一种制备苯甲腈类化合物的方法
【专利说明】一种制备苯甲腈类化合物的方法 【技术领域】
[0001] 本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种制备苯甲腈类化合物的方法。 【【背景技术】】
[0002] 苯甲腈类化合物作为重要的有机合成原料和中间体，很容易转化为其它有用的官 能团化合物，如醛、酮、羧酸、胺、酰胺及杂环化合物等。因此苯甲腈类化合物被广泛应用于 有机合成、药物设计、农药合成等领域。苯甲腈类化合物还用做油漆、印刷油墨等的高沸点 溶剂、喷气发动机燃料的添加剂、合成纤维助燃剂等。市场需求量不断变大。促使了大量的 化学工作者对这类化合物的合成路线进行了深入地探索。
[0003] 最早合成苯甲腈类化合物的方法是桑德迈尔反应，但其使用有毒的金属氰基化试 剂，如CuCN、KCN、NaCN、ZnCN等。随后，开发了通过醇与氨、酰胺、醛肟氧化脱水制备苯甲 腈类化合物的方法。这些合成方法通过提供氮源使醇原位变为腈类化合物。虽然避免了 有毒金属氰基化试剂的使用，但反应体系过于复杂，氨气的使用也不太方便和安全。最近， 过渡金属催化芳香族卤化物和含氰基的来源之间的交叉耦合反应成为一个更具有吸引力 的合成路径，但其大多使用贵金属催化，成本较高。虽然Meyers和Goo β en利用芳香羧酸 替代芳香族卤化物合成了苯甲腈类化合物，但过渡金属催化直接从羧酸合成芳香腈类化合 物仍然是罕见的。现有的方法需要特定结构的反应底物，需要配体、过氧化物、强酸性条 件等特殊反应条件，因此温和的，绿色环保的、操作简单的苯甲腈类化合物的合成方法仍 是有机合成及其它精细化工领域研宄的热门课题。【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] 针对上述方法的不足，开发一条以廉价易得的苯乙酸及其衍生物为原料，使用低 毒的有机氰基化试剂，条件温和，操作简单，适用范围广的合成新途径，具有一定的工业应 用价值。 【
【发明内容】
】
[0005] 本发明的目的是开发一种在氧气氛围下，用铜试剂做媒介，以苯乙酸及其衍生物 为原料，用乙腈即做溶剂，又做氰基化试剂，高转化率和高产率地合成苯甲腈类化合物的方 法。
[0006] 本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的：
[0007] -种结构式为
勺苯甲腈类化合物的制备方法，包含以下步骤：
[0008] 取苯乙酸及其衍生物、铜试剂、乙腈和有机溶剂组成的混合溶剂置于反应容器中， 混合；在氧气氛围下，于反应温度为110~140°C下，持续搅拌反应20~36h，反应结束后冷 却至室温，用饱和氯化铵溶液洗涤，然后用有机溶剂萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗 产品经柱色谱分离，即得苯甲腈类化合物。
[0009] 所述结构式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选自苯乙酸、对甲基苯乙酸、对叔丁基苯 乙酸、对甲氧基苯乙酸、对氟苯乙酸、邻氯苯乙酸、对溴苯乙酸、对碘苯乙酸、对硝基苯乙酸、 对三氟甲基苯乙酸、1-萘乙酸、2-萘乙酸。
[0011] 上述合成方法中，所述的铜试剂是氯化亚铜、溴化亚铜、氯化铜、溴化铜中的一种 或两种以上。
[0012] 上述合成方法中，所述反应过程中所用混合溶剂选自乙腈、N，N-二甲基乙酰胺 (DMAc)、氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃、二甲亚砜、甲苯、苯甲醚、氯苯中的一种或两种以上。
[0013] 上述合成方法中，所述混合溶剂中至少是乙腈，乙腈既可做溶剂，又可做有机氰化 试剂。
[0014] 上述合成方法中，所述混合溶剂中乙腈与有机溶剂的体积比为[1:1]~[3:1]。
[0015] 上述合成方法中，所述铜试剂与苯乙酸及其衍生物之间的摩尔比为[2:1]~ [1:1]。应温度为110~140°C，反应时间为20~36h。
[0016] 上述合成方法中，所述萃取步骤中的有机溶剂是乙酸乙酯、三氯甲烷或二氯甲烷 中的一种或两种以上。
[0017] 根据实验结果，本发明所提供了一种苯乙酸及其衍生物制备芳香腈类化合物的方 法。该方法具有铜试剂和原料廉价易得、所用氰基化试剂低毒、所得目标产物易分离、产率 较高、反应操作简单、绿色安全可靠等特点。该方法解决了其他合成方法中所存在的使用有 毒金属氰基化试剂，操作复杂、贵重催化剂掺入等问题。
[0018] 【附图简要说明】
[0019] 图1为由苯乙酸及其衍生物转化为苯甲腈类化合物的合成路径图。 【【具体实施方式】】
[0020] 下面结合本发明的合成例对本发明所述的合成方法作进一步说明，需要说明的 是，实施例并不构成对本发明要求保护范围的限制。
[0021] 如图1所示，本发明提供的由苯乙酸及其衍生物转化为苯甲腈类化合物的合成步 骤为：将苯乙酸及其衍生物、铜试剂（摩尔比100~200%基于苯乙酸及其衍生物）、乙腈和 有机溶剂组成的混合溶剂（体积比为[1:1]~[3:1])置于反应容器中，混合；在氧气氛围 下，于反应温度为110~140°C下，持续搅拌反应20~36h，反应结束后冷却至室温，用饱和 氯化铵溶液洗涤，然后用有机溶剂萃取，干燥，减压蒸馏浓缩除去溶剂，粗产品经柱色谱分 离，即得苯甲腈类化合物。
[0022] 合成例1
[0023] 苯甲腈的合成
[0024] 在反应器中加入0. 2mmol苯乙酸、0. 31mmol氯化亚铜，1.0 mL乙腈和DMAc组成的 混合溶剂（体积比为[7:3])。在氧气氛围下，加热到130°C，持续搅拌24h，停止反应，冷却 至室温，加入饱和氯化铵溶液洗涤，以三氯甲烷萃取，干燥，减压蒸馏除去溶剂，粗产品经柱 色谱分离即得目标产物，产率 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] 在反应器中加入0. 2mmol对甲基苯乙酸、0. 26mmol氯化亚铜，1.0 mL乙腈和DMAc 组成的混合溶剂（体积比为[7:3])。在氧气氛围下，加热到130°C，持续搅拌26h，停止 反应，冷却至室温，加入饱和氯化铵溶液洗涤，以三氯甲烷萃取，干燥，减压蒸馏除去溶剂， 粗产品经柱色谱分离即得目标产物，产率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] 在反应器中加入0. 2mmol对叔丁基苯乙酸、0. 24mmol氯化亚铜，1.0 mL乙腈和 DMAc组成的混合溶剂（体积比为[2:1])。在氧气下加热到130°C，持续搅拌27h，停止反 应，冷却至室温，加入饱和氯化铵溶液洗涤，以二氯甲烷萃取，干燥，减压蒸馏除去溶剂， 粗产品经柱色谱分离即得目标产物，产率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] 在反应器中加入0. 2mmol对甲氧基苯乙酸、0. 34mmol溴化铜，1.0 mL乙腈和DMAc 组成的混合溶剂（体积比为[2:1])。在氧气氛围下，加热到120°C，持续搅拌36h，停止 反应，冷却至室温，加入饱和氯化铵溶液洗涤，以三氯甲烷萃取，干燥，减压蒸馏除去溶剂， 粗产品经柱色谱分离即得目标产物，产率79%。 1H NMR