以联苯单乙酮硝化制备24′‑乙酰基4‑硝基联苯和14′‑乙酰基2‑硝基联苯的方法与流程

本发明涉及有机合成技术领域，具体是以联苯单乙酮硝化制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯的方法。

背景技术：

硝化(Nitration)系指有机化合物分子中的氢原子或基团被硝基取代的反应。C-硝化是其中最主要的硝化反应，是有机合成中最重要的反应之一。硝基的引入在有机合成中很重要，这主要是因为硝基可还原成氨基，而氨基经由重氮盐引入羟基，卤素等基团；利用硝基的极性，使芳环上的其它取代基活化，促进芳环亲核取代应的进行；在染料合成中，利用硝基的极性，加深染料的颜色；有些硝基化具有药理作用，从而成为具有医疗价值的药物，如呋喃西林、呋喃丙胺、呋喃唑酮均是含有硝基的药物。

联苯单乙酮又称4-联苯乙酮，为白色粉末状固体，是合成非甾体抗炎药物联苯乙酸和液晶材料的重要的有机中间体。用联苯作为反应物，在无水三氯化铝存在的环境下，可用乙醚氯或醋酐实行傅克反应可合成4-联苯乙酮，并可用乙醇重结晶方法进行精制。

24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯均是染料，医药和农药等领域的重要有机合成中间体，经过还原能够转化为24′-乙酰基4-氨基联苯和14′-乙酰基2-氨基联苯，两者都是染料的母体或重氮组分，在工业生产和经济中较为重要。

然而，经过查阅相关资料，目前24′-乙酰基4-硝基联苯和34′-乙酰基2-硝基联苯的具体合成工艺尚未见报道，也未发现有选择性硝化联苯乙酮的工艺。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供以联苯单乙酮硝化制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯的方法，它实现了两种硝化产物的控制合成，提高了反应转化率和选择性，反应条件温和，后处理流程简单，硝化产物收率高，安全性能较好。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

以联苯单乙酮硝化制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯的方法，包括以下步骤：

步骤1)：联苯单乙酮的硝化：将联苯单乙酮用足量的有机溶剂溶解，加入硝化剂，15～30℃条件下搅拌反应10～20h，得混合物A；

步骤2)：产物的分离：在混合物A中加入足量去离子水和二氯甲烷，继续搅拌15～30min后，静置分层，取下层有机相并依次用水、饱和Na₂CO₃溶液、水洗涤，将洗涤后的有机相用无水硫酸钠干燥直至溶液澄清透明，旋转蒸发所余固体重结晶，即得。

所述有机溶剂为二氯甲烷或乙酸酐。

所述硝化剂为混酸或硝酸，所述硝酸为95％的发烟硝酸，所述混酸是以体积比1:1混合的硝酸和硫酸。

所述步骤1)中，将沸石作为催化剂，加入溶解有联苯单乙酮用足量的有机溶剂中。

优选的，所述步骤1)为：将联苯单乙酮溶解于二氯甲烷，滴加混酸或发烟硝酸，在20℃下搅拌反应12h，得混合物A，所述混酸是以体积比1:1混合的硝酸和硫酸。

优选的，其特征在于：所述步骤1)为：将联苯单乙酮溶解于乙酸酐，滴加发烟硝酸，在20℃下搅拌反应12h，得混合物A。

所述沸石为β-40沸石。且反应结束后，将沸石取出干燥，在马弗炉中550℃条件下焙烧4h并研磨，所得粉末能够用于催化4,4'-二溴联苯硝化反应。

优选的，所述步骤2)为：在混合物A中加入1..4～1.6倍量的去离子水和0.8～1.2倍量的二氯甲烷，继续搅拌20min后，静置分层，取下层有机相并依次用水、饱和Na₂CO₃溶液、水洗涤三次，将洗涤后的有机相用无水硫酸钠干燥24h，直至溶液澄清透明，旋转蒸发所余固体，即得。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明以联苯乙酮为原料，采用沸石为催化剂，控制合成44′-乙酰基4-硝基联苯和54′-乙酰基2-硝基联苯的工艺。弥补了现有技术关于合成64′-乙酰基4-硝基联苯和74′-乙酰基2-硝基联苯技术的空白。且具有较高的反应转化率和选择性，通过引入沸石催化剂，控制反应的工艺条件，即催化剂的用量及硝化试剂的选择，能够控制两种硝化产物的合成比例。此外，本发明反应条件温和，有毒有害副产物较少，后处理流程简单，硝化产物收率高，安全性能较好，基本符合绿色化学生产的要求。

附图说明

附图1是本发明联苯单乙酮硝化合成24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯的反应方程式。

附图2是本发明所述方法制得的84′-乙酰基2-硝基联苯的¹H NMR图。¹H NMR(600MHz,CDCl₃)δ8.01(d,J＝8.1Hz,2H),7.93(d,J＝8.1Hz,1H),7.65(t,J＝7.6Hz,1H),7.54(t,J＝7.8Hz,1H),7.43(d,J＝7.8Hz,1H),7.41(d,J＝8.1Hz,2H),2.62(d,J＝9.8Hz,3H)。

附图3是本发明所述方法制得的94′-乙酰基4-硝基联苯的¹H NMR图。¹H NMR(600MHz,CDCl₃)δ8.32(d,J＝8.7Hz,2H),8.07(d,J＝8.2Hz,2H),7.77(d,J＝8.7Hz,2H),7.72(d,J＝8.2Hz,2H),2.65(s,2H)。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。

实施例1：以硝硫混酸硝化体系硝化联苯单乙酮制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯：

将0.3g联苯单乙酮放入50mL单口烧瓶中用10mL二氯甲烷搅拌溶解，溶解完全后滴加0.14mL混酸(V硝酸:V硫酸＝1:1)(其中硝酸为95％的发烟硝酸)，在20℃下搅拌反应12h。反应结束后，继续向烧瓶中加入15mL去离子水和10mL二氯甲烷继续搅拌20min，将反应液转移到分液漏斗中静置分层，分别将下层有机相由下口放入干净的烧杯中，再将得到的有机相用水10mL，10mL饱和Na₂CO₃溶液，10mL水分别洗三次，最后将有机相用适量无水硫酸钠进行干燥24h，直至溶液澄清透明。将得到有机相旋转蒸发，并进行重结晶后，称重。将得到的产物进行分析，发现该硝化体系下的硝化反应的转化率≥99.99％、产率为81.21％，其选择性a/b＝1.02。(其中a指24′-乙酰基4-硝基联苯，b指14′-乙酰基2-硝基联苯，a/b为两种产物的比例，下同。)

实施例2：以硝酸二氯甲烷体系硝化联苯单乙酮制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯：

将0.3g联苯单乙酮放入50mL单口烧瓶中用10mL二氯甲烷搅拌溶解，溶解完全后滴加0.07mL硝酸，在20℃下搅拌反应12h。反应结束后，继续向烧瓶中加入15mL去离子水和10mL二氯甲烷继续搅拌20min，将反应液转移到分液漏斗中静置分层，分别将下层有机相由下口放入干净的烧杯中，再将得到的有机相用水10mL，10mL饱和Na₂CO₃溶液，10mL水分别洗三次，最后将有机相用适量无水硫酸钠进行干燥24h，直至溶液澄清透明。将得到有机相旋转蒸发，采用混合剂在不同温度下进行重结晶后，称重。将得到的产物进行分析，发现该硝化体系下的硝化反应的转化率10.21％、产率为9.84％，其选择性a/b＝1.25。

实施例3：以硝酸乙酸酐体系硝化联苯单乙酮制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯：

将0.3g联苯单乙酮原料放入50mL单口烧瓶中用10mL乙酸酐搅拌溶解，溶解完全后滴加0.07mL硝酸，在20℃下搅拌反应12h。反应结束后，继续向烧瓶中加入15mL去离子水和10mL二氯甲烷继续搅拌20min，将反应液转移到分液漏斗中静置分层，分别将下层有机相由下口放入干净的烧杯中，再将得到的有机相用水10mL，10mL饱和Na₂CO₃溶液，10mL水分别洗三次，最后将有机相用适量无水硫酸钠进行干燥24h，直至溶液澄清透明。将得到有机相旋转蒸发，并重结晶，称重。将得到的产物进行分析，发现该硝化体系下的硝化反应的转化率89.64％、产率为81.07％，其选择性a/b＝1.21。

实施例4：采用β-40沸石催化，以硝酸乙酸酐体系硝化联苯单乙酮制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯：以发烟硝酸(95％)为硝化剂，采用β-40为催化剂，来提高反应对24′-乙酰基4-硝基联苯及14′-乙酰基2-硝基联苯选择性。

将0.3g联苯单乙酮和0.15gβ-40沸石放入50mL单口烧瓶中用10mL乙酸酐搅拌溶解，溶解完全后滴加0.07mL发烟硝酸(95％)，在20℃下搅拌反应12h。反应结束后，继续向烧瓶中加入15mL去离子水和10mL二氯甲烷继续搅拌20min，将反应液转移到分液漏斗中静置分层，分别将下层有机相由下口放入干净的烧杯中，再将得到的有机相用水10mL，10mL饱和Na₂CO₃溶液，10mL水分别洗三次，最后将有机相用适量无水硫酸钠进行干燥24h，直至溶液澄清透明。将得到有机相旋转蒸发，所得固体进行重结晶。将得到的产物进行分析，发现该硝化体系下的硝化反应的转化率99.99％、产率为82.84％，其选择性a/b＝1.04。

实施例5：采用β-40沸石催化，以硝酸乙酸酐体系硝化联苯单乙酮制备24′-乙酰基4-硝基联苯和14′-乙酰基2-硝基联苯：以发烟硝酸(95％)为硝化剂，采用β-40为催化剂，来提高反应对24′-乙酰基4-硝基联苯及14′-乙酰基2-硝基联苯选择性。

将0.3g联苯单乙酮和0.375gβ-40沸石放入50mL单口烧瓶中用10mL乙酸酐搅拌溶解，溶解完全后滴加0.07mL硝酸，在20℃下搅拌反应12h。反应结束后，继续向烧瓶中加入15mL去离子水和10mL二氯甲烷继续搅拌20min，将反应液转移到分液漏斗中静置分层，分别将下层有机相由下口放入干净的烧杯中，再将得到的有机相用水10mL，10mL饱和Na₂CO₃溶液，10mL水分别洗三次，最后将有机相用适量无水硫酸钠进行干燥24h，直至溶液澄清透明。将得到有机相旋转蒸发，所得固体进行重结晶，称重。将得到的产物进行分析，发现该硝化体系下的硝化反应的转化率99.99％、产率为83.12％，其选择性a/b＝0.54。