鄰硝基溴芐的合成技術(shù)研究

劉善和，劉 敏，韋永飛，方紅新，梁 羽，趙正康

(安徽國星生物化學(xué)有限公司，安徽雜環(huán)化學(xué)省級實驗室，安徽 馬鞍山 243100)

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鄰硝基溴芐的合成技術(shù)研究

劉善和，劉 敏，韋永飛，方紅新，梁 羽，趙正康

(安徽國星生物化學(xué)有限公司，安徽雜環(huán)化學(xué)省級實驗室，安徽 馬鞍山 243100)

采用鄰硝基甲苯與N-溴代丁二酰亞胺(簡稱NBS)為反應(yīng)原料來合成鄰硝基芐溴，系統(tǒng)的考察了原料配比，溶劑種類，反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間對鄰硝基溴芐收率和選擇性的影響，篩選出合適的反應(yīng)條件。用IR和1H NMR表征了其結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示：當(dāng)以四氯化碳為溶劑，n(鄰硝基甲苯)：n(NBS)=1：1.03，回流6 h時, 鄰硝基芐溴的收率為86%，選擇性為94.0%。該路線簡單經(jīng)濟(jì),條件溫和,收率高,適合工業(yè)化生產(chǎn)。

鄰硝基甲苯；N-溴代丁二酰亞胺；鄰硝基芐溴

吡唑醚菌酯[1]Pyraclostrobin又名唑菌胺酯， 是德國巴斯夫公司于1993年發(fā)現(xiàn)的一種兼具吡唑結(jié)構(gòu)的甲氧丙烯酸甲酯類廣譜殺菌劑。目前合成吡唑醚菌酯的路線主要有兩條，均是以鄰硝基甲苯為原料，但還原和溴化過程均是這兩條路線的難點[2]。

鄰硝基芐基溴是合成吡唑醚菌酯的重要中間體，以鄰硝基甲苯為原料，進(jìn)行 自由基反應(yīng)合成鄰硝基溴芐[3],在傳統(tǒng)的溴化工藝中是通過高溫條件下滴加溴素進(jìn)行溴化反應(yīng)[4],該反應(yīng)條件選擇性差,收率低,反應(yīng)過程中伴有嚴(yán)重的廢氣污染， 不適于工業(yè)化生產(chǎn)。制備芐基溴常用的溴化試劑有溴、NBS、CBrCl3、 CuBr2、Br-/Br2等[5]。葉彬彬等[6]分別采用HBr路線和NBS路線來合成對硝基芐基溴，篩選二氯甲烷作為最優(yōu)溶劑， 反應(yīng)溫度 50 ℃， 反應(yīng)時間 8 h， 產(chǎn)物收率在 85%以上。采用 NBS 做為溴化試劑， 可以穩(wěn)定供給溴分子[7]， 以 AIBN 或BPO做為引發(fā)劑，進(jìn)行溴化反應(yīng)效果很好。同時Savage S A等[8]發(fā)現(xiàn)不同的溶劑對溴化反應(yīng)具有很大的影響。因而本文采用鄰硝基甲苯和NBS為原料，分別對原材料配比，溶劑種類，反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間對鄰硝基芐溴的選擇性和收率的影響，篩選出合適的反應(yīng)條件。此工藝對設(shè)備要求低，避免了設(shè)備易腐蝕問題，便于工業(yè)化生產(chǎn)。

1 實 驗

1.1 試劑與儀器

試劑: 鄰硝基甲苯 (98%)、 N-溴代丁二酰亞胺 (AR)、過氧化苯甲酰(簡稱BPO，AR)、氯苯 (AR)、二氯甲烷(AR)、二氯乙烷(AR)、氯仿(AR)、四氯甲烷(AR)。

儀器: Varian INOVA-300 型核磁共振儀 (CDCl3為溶劑, TMS 為內(nèi)標(biāo)), PE System 2000 FTIR 型紅外 光 譜 儀(溴 化 鉀 壓 片 或 液 膜 法), Agilent 1100 Series LC-MSD, WPS-1 型數(shù)字熔點儀。

1.2 合成

1.2.1 合成路線

1.2.2 鄰硝基芐基溴的合成

向500 mL單口燒瓶中依次投入20 g鄰硝基甲苯，150 g四氯化碳，26.8 g N-溴代丁二酰亞胺(NBS)，2 g過氧化苯甲酰，攪拌回流保溫反應(yīng)6 h，反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)液冷卻至室溫，抽濾，除掉濾渣，濾液濃縮干,得到鄰硝基溴芐干品，反應(yīng)收率86%,選擇性94%。

2 結(jié)果與討論

2.1 原料配比對鄰硝基芐基溴的收率和選擇性影響

在相同溶劑、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間下，系統(tǒng)的考察了原料配比對鄰硝基芐基溴的收率和選擇性影響，具體結(jié)果如表1所示：

表1 原料配比對鄰硝基芐基溴的收率和選擇性影響

從表1中可以看出，隨著NBS的量增加，鄰硝基芐基溴的選擇性下降，這主要是由于隨著NBS量的增加，提供的溴素量增加，生成更多的多溴代物，從而使選擇性下降；而當(dāng)鄰硝基甲苯：NBS=1：1.03時，收率最高，達(dá)到86.0%，選擇性在94.0%，總體分析，原料配比鄰硝基甲苯：NBS=1：1.03時最優(yōu)。

2.2 反應(yīng)溶劑對鄰硝基芐基溴的收率和選擇性影響

在鄰硝基甲苯與NBS的摩爾比為1：1.03， 反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間相同條件下，系統(tǒng)的考察了反應(yīng)溶劑對鄰硝基芐基溴的收率和選擇性影響，具體結(jié)果如表2所示。

表2 反應(yīng)溶劑對鄰硝基芐基溴的收率和選擇性影響

從表2中數(shù)據(jù)可以看出，以二氯甲烷和四氯化碳作溶劑時，收率和選擇性都較高，但以四氯化碳的收率和選擇性最好，而以二氯乙烷、氯仿和氯苯做溶劑時，收率和選擇性均比較差，這主要是由于反應(yīng)生成的丁二酰亞胺不溶于二氯甲烷和四氯化碳，但容易其他三種溶劑，造成反應(yīng)體系中丁二酰亞胺的濃度比較高，在同樣的反應(yīng)條件下，不利于生成鄰硝基芐基溴，因而我們選四氯化碳作為最優(yōu)溶劑。

2.3 反應(yīng)溫度對鄰硝基芐基溴的收率和選擇性影響

在鄰硝基甲苯與NBS的摩爾比為1：1.03，四氯化碳做溶劑，反應(yīng)時間相同條件下，系統(tǒng)的考察了反應(yīng)溫度對鄰硝基芐基溴的收率和選擇性影響，具體結(jié)果如圖1所示。

圖1 反應(yīng)溫度對鄰硝基芐基溴的收率和選擇性影響

從圖1中可以看出，隨著溫度的增加，鄰硝基芐基溴的收率和選擇性增加，在回流溫度下，選擇性和收率達(dá)到最高，溫度繼續(xù)上升，收率和選擇性下降，這可能是由于溫度過高時，多溴代副產(chǎn)物增多，鄰硝基芐基溴的收率和選擇性下降，因而選擇最優(yōu)的反應(yīng)溫度為回流溫度。

2.4 反應(yīng)時間對鄰硝基芐基溴的收率和選擇性影響

在鄰硝基甲苯與NBS的摩爾比為1：1.03，四氯化碳做溶劑，反應(yīng)時間相同條件下，系統(tǒng)的考察了反應(yīng)時間對鄰硝基芐基溴的收率和選擇性影響，具體結(jié)果如表3所示。

表3 反應(yīng)時間對鄰硝基芐基溴的收率和選擇性影響

從表3結(jié)果中可以看出，隨著反應(yīng)時間的增加，鄰硝基芐基溴的收率和選擇性均先增加后降低，但反應(yīng)時間為6 h時，鄰硝基芐基溴的收率和選擇性最高，這可能是由于時間延長，過量的溴素和生成的鄰硝基溴芐進(jìn)一步反應(yīng)生成二溴或多溴代副產(chǎn)物，造成收率和選擇性下降，因而選擇最優(yōu)反應(yīng)時間為6 h。

3 結(jié) 論

通過對鄰硝基芐基溴的合成條件進(jìn)行考察，最終得出合成鄰硝基芐基溴的最優(yōu)條件為：原料配比鄰硝基甲苯：NBS=1：1.03，溶劑為四氯化碳，反應(yīng)溫度為回流溫度，反應(yīng)時間為6 h,此時鄰硝基芐基溴的收率和選擇性分別達(dá)到86.0%和94.0%。

[1] 劉長令.世界農(nóng)藥大全:殺菌劑卷[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005:139-143.[2] Lorenz G, Muelller B. Canbamates and crop protectionagents containing them [P].WO:9315046. 1993-08-05.

[3] 刑其毅,徐瑞秋,周政,等. 基礎(chǔ)有機化學(xué)[M]. 北京:高等教育出版社,1993:181-184.

[4] 周增勇.4-硝基芐基溴的光照合成方法探索[J].染料與染色，2009,46(5):44-45.

[5] 蘭世林,劉衛(wèi)東,蘭支利. 鄰硝基芐基溴的合成研究[J].精細(xì)化工中間體，2006，36(2):24-33.

[6] 葉彬彬,王玲燕,謝菊沖,等. 對硝基溴芐的合成工藝研究[J].廣州化工，2014,42(13):85-86.

[7] 陳誼. 芐位溴代和氧化的新方法[D].天津: 天津大學(xué)有機化學(xué)，2002.

[8] Savage S A, Smith A P, Fraser C L. ChemInform Abstract: Efficient Synthesis of 4-, 5-, and 6-Methyl-2,2’-bipyridine by a Negishi Cross-Coupling Strategy Followed by High-Yield Conversion to Bromo-and Chloromethyl-2-2’-bipyridines.[J]. Cheminform, 1998, 63(26):10048-10051.

Study on Synthetic Technology of O-nitrobenzyl Bromide

LIUShan-he,LIUMin,WEIYong-fei,FANGHong-xin,LIANGYu,ZHAOZheng-kang

(Anhui Costar Biological Chemical Co., Ltd., Anhui Heterocyclic Chemistry Provincial Laboratory,Anhui Maanshan 243100, China)

O-nitrobenzyl bromide could be synthesized by o-nitromethylbenzene and N-bromobutanimide. The process and the influences of factors on the yield and selectivity were studied, the ratio of raw material, solvent, reaction temperature and reaction time and the appropriate reaction conditions were screened out. The structure was confirmed by IR and1H NMR. The results showed that when n(o-nitromethylbenzene)：n(NBS)=1：1.03 and 6 h after refluxing with carbon tetrachloride as solvent, the total yield was 86% and selectivity was 94.0%. The process exhibited mild reaction conditions and high yield, and was suitable for industrial production.

o-nitromethylbenzene; N-bromobutanimide; O-nitrobenzyl bromide

劉善和(1978-)，男，工程師，主要從事企業(yè)管理及農(nóng)藥合成研究。

方紅新 (1983-)，男，工程師，主要從事高分子結(jié)構(gòu)合成和農(nóng)藥合成研究。

O62

A

1001-9677(2016)020-0074-03