酚类化合物的硝化方法技术

本发明专利技术描述了用于制备式（Ⅰ）的邻硝基苯酚的酚类化合物区域选择性邻位定向硝化方法。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，所述酚类化合物用于制备邻硝基苯酚。借助亲电芳香取代的芳族化合物硝化是基本的有机反应，该反应已经在化学文献中得到广泛描述和综述(Olah，G.A.等人，NitrationMethods and Mechanisms，VCH，New York，1989，以及Taylor，R.，Electrophilic Aromatic Substitution，J.Wiley & Sons，Chichester，1990)。但是，有些令人惊奇的是，尽管有这么丰富的信息，但大多数商业上重要的工业方法仍然采用需要硝酸和硫酸混合物的“经典”技术。使用这些腐蚀性试剂(通常是过量使用)产生严重的环境问题，并且“用过”的酸的处理和处置是昂贵的。从化学角度而言的有关方面是与过度硝化和形成不需要的氧化副产物相关的问题，这些副产物通常难以从需要的产物中除去。另外，芳族化合物硝化的另一个严重问题涉及就邻∶间∶对位异构体比例而言的产物分布(即区域选择性)。在区域异构体可能形成并且通常的情况是对硝基异构体是特别所关心的商品的方面，期望工业硝化方法表现出良好的区域选择性程度。这种区域选择性由空间因子和/或电子和溶剂效应确定。举例来说，含有，如给电子取代基(-烷基、-OH、-O-烷基等)的芳环的硝化通常得到主要为邻和对位硝化产物的混合物，通常有统计分布。硝化试剂和/或芳环上的取代基的空间体积趋向于有利于形成对位产物。在许多情况下，还可以采用载体上的试剂和催化剂来更有利地影响对位异构体的形成(Smith，K.，Solid Supports and Catalysts in Organic Synthesis；EllisHorwoodChichester，1992)。因此，符合逻辑地，在对位没有除氢以外的取代基的芳族酚类(Ar-OH)化合物的硝化存在特别的问题，其中由于给电子羟基的强活化作用而可能形成邻位和对位产物(而当存在对位取代基，例如烷基时，对位不可能进行亲电芳香取代，在这些情况下，只获得邻位硝化的产物)。使用强酸混合物由于反应物的氧化降解而通常产生深色且复杂的反应混合物。苯酚自身的硝化可以在氯化溶剂中使用稀硝酸而在温和条件下容易地实现，邻位∶对位硝基苯酚异构体的比例为1∶2.3，合理的总收率为61％(Vollhardt，K.P.C.和Schore，N.E.，OrganicChemistry，2nded；W.H.Freeman，New York，1994)。在硫酸中使用硝酸钠的硝化也得到61％的总收率，邻位∶对位异构体的比例为1.4∶1(Vogel，A.I.，Vogel′s Textbook of Practical Organic Chemistry，5thed；J.Wiley & Sons，New York，1989)。最近，苯酚衍生物的三步对位选择性硝化被要求保护(Kanno，H.等人，DE 19723214 A1)，并且已经报道了其它对位选择性硝化试剂，包括新的金属硝酸盐四氧化二氮络合物(Firouzabadi，H.等人，Synth.Commun.，27(19)，3301-3311(1997)；Iranpoor，N.等人，Synth.Commun.，28(15)，2773-2781(1998))、在非水和非质子条件下的金属硝酸盐(Firouzabadi，H.等人，Iran.J.Chem.，16(2)，48-58(1997))，以及四氧化二氮与18-冠-6的离子络合物(Iranpoor，N.等人，Synth.Commun.，29(19)，3295-3302(1999))。并不意外，更少的用于对位未取代的酚类化合物的选择性邻位硝化的方法得到描述。报道将在回流的乙酸乙酯中的镧系元素(III)硝酸盐用于3-取代的苯酚的选择性间位定向硝化(Gu，S.等人，Synth.Commun.，27(16)，2793-2797(1997))，但是这些镧系元素试剂价格高得惊人，并且反应自身放出毒性二氧化氮气体烟雾。几种酚类化合物的选择性邻位定向硝化由于产品的潜在有用性而已经受到一些关注。已经描述了用于3-甲氧基苯酚的选择性邻位定向硝化的两步程序，其包括亚硝化，接着氧化得到2-硝基-5-甲氧基苯酚(Maleski，R.J.，Synth.Commun.，23(3)，343-348(1993))，尽管总收率相对较低，并且在强邻/对位定向的甲氧基存在下的这一特定情况下，亚硝化的区域选择性无疑得到增强(由于空间原因，相对于甲氧基而言的对位在此例中将是有利的)。一步硝化方法当然优于多步方法。对于烷基苯的选择性邻位定向硝化而描述的所谓“伴侣(chaperon)”效应(Strazzoloni，P.等人，Bull.Chem.Soc.Jpn.，68(4)，1155-61(1995))并不能直接用于对氧化敏感的酚类化合物(Strazzoloni，P.等人，J.Org.Chem.，63(4)，952-958(1998))。在稀硝酸存在下使用微乳溶液的苯酚近选择性邻位硝化被要求保护(Chhatre，A.S.等人，J.Colloid Interface Sci.，158(1)，183-187(1993))，但是对于一般性和大规模的制备目的，该方法具有明显的缺点。在乙腈中用四氟硼酸硝鎓和表面活性剂也观察到非常高的选择性(Pervez，H.等人，Tetrahedron，44，4555(1988))，但是这些条件和试剂对于大规模硝化而言也是不方便的。有些更有趣的是，使用“claycop”的苯酚硝化，“claycop”本质上是粘土担载的硝酸铜，报道其可以得到92％收率的邻硝基苯酚(Gigante，B.等人，J.Org.Chem.，60，3445-3447(1995))。尽管具有高邻位选择性(13∶1，邻位∶对位)和高收率，但“claycop”试剂并不容易从商业来源获得，并且也是非常昂贵的。该试剂的制备繁琐，装载量(毫摩尔试剂/克粘土载体)低，并且只能短时间且在低温(～4℃)下贮存。另外，推测真正的硝化试剂自身实际上是原位形成的硝酸乙酰酯(CH3CO-ONO2)，它是一种没有正常分离的已知和潜在的爆炸性化合物。这些硝化反应在不确定的诱导期内是相当放热的，并且当大量使用时，有时候激烈地放出红棕色气体。当使用这些化合物时，必须施用严格的安全措施，由于它们的危险性质，这些化合物不适用于大规模制备。后来的出版物描述了使用吸附在硅胶上的酰基硝酸酯的苯酚硝化(Rodrigues，J.A.R.等人，Tetrahedron，55，6733-6738(1999))，据称其改善硝化试剂的稳定性。尽管能获得几乎与上述“claycop”程序相同的选择性和收率，但是它不能避免不方便的、昂贵且危险的酰基硝酸酯的制备，并且需要随后吸附到硅胶上。由于这些物质的危险性质，试图在作者指明的50毫摩尔规模之上进行反应将是危险的。特别是，尽管该试剂在苯酚自身的情况下能极好地工作，但是当应用于其它酚类化合物时，邻位选择性显著地低(例如对于异香草醛，0.6∶1，邻位∶对位)，这表明该方法并不是普遍区域选择性的。在冷丙酮中使用70％硝酸的异香草醛硝化的另一实例(Napolet本文档来自技高网...

【技术保护点】
式Ⅰ的化合物的制备方法＊＊＊式Ⅰ其中：Ｒ′和Ｒ″可以相同或不同，并代表：氢；低级烷基；羟基；低级烷氧基；卤素；基团－ＣＯ－Ｒ↑［１］，其中Ｒ↑［１］表示氢、羟基、烷芳基、烷基杂环烷基，或任选地取代的饱和或部分不饱和低级烷 基或芳基，或者Ｒ↑［１］表示基团－Ｏ－Ｒ↑［２］，其中Ｒ↑［２］表示低级烷基或芳基；基团－Ｃ＝Ｎ－Ｒ↑［ａ］，其中Ｒ↑［ａ］表示ＮＨＲ↑［ａ］，其中Ｒ↑［ａ］代表任选地取代的低级烷基或芳基，或ＯＲ↑［ｂ］基团，其中Ｒ↑［ｂ］表示氢、低级烷基或低级烷酰基；基团－Ｃ－Ｒ↑［ｃ］Ｒ↑［ｄ］，其中Ｒ↑［ｃ］表示任选地取代的亚烷基，其中Ｒ↑［ｄ］代表ＯＲ↑［ｅ］基团，其中Ｒ↑［ｅ］表示任选地取代的低级烷酰基或芳基；或者Ｒ′和Ｒ″一起表示任选地取代的饱和或部分不饱和碳环；ｍ和ｎ独立地为０、１或２；术语低级烷基意指直链或支链碳链，其含有一至六个碳原子；术语卤素意指氟、氯、溴或碘；术语杂环烷基意指引入一或两个氧、硫或氮原子的五或六员环；术语芳基意指任选地由烷氧基、卤素或硝基取代的苯基或萘基；所述方法包括使式Ⅱ的酚类化合物与式Ⅲ的硝酸烷基酯反应：＊＊＊式Ⅱ其中Ｒ′和Ｒ″、ｍ和ｎ如上定义，Ｒ↑［３］－ＯＮＯ↓［２］式Ⅲ其中Ｒ↑［３］代表直链或支链烷基，其含有一至十六个碳原子，或者Ｒ↑［３］代表含有五或六个碳原子的环烷基。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维亚历山大利尔蒙丝，
申请(专利权)人：坡特拉有限公司，
类型：发明
国别省市：PT[葡萄牙]