529-19-1 / 鄰甲基苯腈的制備及其在有機(jī)合成中的應(yīng)用

背景及概述^[1][2]

鄰甲基苯腈及其衍生物是重要的有機(jī)合成中間體。目前，鄰甲基苯腈及其衍生物的制備方法主要有：1）用CuCN與鹵代芳烴進(jìn)行腈基化反應(yīng)，制備芳香族腈基化合物。這種腈基化方法的優(yōu)點(diǎn)是可以不用催化劑和配體，在合適的溶劑中，高溫反應(yīng)即可。現(xiàn)在工業(yè)上生產(chǎn)生產(chǎn)芳香族腈基化合物仍然會采用這種方法，這種方法的缺點(diǎn)是反應(yīng)條件較苛刻，需要高溫（150~250℃），對設(shè)備要求高。2）用CuI為催化劑，DMDEA為配體，甲苯為反應(yīng)介質(zhì)，催化溴代芳烴制備芳香族腈基化合物，反應(yīng)24h，芳香族腈基化合物的得率為70%~98%。

結(jié)構(gòu)

制備^[1]

一種制備高純鄰甲基苯腈及其衍生物的方法，其至少包括以下步驟：

1）將無機(jī)堿和鈀類催化劑加入到有機(jī)溶劑中，攪拌，加入配體，升溫至100~140℃，加入鄰甲基溴苯及其衍生物，再加入腈基化試劑，惰性氣體保護(hù)，反應(yīng)10~15個小時；將占反應(yīng)底物重量62%的無機(jī)堿和占反應(yīng)底物重量0.05%的鈀類催化劑加入到底物重量2.28倍體積的無水有機(jī)溶劑中，充分?jǐn)嚢?，隨后再加入反應(yīng)底物和占底物摩爾量0.16~0.25倍摩爾的腈基化試劑，在惰性氣體保護(hù)下，反應(yīng)10~15個小時后。檢測反應(yīng)完全，用蒸餾水淬滅反應(yīng)，正己烷萃取，分離有機(jī)層，用飽和NaCl水溶液洗滌，無水硫酸鈉或硫酸鎂干燥有機(jī)相12個小時，減壓蒸除溶劑，得到粗品。無機(jī)堿包括碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉等，優(yōu)選地為碳酸鈉。鈀類催化劑包括醋酸鈀，三苯基膦鈀，氯化鈀等，優(yōu)選地為醋酸鈀。無水的有機(jī)溶劑包括N,N-二甲基乙酰胺，N,N-二甲基甲酰胺，N-甲基吡咯烷酮，二甲基亞砜等，優(yōu)選地為N-甲基吡咯烷酮。腈基化試劑包括亞鐵氰化鉀，亞鐵氰化鉀·3H2O等，優(yōu)選地為亞鐵氰化鉀。鄰甲基溴苯及其衍生物與腈基化試劑的摩爾比為1∶0.16~0.25，優(yōu)選地為1∶0.19。

2）將1）中得到粗品進(jìn)行純化，得到純品。步驟2）中，主要涉及到粗產(chǎn)品的純化過程。由于得到的鄰甲基苯腈及其衍生物物理性狀有差異，如4-氟-2-甲基苯腈在常溫常壓下為固體，而鄰甲基苯腈在常溫常壓下卻為液體。因此，針對不同的性狀需采取不同的純化方式。

主要有以下兩種方式：

1）、重結(jié)晶：將粗品至于三頸瓶，加入醚類溶劑，升溫至40℃左右，攪拌至完全溶解。緩慢冷卻至20℃，在該溫度下攪拌2小時，隨后冷卻至0℃，攪拌、析晶，過濾，干燥，得純品，純度為99.83%。

2）精餾：粗品至于單頸瓶中，搭建精餾裝置，收集-0.006MPa、100℃下的餾分，得純品，純度為99.75%。醚類試劑包括石油醚、甲基叔丁基醚中的一種或兩種，優(yōu)選地將二者按一定比例對相應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行重結(jié)晶。重結(jié)晶溶劑的用量為粗品重量12~2.8倍的體積，優(yōu)選地為2.5倍。

應(yīng)用^[2-3]

鄰甲基苯腈及其衍生物是重要的有機(jī)合成中間體，它廣泛地應(yīng)用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料及其它精細(xì)化工產(chǎn)品的制備，近年來隨著滌綸熒光增白劑在國內(nèi)的廣泛使用，作為其重要原料的鄰甲基苯腈及其衍生物需求量也在不斷增加。其應(yīng)用舉例如下：

1. 從腈合成多取代吡啶衍生物以及聯(lián)吡啶衍生物。吡啶衍生物是一類重要的有機(jī)化合物，是許多天然藥物、農(nóng)藥、染料、維生素和各種生物堿的基本組成部分。吡啶衍生物以及聯(lián)吡啶衍生物在化學(xué)生物學(xué)以及許多交叉學(xué)科中發(fā)揮著重要作用。例如，作為金屬有機(jī)化合物的配體，在配位化學(xué)、高分子材料科學(xué)以及金屬有機(jī)化學(xué)中發(fā)揮著重要的作用。

利用腈作為直接原料，與合成易得的1，4-二碘-1，3-丁二烯衍生物發(fā)生環(huán)化，高產(chǎn)率高選擇性地合成多取代吡啶衍生物以及聯(lián)吡啶衍生物。合成方法包括先將溶在乙醚或四氫呋喃溶劑中的1，4-二碘-1，3-丁二烯衍生物在-78℃至-50℃溫度下與正丁基鋰或叔丁基鋰反應(yīng)，再加入腈和六甲基磷酰胺。將反應(yīng)液升溫至20℃-28℃，0.5-1.5小時后用飽和NaHCO3水溶液淬滅反應(yīng)，再經(jīng)萃取、洗滌、干燥、濃縮、純化即得純品。其中所述腈化合物可以是脂肪腈和芳香腈，取代基可為烷基(C1-C12)、 具有推電子取代基或吸電子取代基的芳香基；所述脂肪腈包括乙腈、丁腈、庚腈、異丙腈、異丁腈等；

2. 用于一維單晶二氧化鈦納米材料制備過程中。一維納米材料在光學(xué)、電子學(xué)、環(huán)境和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，成為材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。二氧化鈦?zhàn)鳛橐环Nn型半導(dǎo)體和一種典型的光催化劑，在光電轉(zhuǎn)換、光伏器件、光催化降解污染物及光解水產(chǎn)生氫氣等方面的廣闊應(yīng)用前景而尤為受人矚目。一維單晶二氧化鈦納米材料的制備，是以四氯化鈦或二氧化鈦粉體為原料，運(yùn)用溶劑熱法制備。

該方法包括以下步驟，所涉及的量是以重量份數(shù)計：

1)將1～30份四氯化鈦或二氧化鈦粉體加入到70～99份醇、胺、腈或酚類的有機(jī)溶劑中，劇烈攪拌，得到分散均勻的四氯化鈦或二氧化鈦的有機(jī)溶劑的混合物；

2)將10～60份氫氧化鈉溶于40～90份去離子水中，攪拌均勻，得到透明、澄清的氫氧化鈉水溶液；

3)在快速攪拌下，往10～50份步驟(1)的混合物中加入20～80份步驟 (2)的氫氧化鈉水溶液，持續(xù)攪拌數(shù)分鐘后，轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓 中，在50～300℃溫度下恒溫；

4)自然冷卻，傾去上層清液，用去離子水和酸的稀溶液(濃度在0～1.0M) 洗滌、離心、收集下層沉淀，在10～200℃干燥，得到一維單晶二氧化鈦納米 材料。所述的步驟(3)恒溫時間為0.5～72小時。所述的腈為脂肪腈或芳香腈，如乙腈或鄰甲基苯腈等。

主要參考資料

[1] CN201510572882.3一種制備高純鄰甲基苯腈及其衍生物的方法

[2] CN01141463.4從腈合成多取代吡啶衍生物以及聯(lián)吡啶衍生物的合成方法

[3] CN200410038073.6一維單晶二氧化鈦納米材料的制備方法