本发明涉及一种苯甲腈类化合物的制备方法。
背景技术：
苯甲腈类化合物是一类重要的有机化合物，主要用作苯代三聚氰胺等高级涂料的中间体，也是合成农药、脂肪族胺、苯甲酸的中间体，并可作为腈基橡胶、树脂、聚合物和涂料等的溶剂。制备苯甲腈类化合物的传统方法主要是通过rosenmund-vonbraun反应和sandmeyer反应。但是其反应过程使用了有毒的cucn作为氮源，大大限制了其发展空间。此外，还有苯甲酸法、胺氧化法、甲苯氰基化法、过渡金属催化的偶联反应来合成苯甲腈类化合物。然而，这些方法中有些反应温度高，条件苛刻；有些使用易爆炸的叠氮化物为氮源；还有些需使用昂贵且有毒的金属催化剂或配体，使其具有很大的局限性。近年来，由苯乙炔直接氰基化形成苯甲腈类化合物的方法备受人们的关注。目前主要有以下两种方法：(1)以叠氮化合物为氮源，在银催化下合成苯甲腈类化合物(例：taoshen,tengwang,chongqin,andningjiao,angew.chem.int.ed.2013,52,6677)。该法的缺点是反应温度较高，操作繁琐且只有供电子取代基容忍性较好；(2)以亚硝酸叔丁酯为氮源，无过渡金属催化下合成苯甲腈类化合物(例：uttamdutta,davidw.lupton,anddebabratamaiti,org.lett.2016,18,860)。此法的缺点是亚硝酸叔丁酯在高温时不稳定易爆炸且操作复杂需要惰性气体保护。
技术实现要素：
本发明采用的技术方案如下：
一种式(ii)所示的苯甲腈类化合物的合成方法，其特征在于所述的方法按如下步骤进行：
以式(i)所示的苯乙炔及其衍生物为原料，亚硝酸盐为氮源，在有机溶剂中，在氧化剂作用下，在0～50℃下反应4～12小时，lc跟踪检测，反应结束后所得反应液经分离纯化制得式(ii)所示的苯甲腈类化合物，所述的氮源与所述式(i)所示的苯乙炔及其衍生物的物质的量之比为1～3：1，反应结构式为：
式i或式ii中r相同，所述的r为h，或是h被甲基、甲氧基、氟、氯、溴、碘、硝基、乙炔基、苯基、氰基、萘环、苯并四氢呋喃单取代或多取代。
进一步，所述的式(ii)所示的苯甲腈类化合物为：苯甲腈、4-碘苯甲腈、4-硝基苯甲腈、4-乙炔基苯甲腈、3,5-二甲氧基苯甲腈、4-苯基苯甲腈、3,4,5-三甲氧基苯甲腈、5-氰基-2,3-二氢苯并呋喃或6-甲氧基-2-萘甲腈。
本发明优选所述的氮源为亚硝酸银、亚硝酸钠或亚硝酸钾。
进一步，所述的氮源与所述式(i)所示的苯乙炔及其衍生物的物质的量之比优选为2：1。
进一步，优选所述的氧化剂为ncs(n-氯代丁二酰亚胺)、nbs(n-溴代丁二酰亚胺)或三氯异氰尿酸。
再进一步，所述的氧化剂与所述式(i)所示的苯乙炔及其衍生物的物质的量之比为1～3：1；更进一步，优选所述的氧化剂与结构式如(i)所示的苯乙炔及其衍生物的摩尔比为2：1。
本发明所述的有机溶剂选自低极性有机溶剂，进一步，优选所述的有机溶剂为乙腈、硝基甲烷、dce(1,2-二氯乙烷)或1,4-二氧六环；更优选为乙腈，其特点是介电常数低、沸点相对较低且具有优良的溶剂性能。
再进一步，所述的有机溶剂的体积用量以式i所示的苯乙炔及其衍生物的物质的量计为5～15ml/mmol。
本发明所述反应液分离纯化方法为：反应结束后，反应液用二氯甲烷萃取，浓缩除去有机溶剂，用硅胶柱层析分离，以石油醚/乙酸乙酯的体积比为1：20～100的混合溶液为洗脱剂，收集含有目标产物的洗脱液蒸除溶剂得到式ii所示的得苯甲腈类化合物。
更进一步，较为具体的，推荐本发明所述方法按以下步骤进行：
将式(i)所示的苯乙炔及其衍生物、亚硝酸盐氮源和氧化剂加入到含有有机溶剂的耐压密封管中，在25℃下反应8小时后，tlc跟踪检测，反应结束后所得反应液用二氯甲烷萃取，浓缩除去有机溶剂，用硅胶柱层析分离，以乙酸乙酯与石油醚的体积比为1：50的混合溶液为洗脱剂，收集含有目标产物的洗脱液蒸除溶剂得到式ii所示的得苯甲腈类化合物；
所述的氮源为亚硝酸银、亚硝酸钠或亚硝酸钾；所述的氮源与结构式如(i)所示的苯乙炔及其衍生物的物质的量比为2：1；所述的氧化剂为ncs(n-氯代丁二酰亚胺)、nbs(n-溴代丁二酰亚胺)或三氯异氰尿酸；所述的氧化剂与结构式如(i)所示的苯乙炔及其衍生物的摩尔比为2：1；所述的有机溶剂为乙腈；所述的有机溶剂的体积用量以式i所示的苯乙炔及其衍生物的物质的量计为10ml/mmol。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)直接炔基腈化，原料易得且不需预处理，免除使用有毒的腈源为原料、昂贵的配体和过渡金属催化剂；
(2)反应温度相对温和，避免使用nh3作为氮源时需要极高的温度条件；
(3)操作简便，安全环保，不产生废气废水。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，本发明的保护范围不限于此，实施例中所用原料均可市购。
实施例1：以苯乙炔为原料，合成苯甲腈
将苯乙炔51mg(0.50mmol),亚硝酸银154mg(1mmol),n–氯代丁二酰亚胺133.5mg(1mmol)依次加入到10ml的耐压密封容器中，再加入5ml乙腈。将混合物在室温下搅拌反应，tlc跟踪检测，8小时反应结束，反应液用10ml二氯甲烷稀释，过滤得到清液，蒸除有机溶剂后用硅胶柱进行纯化，再用柱层析色谱法(以石油醚/乙酸乙酯体积比100：1的混合溶液为洗脱剂)分离，收集含目标产物的洗脱液蒸除溶剂得到无色油状液体苯甲腈35mg(68％收率)。
无色油状液体；ir(neat):2229(c≡n)cm-1；1hnmr(cdcl3,500mhz):δ7.66-8.64(m,2h),7.62-7.58(m,1h),7.47(t,j＝8.0hz,2h)；13cnmr(cdcl3,125mhz):δ132.9,132.3,129.3,119.0,112.6.
实施例2：以苯乙炔为原料，合成苯甲腈
将苯乙炔51mg(0.50mmol),亚硝酸银231mg(1.5mmol),n–氯代丁二酰亚胺200.3mg(1.5mmol)依次加入10ml的耐压密封容器中，再加入2.5ml乙腈。将混合物在室温下搅拌反应，tlc跟踪检测，4小时反应结束，反应液用10ml二氯甲烷稀释，过滤得到清液，蒸除有机溶剂后用硅胶柱进行纯化，再用柱层析色谱法(以石油醚/乙酸乙酯体积比100：1的混合溶液为洗脱剂)分离，收集含目标产物的洗脱液蒸除溶剂得到无色油状液体苯甲腈33.5mg(65％收率)。
无色油状液体；ir(neat):2229(c≡n)cm-1；1hnmr(cdcl3,500mhz):δ7.66-8.64(m,2h),7.62-7.58(m,1h),7.47(t,j＝8.0hz,2h)；13cnmr(cdcl3,125mhz):δ132.9,132.3,129.3,119.0,112.6.
实施例3：以苯乙炔为原料，合成苯甲腈
将苯乙炔51mg(0.50mmol),亚硝酸银154mg(1mmol),n–溴代丁二酰亚胺178mg(1mmol)依次加入10ml的耐压密封容器中，再加入5ml硝基甲烷。将混合物在0℃下搅拌反应，tlc跟踪检测，12小时反应结束，反应液用10ml二氯甲烷稀释，过滤得到清液，蒸除有机溶剂后用硅胶柱进行纯化，再用柱层析色谱法(以石油醚/乙酸乙酯体积比100：1的混合溶液为洗脱剂)分离，收集含目标产物的洗脱液蒸除溶剂得到无色油状液体苯甲腈30.9mg(60％收率)。
无色油状液体；ir(neat):2229(c≡n)cm-1；1hnmr(cdcl3,500mhz):δ7.66-8.64(m,2h),7.62-7.58(m,1h),7.47(t,j＝8.0hz,2h)；13cnmr(cdcl3,125mhz):δ132.9,132.3,129.3,119.0,112.6.
实施例4：以苯乙炔为原料，合成苯甲腈
将苯乙炔51mg(0.50mmol),亚硝酸银154mg(1mmol),三氯异氰尿酸232.4mg(1mmol)依次加入10ml的耐压密封容器中，再加入7.5ml1,2-二氯乙烷。将混合物在室温下搅拌反应，tlc跟踪检测，10小时反应结束，反应液用10ml二氯甲烷稀释，过滤得到清液，蒸除有机溶剂后用硅胶柱进行纯化，再用柱层析色谱法(以石油醚/乙酸乙酯体积比100：1为洗脱剂)分离，收集含目标产物的洗脱液蒸除溶剂得到无色油状液体苯甲腈31.9mg(62％收率)。
无色油状液体；ir(neat):2229(c≡n)cm-1；1hnmr(cdcl3,500mhz):δ7.66-8.64(m,2h),7.62-7.58(m,1h),7.47(t,j＝8.0hz,2h)；13cnmr(cdcl3,125mhz):δ132.9,132.3,129.3,119.0,112.6.
实施例5：以苯乙炔为原料，合成苯甲腈
将苯乙炔51mg(0.50mmol),亚硝酸钾42.5mg(0.5mmol),n-氯代丁二酰亚胺66.8mg(0.5mmol)依次加入10ml的耐压密封容器中，再加入5ml1,4-二氧六环。将混合物在50℃下搅拌反应，tlc跟踪检测，8小时反应结束，反应液用10ml二氯甲烷稀释，过滤得到清液，蒸除有机溶剂后用硅胶柱进行纯化，再用柱层析色谱法(以石油醚/乙酸乙酯体积比100：1的混合溶液为洗脱剂)分离，收集含目标产物的洗脱液蒸除溶剂得到无色油状液体苯甲腈29.9mg(58％收率)。
无色油状液体；ir(neat):2229(c≡n)cm-1；1hnmr(cdcl3,500mhz):δ7.66-8.64(m,2h),7.62-7.58(m,1h),7.47(t,j＝8.0hz,2h)；13cnmr(cdcl3,125mhz):δ132.9,132.3,129.3,119.0,112.6.
实施例6：以苯乙炔为原料，合成苯甲腈
将苯乙炔51mg(0.50mmol),亚硝酸钠69mg(1.0mmol),n-氯代丁二酰亚胺133.5mg(1.0mmol)依次加入10ml的耐压密封容器中，再加入2.5ml乙腈。将混合物在室温下搅拌反应，tlc跟踪检测，8小时反应结束，反应液用10ml二氯甲烷稀释，过滤得到清液，蒸除有机溶剂后用硅胶柱进行纯化，再用柱层析色谱法(以石油醚/乙酸乙酯体积比100：1的混合溶液为洗脱剂)分离，收集含目标产物的洗脱液蒸除溶剂得到无色油状液体苯甲腈33.5mg(65％收率)。
无色油状液体；ir(neat):2229(c≡n)cm-1；1hnmr(cdcl3,500mhz):δ7.66-8.64(m,2h),7.62-7.58(m,1h),7.47(t,j＝8.0hz,2h)；13cnmr(cdcl3,125mhz):δ132.9,132.3,129.3,119.0,112.6..
实施例7：以4-碘苯乙炔为原料，合成4-碘苯甲腈
将4-碘苯乙炔114mg(0.5mmol)，亚硝酸银115.5mg(0.75mmol)，n-氯代丁二酰亚胺133.5mg(1.0mmol)依次加入10ml的耐压密封容器中，再加入5ml乙腈。将混合物在室温下搅拌反应，tlc跟踪检测，6小时反应结束，反应液用10ml二氯甲烷稀释，过滤得到清液，蒸除有机溶剂后用硅胶柱进行纯化，再用柱层析色谱法(以石油醚/乙酸乙酯体积比50：1的混合溶液为洗脱剂)分离，收集含目标产物的洗脱液蒸除溶剂得到白色固体4-碘苯甲腈52.7mg(46％收率)。
白色固体；m.p.127-128℃；ir(kbr):ν＝2230(c≡n)；1hnmr(500mhz,cdcl3)δ7.88-7.85(m,2h),7.40-7.37(m,2h).13cnmr(125mhz,cdcl3)δ138.5,133.2,118.2,111.8,100.3.
实施例8：以4-碘苯乙炔为原料，合成4-碘苯甲腈
将4-碘苯乙炔114mg(0.5mmol)，亚硝酸钠69mg(1.0mmol)，n-溴代丁二酰亚胺178mg(1.0mmol)依次加入10ml的耐压密封容器中，再加入7.5ml硝基甲烷。将混合物在室温下搅拌反应，tlc跟踪检测，6小时反应结束，反应液用10ml二氯甲烷稀释，过滤得到清液，蒸除有机溶剂后用硅胶柱进行纯化，再用柱层析色谱法(以石油醚/乙酸乙酯体积比50：1的混合溶液为洗脱剂)分离，收集含目标产物的洗脱液蒸除溶剂得到白色固体4-碘苯甲腈51.5mg(45％收率)。
白色固体；m.p.127-128℃；ir(kbr):ν＝2230(c≡n)；1hnmr(500mhz,cdcl3)δ7.88-7.85(m,2h),7.40-7.37(m,2h).13cnmr(125mhz,cdcl3)δ138.5,133.2,118.2,111.8,100.3.
实施例9：以4-硝基苯乙炔为原料，合成4-硝基苯甲腈
将4-硝基苯乙炔73.5mg(0.50mmol),亚硝酸钾85mg(1mmol),n–氯代丁二酰亚胺133.5mg(1mmol)依次加入10ml的耐压密封容器中，再加入5ml乙腈。将混合物在室温下搅拌反应，tlc跟踪检测，8小时反应结束，反应液用10ml二氯甲烷稀释，过滤得到清液，蒸除有机溶剂后用硅胶柱进行纯化，再用柱层析色谱法(以石油醚/乙酸乙酯体积比20：1的混合溶液为洗脱剂)分离，收集含目标产物的洗脱液蒸除溶剂得到白色固体4-硝基苯甲腈55.5mg(75％收率)。
白色固体；m.p.131-132℃；ir(kbr):ν＝2227(c≡n)；1hnmr(500mhz,cdcl3)δ8.39-8.36(m,2h),7.92-7.89(m,2h).13cnmr(125mhz,cdcl3)δ150.1,133.5,124.3,118.3,116.8.
实施例10：以4-乙炔基苯乙炔为原料，合成4-乙炔基苯甲腈
将4-乙炔基苯乙炔63mg(0.50mmol),亚硝酸银154mg(1mmol),三氯异氰尿酸232.4mg(1mmol)依次加入10ml的耐压密封容器中，再加入5ml乙腈。将混合物在室温下搅拌反应，tlc跟踪检测，8小时反应结束，反应液用10ml二氯甲烷稀释，过滤得到清液，蒸除有机溶剂后用硅胶柱进行纯化，再用柱层析色谱法(以石油醚/乙酸乙酯体积比100：1为洗脱剂)分离，收集含目标产物的洗脱液蒸除溶剂得到白色固体4-乙炔基苯甲腈42.5mg(67％收率)。
白色固体；m.p.151-152℃；ir(kbr):ν＝2229(c≡n)；1hnmr(500mhz,cdcl3)δ7.63(d,j＝8.5hz,2h),7.59(d,j＝8.4hz,2h),3.31(s,1h).13cnmr(125mhz,cdcl3)δ132.7,132.0,127.0,118.2,112.4,81.9,81.5.
实施例11：以3,5-二甲氧基苯乙炔为原料，合成3,5-二甲氧基苯甲腈
将3,5-二甲氧基苯乙炔81mg(0.50mmol),亚硝酸银154mg(1mmol),n-溴代丁二酰亚胺178mg(1mmol)依次加入10ml的耐压密封容器中，再加入5ml1,2-二氯乙烷。将混合物在室温下搅拌反应，tlc跟踪检测，8小时反应结束，反应液用10ml二氯甲烷稀释，过滤得到清液，蒸除有机溶剂后用硅胶柱进行纯化，再用柱层析色谱法(以石油醚/乙酸乙酯体积比100：1的混合溶液为洗脱剂)分离，收集含目标产物的洗脱液蒸除溶剂得到白色固体3,5-二甲氧基苯甲腈42.4mg(52％收率)。
白色固体；m.p.78-79℃；ir(kbr):ν＝2219(c≡n)；1hnmr(500mhz,cdcl3)δ6.77(d,j＝2.5hz,2h),6.66(t,j＝2.5hz,1h),3.82(s,6h).13cnmr(125mhz,cdcl3)δ161.0,118.7,113.4,109.9,105.6,55.64..
实施例12：以4-苯基苯乙炔为原料，合成4-苯基苯甲腈
将4-苯基苯乙炔89mg(0.50mmol),亚硝酸银154mg(1mmol),n-氯代丁二酰亚胺133.5mg(1mmol)依次加入10ml的耐压密封容器中，再加入5ml1,4-二氧六环。将混合物在室温下搅拌反应，tlc跟踪检测，8小时反应结束，反应液用10ml二氯甲烷稀释，过滤得到清液，蒸除有机溶剂后用硅胶柱进行纯化，再用柱层析色谱法(以石油醚/乙酸乙酯体积比30：1的混合溶液为洗脱剂)分离，收集含目标产物的洗脱液，蒸除溶剂得到白色固体4-苯基苯甲腈58.2mg(65％收率)。
白色固体；m.p.85-87℃；ir(kbr):ν＝2223(c≡n)；1hnmr(500mhz,cdcl3)δ7.77-7.73(m,2h),7.72-7.68(m,2h),7.63-7.59(m,2h),7.53-7.48(m,2h),7.47-7.42(m,1h).13cnmr(125mhz,cdcl3)δ145.7,139.2,132.6,129.1,128.7,127.7,127.2,119.0,110.9.
实施例13：以3,4,5-三甲氧基苯乙炔为原料，合成3,4,5-三甲氧基苯甲腈
将3,4,5-三甲氧基苯乙炔96mg(0.50mmol),亚硝酸银154mg(1mmol),n-氯代丁二酰亚胺133.5mg(1mmol)依次加入10ml的耐压密封容器中，再加入5ml硝基甲烷。将混合物在室温下搅拌反应，tlc跟踪检测，8小时反应结束，反应液用10ml二氯甲烷稀释，过滤得到清液，蒸除有机溶剂后用硅胶柱进行纯化，再用柱层析色谱法(以石油醚对乙酸乙酯体积比30：1的混合溶液为洗脱剂)分离，收集含目标产物的洗脱液蒸除溶剂得到白色固体3,4,5-三甲氧基苯甲腈58.9mg(61％收率)。
白色固体；m.p.119-120℃；ir(kbr):ν＝2225(c≡n)；1hnmr(500mhz,cdcl3)δ6.86(s,2h),3.89(s,3h),3.87(s,6h).13cnmr(125mhz,cdcl3)δ153.5,142.4,118.9,109.5,106.6,60.9,56.3.
实施例14：以5-乙炔基-2,3-二氢苯并呋喃为原料，合成5-氰基-2,3-二氢苯并呋喃
将5-乙炔基-2,3-二氢苯并呋喃72mg(0.50mmol),亚硝酸银154mg(1mmol),n-氯代丁二酰亚胺133.5mg(1mmol)依次加入10ml的耐压密封容器中，再加入5ml硝基甲烷。将混合物在室温下搅拌反应，tlc跟踪检测，8小时反应结束，反应液用10ml二氯甲烷稀释，过滤得到清液，蒸除有机溶剂后用硅胶柱进行纯化，再用柱层析色谱法(以石油醚/乙酸乙酯体积比30：1的混合溶液为洗脱剂)分离，收集含目标产物的洗脱液，蒸除溶剂得到白色固体5-氰基-2,3-二氢苯并呋喃39.2mg(54％收率)。
白色固体；m.p.59-60℃；ir(kbr):ν＝2221(c≡n)；1hnmr(500mhz,cdcl3)δ7.52-7.40(m,2h),6.83(d,j＝8.5hz,1h),4.68(t,j＝9.0hz,2h),3.26(t,j＝9.0hz,2h).13cnmr(125mhz,cdcl3)δ163.8,133.5,128.8,128.6,119.6,110.2,103.6,72.1,29.0.
实施例15：以6-甲氧基-2-萘乙炔为原料，合成6-甲氧基-2-萘甲腈
将6-甲氧基-2-萘乙炔91mg(0.50mmol),亚硝酸银154mg(1mmol),n-氯代丁二酰亚胺133.5mg(1mmol)依次加入10ml的耐压密封容器中，再加入5ml乙腈。将混合物在室温下搅拌反应，tlc跟踪检测，8小时反应结束，反应液用10ml二氯甲烷稀释，过滤得到清液，蒸除有机溶剂后用硅胶柱进行纯化，再用柱层析色谱法(以石油醚/乙酸乙酯体积比50：1的混合溶液为洗脱剂)分离，收集含目标产物的洗脱液蒸除溶剂得到白色固体6-甲氧基-2-萘甲腈63.2mg(54％收率)。
白色固体；m.p.78-80℃；ir(kbr):ν＝2224(c≡n)；1hnmr(500mhz,cdcl3)δ8.15(s,1h),7.80(d,j＝9.0hz,2h),7.58(dd,j1＝8.5hz,j2＝1.5hz,1h),7.28-7.27(m,1h),7.16(d,j＝2.5hz,1h),3.97(s,3h).13cnmr(125mhz,cdcl3)δ160.1,136.5,133.8,130.0,127.8,127.1,120.7,119.6,106.8,106.0,55.5.