CN101195578B - 1-(卤烷氧基)-2-烷氧基-5-硝基苯类化合物的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种1-(卤烷氧基)-2-烷氧基-5-硝基苯类化合物的合成方法，其步骤为：在碱性物质的水溶液中，加入2-烷氧基-5-硝基苯酚或其盐类化合物、卤代烷烃类化合物及相转移催化剂，20-95℃下进行反应即得。本发明的方法采用水作为反应介质，避免了有毒有害的有机溶剂的使用和回收，从而可减少工业三废的排放量，减轻对自然环境的破坏，是一种环境友好型的合成方法。且本方法操作简单，生产成本低廉，不仅适用于实验室小规模制备，也适用于工业化大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种1-(卤烷氧基)-2-烷氧基-5-硝基苯类化合物的合成方法。
背景技术
1-(卤烷氧基)-2-烷氧基-5-硝基苯类化合物是一种重要的化工中间体，特别在医药，农药，化妆品等行业有着十分广泛的用途，例如1-(3-氯丙氧基)-2-甲氧基-5-硝基苯、1-(3-氯丙氧基)-2-乙氧基-5-硝基苯和1-(3-氯丁氧基)-2-甲氧基-5-硝基苯。
美国专利20050043537公开了以5-硝基愈创木酚钠(2-甲氧基-5-硝基苯酚钠)和1-溴-3-氯丙烷为原料，在异丙醇中经烷氧基化反应，制备得到1-(卤烷氧基)-2-烷氧基-5-硝基苯类化合物的方法。该方法需使用对环境和劳动者不利的有毒有害的有机溶剂异丙醇，且反应废液后处理复杂，劳动保护条件苛刻，难于应用于大规模工业化生产。
发明内容
本发明的目的是公开一种操作简单，对环境友好的，易于工业化的1-(卤烷氧基)-2-烷氧基-5-硝基苯类化合物的合成方法。
本发明方法的步骤为：在碱性物质的水溶液中，加入2-烷氧基-5-硝基苯酚或其盐类化合物、卤代烷烃类化合物及相转移催化剂，20-95℃下经烷氧基化反应即得1-(卤烷氧基)-2-烷氧基-5-硝基苯类化合物。
本发明中，所述的2-烷氧基-5-硝基苯酚或其盐类化合物较佳的为2-甲氧基-5-硝基苯酚、2-乙氧基-5-硝基苯酚、2-丙氧基-5-硝基苯酚、2-丁氧基-5-硝基苯酚、2-苯氧基-5-硝基苯酚、2-苄氧基-5-硝基苯酚或上述物质的盐。其中，优选2-甲氧基-5-硝基苯酚、2-乙氧基-5-硝基苯酚及上述二者的钠盐。
本发明中，所述的盐较佳的为钠盐。
本发明中，所述的卤代烷烃类化合物较佳的为1-氯-2-溴乙烷、1-氯-2-碘乙烷、1，2-二溴乙烷、1-氯-3-溴丙烷、1-氯-3-碘丙烷、1，3-二溴丙烷、1-氯-4-溴丁烷、1-氯-4-碘丁烷、1，4-二溴丁烷、1-氯-5-溴戊烷、1-氯-5-碘戊烷、1，5-二溴戊烷、1-氯-6-溴己烷、1-氯-6-碘己烷或1，6-二溴己烷。其中，优选1-氯-3-溴丙烷或1-氯-4-溴丁烷；更优选1-氯-3-溴丙烷。
本发明的优选实例中，最佳的原料组合为：2-甲氧基-5-硝基苯酚和1-氯-3-溴丙烷。
本发明中，所述的卤代烷烃类化合物的摩尔量较佳的为所述的2-烷氧基-5-硝基苯酚或其盐类化合物摩尔量的1.0-5.0倍，更佳的为1.0-1.5倍。
本发明中，所述的碱性物质较佳的选自下列中的一个或多个：碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化锂、氢氧化铯和氢氧化钡。
本发明中，所述的相转移催化剂较佳的为Me4NCl、Me4NBr、Me4NI、Et4NCl、Et4NBr、Et4NI、n-Bu4NCl、n-Bu4NBr、n-Bu4NI、n-Bu4NF、PhCH2NEt3Cl、PhCH2NEt3Br、PhCH2NEt3I、PhCH2NEt3F、(Me(CH2)17)4NCl、(Me(CH2)17)4NBr、(Me(CH2)17)4NF、(Me(CH2)17)4NI、(Me(CH2)7)NMe3Cl、(Me(CH2)7)NMe3Br、(Me(CH2)7)NMe3I、(Me(CH2)7)NMe3F、(Me(CH2)7)4NCl、(Me(CH2)7)4NBr、(Me(CH2)7)4NI、(Me(CH2)7)4NF、PhCH2P(Ph)3Cl、PhCH2P(Ph)3Br、PhCH2P(Ph)3I、PhCH2P(Et)3Br、PhCH2P(Et)3Cl、PhCH2P(Bu)3Cl、PhCH2P(Bu)3Br、(Me(CH2)7)4PCl、(Me(CH2)7)4PBr、分子量在200-800的聚乙二醇类聚合物(PEG)或冠醚类相转移催化剂。所述的冠醚类相转移催化剂较佳的为二苯并-18-冠醚-6、12-冠醚-4或15-冠醚-5。其中，优选Bu4NBr、Bu4NCl。所述的相转移催化剂的加入量较佳的为2-烷氧基-5-硝基苯酚或其盐类化合物的重量的0.05％-10％，更佳的为0.1％-1％。本发明中，Me为甲基的简写；Et为乙基的简写；n-Bu为正丁基的简写；Ph为苯基的简写。
本发明中，所述的反应温度较佳的为45-95℃。
本发明中，反应结束后，可冷却至室温(20-35℃)，过滤干燥，即得固体1-(卤烷氧基)-2-烷氧基-5-硝基苯类化合物。
本发明的积极进步效果在于：本发明的方法采用水作为反应介质，避免了有毒有害的有机溶剂的使用和回收，从而可减少工业三废的排放量，减轻对自然环境的破坏，是一种环境友好型的合成方法。且本方法操作简单，生产成本低廉，不仅适用于实验室小规模制备，也适用于工业化大规模生产。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，这些实施例并非是对本发明范围或精神的限制。
实施例1 1-(3-氯丙氧基)-2-甲氧基-5-硝基苯的制备
室温(25-30℃)下在反应瓶中依次加入2-甲氧基-5-硝基苯酚(16.8g，0.1mol)、水(100mL)、氢氧化钠(1.12mol)、1-氯-3-溴丙烷(0.20mol)，搅拌均匀后加入n-Bu4NBr(8.4mg，为2-甲氧基-5-硝基苯酚重量的0.05％)，之后搅拌加热至20℃反应直接到TLC跟踪2-甲氧基-5-硝基苯酚反应完全。反应结束后反应液冷却至室温，静置过滤、干燥得到浅黄色固体，收率为90％。
实施例2 1-(4-氯丁氧基)-2-甲氧基-5-硝基苯制备
室温(30-35℃)下在反应瓶中依次加入2-甲氧基-5-硝基苯酚钠(19.1g，0.1mol)、水(100mL)、氢氧化钾(0.05mol)、1-氯-4-溴丁烷(0.12mol)，搅拌均匀后一加入(CH3)4NCl(19.1mg，为2-甲氧基-5-硝基苯酚钠重量的0.1％)，之后搅拌下加热到45℃并反应直到TLC跟踪2-甲氧基-5-硝基苯酚钠反应完全。反应完全后反应液冷却至室温，静置、过滤、干燥得到浅黄色固体，收率为77％。
实施例3 1-(2-氯乙氧基)-2-乙氧基-5-硝基苯制备
室温(20-25℃)下在反应瓶中依次加入2-乙氧基-5-硝基苯酚钠(20.5g，0.1mol)、水(100毫升)、碳酸钠(0.05mol)、1-氯-2-溴乙烷(0.15mol)，搅拌均匀后加入Et4NI(205mg，为2-乙氧基-5-硝基苯酚钠重量的1％)，之后搅拌下加热到90℃反应直到TLC跟踪2-乙氧基-5-硝基苯酚钠反应。反应完全后反应液冷却至室温，静置、过滤、干燥得到浅黄色固体，收率为71％。
实施例4 1-(2-溴乙氧基)-2-丙氧基-5-硝基苯制备
室温(20-25℃)下在反应瓶中依次加入2-丙氧基-5-硝基苯酚(19.6g，0.1mol)、水(150mL)、氢氧化钙(1.15mol)、1，2-二溴乙烷(0.1mol)，搅拌均匀后加入(CH3(CH2)7)4NI(48mg，为2-丙氧基-5-硝基苯酚重量的0.24％)，之后搅拌下加热到95℃反应直到TLC跟踪2-丙氧基-5-硝基苯酚反应。反应完全后反应液冷却至室温，静置、过滤、干燥得到浅黄色固体，收率为73％。
实施例5 1-(3-氯丙氧基)-2-丁氧基-5-硝基苯制备
室温(20-25℃)下在反应瓶中依次加入2-丁氧基-5-硝基苯酚(21g，0.1mol)、水(100mL)、氢氧化锂(1.12mol)、1-氯-3-碘丙烷(0.13mol)，搅拌均匀后加入(CH3(CH2)7)N(CH3)3F(96mg，为2-丁氧基-5-硝基苯酚重量的4.6％)，之后搅拌下加热到35℃反应直到TLC跟踪2-丁氧基-5-硝基苯酚反应。反应完全后反应液冷却至室温，静置、过滤、干燥得到浅黄色固体，收率为87％。
实施例6 1-(4-氯丁氧基)-2-苄氧基-5-硝基苯制备
室温(20-25℃)下在反应瓶中依次加入2-苄氧基-5-硝基苯酚钠(26.7g，0.1mol)、水(100mL)、氢氧化铯(0.03mol)、1-氯-4-碘丁烷(0.5mol)，搅拌均匀后加入(Me(CH2)7)4PBr(2.67g，为2-苄氧基-5-硝基苯酚钠重量的10％)，之后搅拌下加热到60℃并反应直到TLC跟踪2-苄氧基-5-硝基苯酚钠反应。反应完全后反应液冷却至室温，静置、过滤、干燥得到浅黄色固体，收率为83％。
实施例7 1-(5-氯戊氧基)-2-苯氧基-5-硝基苯制备
室温(20-25℃)下在反应瓶中依次加入2-苯氧基-5-硝基苯酚(25.3g，0.1mol)、水(100mL)、氢氧化钡(1.1mol)、1-氯-5-溴戊烷(0.25mol)，搅拌均匀后加入二苯并-18-冠醚-6(955mg，为2-苯氧基-5-硝基苯酚重量的3.8％)，室温(20-25℃)下反应直到TLC跟踪2-苯氧基-5-硝基苯酚反应。反应完全后冷却至室温，静置、过滤、干燥得到浅黄色固体，收率为87％。
实施例8 1-(5-氯戊氧基)-2-甲氧基-5-硝基苯制备
室温(30-35℃)下在反应瓶中依次加入2-甲氧基-5-硝基苯酚钠(19.1g，0.1mol)、水(100mL)、氢氧化钾(0.03mol)、1-氯-5-碘戊烷(0.25mol)，搅拌均匀后加入(Me(CH2)17)4NBr(1.91g，为2-甲氧基-5-硝基苯酚钠重量的10％)，之后搅拌下加热到60℃并反应直到TLC跟踪2-甲氧基-5-硝基苯酚钠反应。反应完全后反应液冷却至室温，静置、过滤、干燥得到浅黄色固体，收率为80％。
实施例9 1-(2-碘乙氧基)-2-甲氧基-5-硝基苯制备
室温(30-35℃)下在反应瓶中依次加入2-甲氧基-5-硝基苯酚钠(19.1g，0.1mol)、水(100mL)、氢氧化钠(0.02mol)、1-氯-2-碘乙烷(0.25mol)，搅拌均匀后加入PhCH2P(Ph)3Br(96mg，为2-甲氧基-5-硝基苯酚钠重量的0.5％)，室温(30-35℃)下反应直到TLC跟踪2-甲氧基-5-硝基苯酚钠反应。反应完全后反应液冷却至室温，静置、过滤、干燥得到浅黄色固体，收率为82％。
实施例10 1-(3-溴丙氧基)-2-甲氧基-5-硝基苯制备
室温(30-35℃)下在反应瓶中依次加入2-甲氧基-5-硝基苯酚钠(19.1g，0.1mol)、水(150mL)、碳酸钾(0.05mol)、1，3-二溴丙烷(0.25mol)，搅拌均匀后加入PhCH2NEt3F(96mg，为2-甲氧基-5-硝基苯酚钠重量的0.5％)，室温(30-35℃)下反应直到TLC跟踪2-甲氧基-5-硝基苯酚钠反应。反应完全后反应液冷却至室温，静置、过滤、干燥得到浅黄色固体，收率为76％。
实施例11 1-(4-溴丁氧基)-2-甲氧基-5-硝基苯制备
室温(30-35℃)下在反应瓶中依次加入2-甲氧基-5-硝基苯酚钠(19.1g，0.1mol)、水(100mL)、碳酸铯(0.03mol)、1，4-二溴丁烷(0.25mol)，搅拌均匀后加入PhCH2P(Et)3Br(96mg，为2-甲氧基-5-硝基苯酚钠重量的0.5％)，室温(30-35℃)下反应直到TLC跟踪2-甲氧基-5-硝基苯酚钠反应。反应完全后反应液冷却至室温，静置、过滤、干燥得到浅黄色固体，收率为80％。
实施例12 1-(5-溴戊氧基)-2-甲氧基-5-硝基苯制备
室温(30-35℃)下在反应瓶中依次加入2-甲氧基-5-硝基苯酚钠(19.1g，0.1mol)、水(100mL)、氢氧化钠(0.04mol)、1，5-二溴戊烷(0.25mol)，搅拌均匀后加入PhCH2P(Bu)3Cl(96mg，为2-甲氧基-5-硝基苯酚钠重量的0.5％)，室温(30-35℃)下反应直到TLC跟踪2-甲氧基-5-硝基苯酚钠反应。反应完全后反应液冷却至室温，静置、过滤、干燥得到浅黄色固体，收率为75％。实施例131-(6-溴己氧基)-2-甲氧基-5-硝基苯制备
室温(30-35℃)下在反应瓶中依次加入2-甲氧基-5-硝基苯酚钠(19.1g，0.1mol)、水(100mL)、氢氧化钠(0.04mol)、1-氯-6-溴己烷(0.25mol)，搅拌均匀后加入15-冠醚-5(96mg，为2-甲氧基-5-硝基苯酚钠重量的0.5％)，室温(30-35℃)下反应直到TLC跟踪2-甲氧基-5-硝基苯酚钠反应。反应完全后反应液冷却至室温，静置、过滤、干燥得到浅黄色固体，收率为83％。
实施例14 1-(6-碘己氧基)-2-甲氧基-5-硝基苯制备
室温(30-35℃)下在反应瓶中依次加入2-甲氧基-5-硝基苯酚钠(19.1g，0.1mol)、水(100mL)、氢氧化钠(0.04mol)、1-氯-6-碘己烷(0.25mol)，搅拌均匀后加入12-冠醚-4(96mg，为2-甲氧基-5-硝基苯酚钠重量的0.5％)，室温(30-35℃)下反应直到TLC跟踪2-甲氧基-5-硝基苯酚钠反应。反应完全后反应液冷却至室温，静置、过滤、干燥得到浅黄色固体，收率为74％。
实施例15 1-(6-溴己氧基)-2-甲氧基-5-硝基苯制备
室温(30-35℃)下在反应瓶中依次加入2-甲氧基-5-硝基苯酚钠(19.1g，0.1mol)、水(100mL)、氢氧化钠(0.04mol)、1，6-二溴己烷(0.25mol)，搅拌均匀后加入聚乙二醇(分子量200，96mg，为2-甲氧基-5-硝基苯酚钠重量的0.5％)，室温(30-35℃)下反应直到TLC跟踪2-甲氧基-5-硝基苯酚钠反应。反应完全后反应液冷却至室温，静置、过滤、干燥得到浅黄色固体，收率为81％。
实施例16 1-(3-氯丙氧基)-2-甲氧基-5-硝基苯的制备
室温(25-30℃)下在反应瓶中依次加入2-甲氧基-5-硝基苯酚(16.8g，0.1mol)、水(100mL)、氢氧化钠(1.12mol)、1-氯-3-溴丙烷(0.20mol)，搅拌均匀后加入聚乙二醇(分子量800，8.4mg，为2-甲氧基-5-硝基苯酚重量的0.05％)，之后搅拌加热至20℃反应直接到TLC跟踪2-甲氧基-5-硝基苯酚反应完全。反应结束后反应液冷却至室温，静置过滤、干燥得到浅黄色固体，收率为90％。
实施例17 1-(4-氯丁氧基)-2-甲氧基-5-硝基苯制备
室温(30-35℃)下在反应瓶中依次加入2-甲氧基-5-硝基苯酚钠(19.1g，0.1mol)、水(100mL)、氢氧化钾(0.05mol)、1-氯-4-溴丁烷(0.12mol)，搅拌均匀后一加入聚乙二醇(分子量600，19.1mg，为2-甲氧基-5-硝基苯酚钠重量的0.1％)，之后搅拌下加热到45℃并反应直到TLC跟踪2-甲氧基-5-硝基苯酚钠反应完全。反应完全后反应液冷却至室温，静置、过滤、干燥得到浅黄色固体，收率为77％。
本发明中所使用试剂和原料均市售可得。
Claims (12)
1.一种1-(卤烷氧基)-5-硝基苯类化合物的合成方法，步骤为将2-烷氧基-5-硝基苯酚、2-苯氧基-5-硝基苯酚、2-苄氧基-5-硝基苯酚或其盐类化合物和卤代烷烃类化合物于反应温度20-95℃下进行反应，其特征在于：反应在碱性物质的水溶液中进行，并加入相转移催化剂；所述的卤代烷烃类化合物为1-氯-2-溴乙烷、1-氯-2-碘乙烷、1，2-二溴乙烷、1-氯-3-溴丙烷、1-氯-3-碘丙烷、1，3-二溴丙烷、1-氯-4-溴丁烷、1-氯-4-碘丁烷、1，4-二溴丁烷、1-氯-5-溴戊烷、1-氯-5-碘戊烷、1，5-二溴戊烷、1-氯-6-溴己烷、1-氯-6-碘己烷或1，6-二溴己烷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征为：所述的2-烷氧基-5-硝基苯酚或其盐类化合物为2-甲氧基-5-硝基苯酚、2-乙氧基-5-硝基苯酚、2-丙氧基-5-硝基苯酚、2-丁氧基-5-硝基苯酚或上述物质的盐。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征为：所述的盐为钠盐。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征为：所述的2-烷氧基-5-硝基苯酚或其盐类化合物为2-甲氧基-5-硝基苯酚，所述的卤代烷烃类化合物为1-氯-3-溴丙烷。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征为：所述的卤代烷烃类化合物的摩尔量为所述的2-烷氧基-5-硝基苯酚或其盐类化合物摩尔量的1.0-5.0倍。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征为：所述的卤代烷烃类化合物的摩尔量为所述的2-烷氧基-5-硝基苯酚或其盐类化合物摩尔量的1.0-1.5倍。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征为：所述的碱性物质选自下列中的一个或多个：碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、氢氧化钠，氢氧化钾，氢氧化钙，氢氧化锂，氢氧化铯和氢氧化钡。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征为：所述的相转移催化剂为Me4NCl、Me4NBr、Me4NI、Et4NCl、Et4NBr、Et4NI、n-Bu4NCl、n-Bu4NBr、n-Bu4NI、n-Bu4NF、PhCH2NEt3Cl、PhCH2NEt3Br、PhCH2NEt3I、PhCH2NEt3F、(Me(CH2)17)4NCl、(Me(CH2)17)4NBr、(Me(CH2)17)4NF、(Me(CH2)17)4NI、(Me(CH2)7)NMe3Cl、(Me(CH2)7)NMe3Br、(Me(CH2)7)NMe3I、(Me(CH2)7)NMe3F、(Me(CH2)7)4NCl、(Me(CH2)7)4NBr、(Me(CH2)7)4NI、(Me(CH2)7)4NF、PhCH2P(Ph)3Cl、PhCH2P(Ph)3Br、PhCH2P(Ph)3I、PhCH2P(Et)3Br、PhCH2P(Et)3Cl、PhCH2P(Bu)3Cl、PhCH2P(Bu)3Br、(Me(CH2)7)4PCl、(Me(CH2)7)4PBr、分子量在200-800之间的聚乙二醇类聚合物或冠醚类相转移催化剂。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征为：所述的冠醚类相转移催化剂为二苯并-18-冠醚-6、12-冠醚-4或15-冠醚-5。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征为：所述的相转移催化剂的加入量为2-烷氧基-5-硝基苯酚或其盐类化合物的重量的0.05％-10％。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征为：所述的加入量为2-烷氧基-5-硝基苯酚或其盐类化合物的重量的0.1％-1％。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征为：所述的反应温度为45-95℃。
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