滴加50ml水，搅拌30min。分液得到上层有机相，所得有机相在减压0.01MPa压力下，升温至80℃减压蒸馏除去溶剂，加入20ml乙醇升温至80℃，搅拌下自然降温至室温，搅拌时间约8小时，减压抽滤得到固体。固体用乙醇重结晶得到4-硝基联苯。得到液体减压蒸馏除去溶剂乙醇，得到2-硝基联苯。得到产物2-硝基联苯重量18.73g，纯度为86.1786％，4-硝基联苯重量3.11g，纯度为96.5％。收率为96.1％。其中产物中2-硝基联苯占84.3％，4-硝基联苯占比15.7％。核磁数据与实施例1一致。
实施例3
将联苯(6.69kg，43.38mol)和二氯乙烷(18kg)加入到50L玻璃反应釜中，降温至10℃以下搅拌30min。控制体系温度至10℃以下，搅拌下以1～5滴/3s的速度滴加97.5％发烟硝酸(5.76kg，86.76mol)，滴加完成后保持体系10℃继续反应6小时。搅拌取样，此时HPLC监控反应联苯反应完全，然后加入10L水搅拌30min后分液，取有机相，将所得有机相在减压蒸馏(0.06-0.07MPa)、升温至85℃蒸出溶剂。加入乙醇(5kg)保持温度80℃搅拌30min，停止加热，搅拌下自然降温至室温，搅拌时间约8小时，减压抽滤得到固体，保存滤液，固体用乙醇重结晶得到产物4-硝基联苯；将乙醇洗涤液和滤液合并，减压蒸馏(0.06-0.07Mpa)，升温至80℃蒸干溶剂得到目标产物2-硝基联苯。得到产物2-硝基联苯重量4.14kg，纯度为84.6371％，4-硝基联苯重量4.57kg，纯度为95.1％。收率为90.83％。其中产物中2-硝基联苯占44.64％，4-硝基联苯占比55.36％。核磁数据与实施例1一致。
实施例4
将对氯联苯(18.65g,0.1mol)，二氯甲烷60ml加入三口瓶中，搅拌溶解，降温至5℃后保持温度搅拌30min。以1～5滴/3s的速度滴加浓度为97.5％的发烟硝酸(12.93g，0.2mol)，滴加过程中保持体系温度5℃至7℃之间。滴加完后继续保持温度反应4小时，此时用HPLC监控反应联苯反应完全。缓慢滴加50ml水，搅拌30min。分液得到上层有机相，所得有机相在减压0.01MPa压力下升温至80℃减压蒸馏除去二氯甲烷，然后加入20ml乙醇升温至80℃，搅拌下自然降温至室温，搅拌时间约8小时。减压抽滤得到固体，保存滤液，得到固体用乙醇重结晶得到4’-氯-2-硝基联苯。得到液体减压蒸馏除去溶剂乙醇，得到2-硝基联苯。得到产物4’-氯-2-硝基联苯重量19.13g，纯度为86.324％，4’-氯-4-硝基联苯5.63g，纯度为92.14％。总收率为92.91％。其中产物中4’-氯-2-硝基联苯占76.08％，4’-氯-4-硝基联苯占比23.92％。
4’-氯-2-硝基联苯：1HNMR(CDCl3,600MHz)δ8.05(d，1H)，8.02(t,1H)，7.90(t，1H)，7.72(d，2H)，7.67(t，2H)，7.55(d，2H)；4’-氯-4-硝基联苯：1HNMR(CDCl3,600MHz)δ8.33(d，2H)，8.12(d,2H)，7.80(d，2H)，7.56(d，2H)，说明成功合成了4’-氯-2-硝基联苯和4’-氯-4-硝基联苯。
实施例5
将对氯联苯(18.65g,0.1mol)，二氯甲烷60ml加入三口瓶中，搅拌溶解，降温至5℃后保持温度搅拌30min。以1～5滴/3s的速度滴加浓度为97.5％的发烟硝酸(12.93g，0.2mol)，滴加过程中保持体系温度-5℃至0℃之间。滴加完后继续保持温度反应6小时，此时HPLC监控反应联苯反应完全。缓慢滴加50ml水，搅拌30min。分液得到上层有机相，将所得有机相在减压0.01MPa压力下升温至80℃减压蒸馏除去二氯甲烷，然后加入20ml乙醇升温至80℃，搅拌下自然降温至室温，搅拌时间约8小时。减压抽滤得到固体，保存滤液，得到固体用乙醇重结晶得到4’-氯-2-硝基联苯。得到液体减压蒸馏除去溶剂乙醇，得到2-硝基联苯。得到产物4’-氯-2-硝基联苯重量20.28g，纯度为85.64％，4’-氯-4-硝基联苯4.82g，纯度为96.33％。总收率为94.21％。其中产物中4’-氯-2-硝基联苯占78.92％，4’-氯-4-硝基联苯占比21.08％。核磁数据与实施例4一致。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。