5-硝基水楊醛合成方法的研究進展

艾小康 周丹

（懷化學院化學與化學工程系，湖南 懷化418008）

5-硝基水楊醛合成方法的研究進展

艾小康 周丹

（懷化學院化學與化學工程系，湖南 懷化418008）

本文綜述了5-硝基水楊醛的合成方法，如Duff反應法，金屬離子催化法、硝化法等，綜述了它們的優(yōu)缺點，對Reimer-Tiemman反應法、硝化法存在的不足之處列舉了一些改進辦法，并對今后研究方向進行了展望。

5-硝基水楊醛 Duff反應 Sommelet反應 金屬離子催化法 Reimer-Tiemman反應

隨著5-硝基水楊醛及其衍生物的催化、殺菌、抗腫瘤等生物活性被發(fā)現(xiàn)以來，對其的研究和報道越來越多。但某些希夫堿具有水溶性差、產率低的缺點，而溶解度研究表明，在水楊醛的5位上引入硝基可有效地增大其溶解性，可提高藥效[1]。此外，水楊醛在3,5位存在吸電子取代基時有利于底物與催化劑配位，提高產率[2，3]。目前，合成5—硝基水楊醛的方法大致分為兩大類：甲酰化合成法和硝化合成法。

1 5-硝基水楊醛甲酰化合成法

1.1 改進的Duff反應法[4]

Duff反應，又稱“六亞甲基四胺甲酰化反應”，是酚類化合物與六亞甲基四胺（烏洛托品）在催化劑作用下反應, 然后經無機酸處理在羥基的鄰位引入一個甲?；姆椒?。YujiSuzuki 等人[5]對Duff 反應進行了改進, 通過改變酸性介質, 與對硝基酚和六亞甲基四胺在一定溫度和時間下反應, 高收率地得到5-硝基水楊醛。基本操作過程為對硝基苯酚、六亞甲基四胺和75%的多聚磷酸，攪拌并加熱一定時間，加冷水攪拌冷卻，抽濾，干燥得粗品。加入稀堿溶解，結晶，抽濾，得5-硝基水楊醛的鈉鹽，重結晶，稀鹽酸酸化，去沉淀，水洗，干燥即得成品。反應式如下：

此方法具有反應時間長的特點，但反應簡便、快速，且產品純度較高，因而應用廣泛, 是有機合成反應中最重要的反應之一。

1.2 Sommelet 反應法[6,7]

3-硝基-6-羥基氯甲基苯在六亞甲基四胺作用下發(fā)生Sommelet反應，制備了5-硝基水楊醛的方法，產率達57%。反應式如下：

此方法的特點是以醋酸為溶劑進行水解時, 加熱時間控制在1 h 收率最佳, 加熱時間不足或太長都會降低收率。該合成方法副反應相對比較復雜,不是理想的合成路線。

1.3 金屬離子催化反應法[8]

金屬離子催化甲酰法是以對硝基苯酚為原料，甲醛做甲?；噭瑧肕gC12為催化劑，三乙胺為縛酸劑，使對硝基苯酚與甲醛進行定向鄰位甲?；姆椒āＳ么朔椒ㄖ苽?-硝基水楊醛，產率為12% 。反應式如下：1.4 Reimer-Tiemman反應法[9]

Reimer-Tiemman法是合成水楊醛的一種經典方法。該方法合成5-硝基水楊醛的基本過程是以對硝基苯酚和氯仿為原料, 在NaOH的水溶液中，氯仿首先轉化為二氯卡賓, 與對硝基苯酚鈉發(fā)生加成反應生成芐叉二氯, 然后迅速水解為醛, 再用鹽酸酸化得到5-硝基水楊醛。實際上, 該方法是合成水楊醛的一條較早的工藝路線, 用于合成5-硝基水楊醛時收率僅為3%。反應過程如下:

Reimer-Tiemma.合成法的優(yōu)點是操作簡單，原料易得,但是產率較低、焦油生成量多，需氯仿過量，未反應的原料不易回收。為提高產率，可對Reimer-Tiemman合成法進行以下三個方面的改進[10]。

（1）使用對Reimer-Tiemman反應有催化效果的相轉移催化劑。如季按鹽、叔胺、表面活性劑等，可以加速反應，減少副反應產物。

（2）改變反應的溶劑，以醇或芳烴替代水為溶劑，可提高羥基苯甲醛的收率，減少焦油的產生。

（3）聯(lián)合相轉移催化和微波技術使Reimer-Tiemman反應易于在室溫下進行，可縮短反應時間，提高收率。

2 5-硝基水楊醛硝化合成法

硝化法是最直接、經典的合成5-硝基水楊醛的方法，傳統(tǒng)的硝化合成法存在廢酸和異構體，分離提純困難，且易污染環(huán)境，不適應綠色化學劑和環(huán)境保護的要求。張維慶等人[11]研究表明用混酸(濃硫酸+濃硝酸)代替發(fā)煙硝酸合成5-硝基水楊醛，反應的程度得以提高，且混酸的蒸汽壓很低，不易發(fā)煙，安全性高，硝化能力較發(fā)煙硝酸強。當濃硝酸與濃硫酸物質的量比為1:2.5時，在合適的溫度和時間下反應，5-硝基水楊醛的收率可達56.5%?；静僮鬟^程為水楊醛和冰醋酸作為原料，以混酸作為硝化體系，攪拌，升溫，冰水浴，得硝化產物（3-硝基水楊醛和5-硝基水楊醛的混合物），抽濾，干燥，分離純化，可得5-硝基水楊醛。反應式如下：

此方法仍存在產率低、選擇性差的問題，而且產生大量廢酸液，導致環(huán)境污染。因而有待尋找高效、綠色的水楊醛硝化方法。吳錦明等人[12]研究表明將腐蝕性小、酸性更強的雜多酸H6PMo9V3O40負載于硅膠，制成硅膠負載型H6PMo9V3O40催化劑，用于催化苯酚硝化反應。該方法的最佳條件為： m( 水楊醛) ∶m( 質量分數(shù)65%硝酸) ∶m( 負載量20%H6PMo9V3O40/SiO2) = 2.44∶ 3. 00∶ 3. 00，以石油醚為溶劑，45 ℃反應2. 5 h，水楊醛的轉化率約為100%，5-硝基水楊醛的選擇性大于96%。該方法不但能夠顯著提高轉化率和選擇性，而且催化劑、溶劑均能回收重復使用，不產生三廢，符合清潔生產的要求。

3.展望

目前合成5-硝基水楊醛的方法中，硝化法具有快速直接的特點，然而硝化過程中生成異構體，給后期分離帶來困難，用甲?；ㄖ苽?-硝基水楊醛可以有效避免異構體的生成，減少了產物后處理的麻煩，但存在甲?；a率不高的缺點。由此可見，提高硝化法的硝化效率及選擇性、增強甲?；磻男适墙窈笱芯克紤]的重要因素。此外，為適應綠色化學試劑和環(huán)境保護的要求，于環(huán)境有益的合成方法，如本文中論述的利用硅膠負載型H6PMo9V3O40催化劑催化硝化反應，改進Vilsmeier法等，都將是探索和研究方向。

[1](Mrs)Sudha Goyal. Fungicidal studies of manganese( II ), iron(III),cobalt( II) and copper( II)complexes of schiff bases derived from some sulpha drugs[J]. J Indian Chem Soc, 1989,66(7):477-479.

[2]孫偉，夏春谷等.手性Salen-Co(II)配合物不對稱催化苯乙酮硼氫化反應研究[J].化學學報，2001, 59(6):976-978.

[3]彭云貴，馮小明等.手性Salen-Co(II)配合物催化2-苯基環(huán)己酮的不對稱反應研究[J]. 高等學校化學學報, 2001, 2: 223-227.

[4]張維慶,鄒亮華,周詩彪等.改進Duff 反應合成5-硝基水楊醛[J].化工時刊,2006,12(20):37-39

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[12]吳錦明，湯艷峰，沈愛寶. 硅膠負載H6PMo9V3O40催化合成5-硝基水楊醛[J].應用化學，2012,5(29):545-550.

Reviews on the Synthetic Methods of 5-Nitrosalicylaladhyde

Ai Xiaokang ZhouDan
( Department of Chemistry and Chemical Engineering, Huaihua University , Huaihua , Hunan 418008)

The synthetic methods of 5-nitrosalicylaladhyde, such as Duff reaction, Sommelet reaction,metal ion catalysis reaction, Reimer-Tiemman reaction, nitrifying,et cetera are reviewed. The advantages and disadvantages of them are summarized. The improving measures of the insufficiencies in nitration and Reimer-Tiemman reaction is listed,and future research is prospected.

5-Nitrosalicylaladhyde; Duff reaction; Sommelet reaction; Metal ion catalysis reaction; Reimer-Tiemman reaction

TQ245.6

A

T1672-8114(2013)06-005-03

艾小康（ 1973- ），男，湖南邵陽人，博士，講師，主要從事有機功能材料及功能配合物的研究