5‑溴‑1,2,3‑苯三甲酸的制备方法与流程

本发明涉及有机溴化物，特别是含有溴基的多羧酸芳烃的一种化学合成技术领域。

背景技术：

有机溴化物是重要的有机合成和药物、农药合成的中间体，其在工业（含铅汽油添加剂）以及药物化学领域有重要的应用。芳烃的溴化是有机合成中一类重要的有机反应，生成的溴代芳烃化合物用途广泛。不仅可以进一步转化为有机金属化合物与其它各类化合物发生反应，还可以与烯烃、末端炔烃、胺、卤代芳烃和有机金属化合物等发生一系列偶联反应。有机溴化物的制备方法有多种，如碳碳不饱和键与溴分子的加成反应，由溴负离子的原位氧化成溴上溴，但这些方法一般需要较苛刻的反应条件且操作繁琐。

5-溴-1,2,3-苯三甲酸是一种含有溴基的多羧酸芳烃，其中三个羧基具有一定的位阻，具有不同的构象，配位模式丰富。使其在配位聚合物的合成、功能材料及药物与生物技术方面具有潜在的应用。然而，目前有关5-溴-1,2,3-苯三甲酸的制备方法虽已见报道，但制备方法较为复杂，且反应时间相对较长，其通过使用萘酐与浓硫酸在催化剂硫酸银的条件下反应，再通过与酸性高锰酸钾反应得到目标产物。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出一种更加简便且产率较高的5-溴-1,2,3-苯三甲酸的制备方法。

本发明所采用的技术方案是：将1,2,3-苯三甲酸与浓硫酸、N-溴代丁二酰亚胺（NBS）混合搅拌进行反应，反应结束处加冰冷却，经过滤，取固相以去离子水洗涤、真空干燥、重结晶，取得5-溴-1,2,3-苯三甲酸。

本发明中1,2,3-苯三甲酸与N-溴代丁二酰亚胺（NBS）在浓硫酸作为溶剂的条件下发生了苯环上的亲电取代反应，生成产物5-溴-1,2,3-苯三甲酸。工艺过程中加冰只是为了使混合液冷却，降低其溶解度，并未参与反应。

本发明能够成功制备出5-溴-1,2,3-苯三甲酸，本工艺反应条件简单、温和，无需大型辅助设备，且操作简便，反应的产率也比较好，总产率达70～80%。

另外，本发明的方法具有原材料价格适中、低毒、易得，适合工业化生产，并具有良好的市场前景和不错的经济效益，5-溴-1,2,3-苯三甲酸可作为有机合成和药物合成的中间体，在医药、农药、生物、有机功能材料等方面具有潜在的应用。

进一步地，本发明先将浓硫酸与1,2,3-苯三甲酸混合加热到60℃搅拌溶解成无色溶液后，再将N-溴代丁二酰亚胺（NBS）加入到无色溶液中，在混合体系的温度为60℃的条件下进行反应，再通过加冰使溶液冷却，生成沉淀。先将浓硫酸与1,2,3-苯三甲酸混合加热搅拌目的是使其充分溶解，再与N-溴代丁二酰亚胺（NBS）完全反应，反应在60℃的条件下进行可使反应物安全反应，得到最佳产率的目标产物5-溴-1,2,3-苯三甲酸。

所述1,2,3-苯三甲酸、浓硫酸、N N-溴代丁二酰亚胺（NBS）和冰的混合质量比为1∶14～15∶1～1.1∶7～8。使用该用料比可得到最佳产率的目标产物5-溴-1,2,3-苯三甲酸，其中1,2,3-苯三甲酸、浓硫酸、N N-溴代丁二酰亚胺（NBS）的用料比较为关键，冰的用量并不是固定的，主要是使得混合液冷却，降低其溶解度，生成沉淀，。

所述重结晶时以乙酸乙酯为溶剂。因原料和产物在乙酸乙酯中的溶解度差别大，在较高温度时，产物5-溴-1,2,3-苯三甲酸溶解度较大，而在室温时，其溶解度较小，易于析出提纯目标产物。

附图说明

图1为采用本方法制成的5-溴-1,2,3-苯三甲酸的红外光谱图。

图2为采用本方法制成的5-溴-1,2,3-苯三甲酸的分子结构图。

具体实施方案

一、制备工艺：

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，需要说明的是，本发明的保护范围并不仅限于下述实施例。

说明：所涉及原料1,2,3-苯三甲酸、浓硫酸、NBS(N-溴代丁二酰亚胺)等均为市售、冰为自制。

将浓硫酸加入到1,2,3-苯三甲酸（A）中，加热到60℃搅拌，溶解成无色溶液，搅拌30～60分钟，然后缓慢加入N-溴代丁二酰亚胺（NBS），搅拌反应90～120分钟。接着将混合液加入到冰中进行第二次反应，直至有沉淀生成，经过滤，取固相以去离子水洗涤、真空干燥，最后用乙酸乙酯重结晶、过滤、干燥，得到目标产物5-溴-1,2,3-苯三甲酸（B），分子式为C₉H₅O₆Br·H₂O。

实施例1：

合成产物5-溴-1,2,3-苯三甲酸所用原料有1,2,3-苯三甲酸、浓硫酸、NBS(N-溴代丁二酰亚胺)、冰的质量分别为1.26g、18.4g、1.28g、10g。

实施例2：

合成产物5-溴-1,2,3-苯三甲酸所用原料有1,2,3-苯三甲酸、浓硫酸、NBS(N-溴代丁二酰亚胺)、冰的质量分别为12.6g、184g、12.8g、100g。

实施例3：

合成产物5-溴-1,2,3-苯三甲酸所用原料有1,2,3-苯三甲酸、浓硫酸、NBS(N-溴代丁二酰亚胺)、冰的质量分别为25.2g、368g、25.6g、200g。

以上工艺的反应式如下：

二、产物验证

图1是化合物的红外光谱图，样品采用KBr压片，测量波数范围4000～400cm^-1。1201cm^-1处为C-O键的伸缩振动，1492cm^-1 、1579cm^-1 处为苯环骨架振动吸收峰，1729cm^-1处尖峰为羧羰基的伸缩振动峰，3093cm^-1处为羧基上-OH的伸缩振动峰, 3323cm^-1处为水分子上-OH的伸缩振动峰。

化合物晶体结构用单晶X射线衍射仪测定。采用SHELXTL程序进行晶体结构解析，碳、氧原子上的氢原子采用理论加氢，部分溶剂上的氢原子采用Fourier加氢法。对于所有非氢原子都进行各向异性精修。由解析结果作出化合物的晶体结构图（见图2 ），并列出晶体学数据表（见表1），计算出化合物的键长和键角（见表2）。

表1 5-溴-1,2,3-苯三甲酸的晶体学数据

表2 5-溴-1,2,3-苯三甲酸的键长[Å]和键角[°]