529-19-1 / 鄰甲基苯腈的制備及其在有機合成中的應用

背景及概述^[1][2]

鄰甲基苯腈及其衍生物是重要的有機合成中間體。目前，鄰甲基苯腈及其衍生物的制備方法主要有：1）用CuCN與鹵代芳烴進行腈基化反應，制備芳香族腈基化合物。這種腈基化方法的優點是可以不用催化劑和配體，在合適的溶劑中，高溫反應即可。現在工業上生產生產芳香族腈基化合物仍然會采用這種方法，這種方法的缺點是反應條件較苛刻，需要高溫（150~250℃），對設備要求高。2）用CuI為催化劑，DMDEA為配體，甲苯為反應介質，催化溴代芳烴制備芳香族腈基化合物，反應24h，芳香族腈基化合物的得率為70%~98%。

結構

制備^[1]

一種制備高純鄰甲基苯腈及其衍生物的方法，其至少包括以下步驟：

1）將無機堿和鈀類催化劑加入到有機溶劑中，攪拌，加入配體，升溫至100~140℃，加入鄰甲基溴苯及其衍生物，再加入腈基化試劑，惰性氣體保護，反應10~15個小時；將占反應底物重量62%的無機堿和占反應底物重量0.05%的鈀類催化劑加入到底物重量2.28倍體積的無水有機溶劑中，充分攪拌，隨后再加入反應底物和占底物摩爾量0.16~0.25倍摩爾的腈基化試劑，在惰性氣體保護下，反應10~15個小時后。檢測反應完全，用蒸餾水淬滅反應，正己烷萃取，分離有機層，用飽和NaCl水溶液洗滌，無水硫酸鈉或硫酸鎂干燥有機相12個小時，減壓蒸除溶劑，得到粗品。無機堿包括碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉等，優選地為碳酸鈉。鈀類催化劑包括醋酸鈀，三苯基膦鈀，氯化鈀等，優選地為醋酸鈀。無水的有機溶劑包括N,N-二甲基乙酰胺，N,N-二甲基甲酰胺，N-甲基吡咯烷酮，二甲基亞砜等，優選地為N-甲基吡咯烷酮。腈基化試劑包括亞鐵氰化鉀，亞鐵氰化鉀·3H2O等，優選地為亞鐵氰化鉀。鄰甲基溴苯及其衍生物與腈基化試劑的摩爾比為1∶0.16~0.25，優選地為1∶0.19。

2）將1）中得到粗品進行純化，得到純品。步驟2）中，主要涉及到粗產品的純化過程。由于得到的鄰甲基苯腈及其衍生物物理性狀有差異，如4-氟-2-甲基苯腈在常溫常壓下為固體，而鄰甲基苯腈在常溫常壓下卻為液體。因此，針對不同的性狀需采取不同的純化方式。

主要有以下兩種方式：

1）、重結晶：將粗品至于三頸瓶，加入醚類溶劑，升溫至40℃左右，攪拌至完全溶解。緩慢冷卻至20℃，在該溫度下攪拌2小時，隨后冷卻至0℃，攪拌、析晶，過濾，干燥，得純品，純度為99.83%。

2）精餾：粗品至于單頸瓶中，搭建精餾裝置，收集-0.006MPa、100℃下的餾分，得純品，純度為99.75%。醚類試劑包括石油醚、甲基叔丁基醚中的一種或兩種，優選地將二者按一定比例對相應的產物進行重結晶。重結晶溶劑的用量為粗品重量12~2.8倍的體積，優選地為2.5倍。

應用^[2-3]

鄰甲基苯腈及其衍生物是重要的有機合成中間體，它廣泛地應用于農藥、醫藥、染料及其它精細化工產品的制備，近年來隨著滌綸熒光增白劑在國內的廣泛使用，作為其重要原料的鄰甲基苯腈及其衍生物需求量也在不斷增加。其應用舉例如下：

1. 從腈合成多取代吡啶衍生物以及聯吡啶衍生物。吡啶衍生物是一類重要的有機化合物，是許多天然藥物、農藥、染料、維生素和各種生物堿的基本組成部分。吡啶衍生物以及聯吡啶衍生物在化學生物學以及許多交叉學科中發揮著重要作用。例如，作為金屬有機化合物的配體，在配位化學、高分子材料科學以及金屬有機化學中發揮著重要的作用。

利用腈作為直接原料，與合成易得的1，4-二碘-1，3-丁二烯衍生物發生環化，高產率高選擇性地合成多取代吡啶衍生物以及聯吡啶衍生物。合成方法包括先將溶在乙醚或四氫呋喃溶劑中的1，4-二碘-1，3-丁二烯衍生物在-78℃至-50℃溫度下與正丁基鋰或叔丁基鋰反應，再加入腈和六甲基磷酰胺。將反應液升溫至20℃-28℃，0.5-1.5小時后用飽和NaHCO3水溶液淬滅反應，再經萃取、洗滌、干燥、濃縮、純化即得純品。其中所述腈化合物可以是脂肪腈和芳香腈，取代基可為烷基(C1-C12)、 具有推電子取代基或吸電子取代基的芳香基；所述脂肪腈包括乙腈、丁腈、庚腈、異丙腈、異丁腈等；

2. 用于一維單晶二氧化鈦納米材料制備過程中。一維納米材料在光學、電子學、環境和醫學等領域有廣泛的應用前景，成為材料領域研究的熱點。二氧化鈦作為一種n型半導體和一種典型的光催化劑，在光電轉換、光伏器件、光催化降解污染物及光解水產生氫氣等方面的廣闊應用前景而尤為受人矚目。一維單晶二氧化鈦納米材料的制備，是以四氯化鈦或二氧化鈦粉體為原料，運用溶劑熱法制備。

該方法包括以下步驟，所涉及的量是以重量份數計：

1)將1～30份四氯化鈦或二氧化鈦粉體加入到70～99份醇、胺、腈或酚類的有機溶劑中，劇烈攪拌，得到分散均勻的四氯化鈦或二氧化鈦的有機溶劑的混合物；

2)將10～60份氫氧化鈉溶于40～90份去離子水中，攪拌均勻，得到透明、澄清的氫氧化鈉水溶液；

3)在快速攪拌下，往10～50份步驟(1)的混合物中加入20～80份步驟 (2)的氫氧化鈉水溶液，持續攪拌數分鐘后，轉移到聚四氟乙烯內襯的高壓 中，在50～300℃溫度下恒溫；

4)自然冷卻，傾去上層清液，用去離子水和酸的稀溶液(濃度在0～1.0M) 洗滌、離心、收集下層沉淀，在10～200℃干燥，得到一維單晶二氧化鈦納米 材料。所述的步驟(3)恒溫時間為0.5～72小時。所述的腈為脂肪腈或芳香腈，如乙腈或鄰甲基苯腈等。

主要參考資料

[1] CN201510572882.3一種制備高純鄰甲基苯腈及其衍生物的方法

[2] CN01141463.4從腈合成多取代吡啶衍生物以及聯吡啶衍生物的合成方法

[3] CN200410038073.6一維單晶二氧化鈦納米材料的制備方法