本發(fā)明屬于有機合成領(lǐng)域，具體涉及一種硝基萘酚衍生物的制備方法。
背景技術(shù)：
硝基萘酚是一類重要的有機合成中間體和藥物中間體?，F(xiàn)有技術(shù)中合成硝基萘酚的經(jīng)典方法包括亞硝基萘酚的氧化、硝基萘的羥基化、萘酚的硝化和1-氯-2硝基萘的水解等。但是這些傳統(tǒng)的方法存在許多的缺點，就萘酚的硝化反應(yīng)制備硝基萘酚的方法而言，現(xiàn)有技術(shù)中所用的硝化試劑包括亞硝酸鈉、亞硝酸異戊酯、硝基四鹵環(huán)已二烯酮、硝酸鈰銨等，這些方法通常生成o-和p-硝基萘酚、多硝基酚的混合物，導(dǎo)致目標產(chǎn)物提純困難、收率低下。硝酸鈰銨作為硝化劑雖然可以選擇性地得到o-硝基萘酚，但其價格昂貴，反應(yīng)條件苛刻。
隨著硝基萘酚衍生物在現(xiàn)有技術(shù)中的應(yīng)用范圍越來越廣泛，人們迫切需要一種經(jīng)濟的、便捷可行的制備硝基萘酚衍生物的方法來克服現(xiàn)有技術(shù)方法的缺陷。
現(xiàn)有技術(shù)文獻1和2均相應(yīng)地公開了一種苯酚衍生物的硝化反應(yīng)研究，這些研究成果顯示亞硝酸叔丁酯可以作為一種很好的苯酚衍生物硝化試劑。
現(xiàn)有技術(shù)文獻1：Tertiary Butyl Nitrite Triggered Nitration of Phenols：Solvent-and Structure-Dependent Kinetic Study，M.SATISHKUMAR等，《International Journal of Chemical Kinetics》，2016，DOI10.1002，kin.20979；
現(xiàn)有技術(shù)文獻2：Chemoselective Nitration of Phenols with tert-Butyl Nitrite in Solution and on Solid Support，Dipankar Koley等，《ORGANIC LETTERS》，2009，DOI10.1021/ol901731w。
但是發(fā)明人在將這些反應(yīng)條件應(yīng)用于萘酚的硝化反應(yīng)制備硝基萘酚時卻遇到了困難，即使是在相同的最優(yōu)條件下反應(yīng)，萘酚的硝化反應(yīng)的收率始終在20％左右徘徊，可見由于反應(yīng)底物結(jié)構(gòu)上的差異，現(xiàn)有技術(shù)文獻1-2公開的上述方法也并不適于制備硝基萘酚衍生物。發(fā)明人經(jīng)過反復(fù)研究探索，提出了一種在常溫下以廉價的亞硝酸叔丁酯為硝化試劑、水為助劑，在常溫下反應(yīng)即可以高收率制備硝基萘酚衍生物的適于工業(yè)化生產(chǎn)的方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種由萘酚衍生物制備硝基萘酚衍生物的方法，該方法具有生產(chǎn)成本低、工藝條件溫和、目標產(chǎn)物收率高和純度高的特點，適于工業(yè)生產(chǎn)。
為實現(xiàn)上述發(fā)明的目的，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
式I-1的2-萘酚衍生物在亞硝酸叔丁酯為硝化試劑的條件下反應(yīng)，得到式I所示的1-硝基-2-萘酚衍生物(參見式一)。
上述式I-1和式I中，R1代表其所連接的苯環(huán)上1個或多個取代基，各個R1彼此獨立地選自氫、C1-C6的烷基、C1-C6的烷氧基、C1-C6的?；?、鹵素、C3-C6的環(huán)烷基、C5-C14的芳基、C5-C14的雜芳基、-NR2R3。
其中，R2，R3彼此獨立地選自C1-C6的烷基或氫；所述雜芳基的雜原子選自O(shè)、S或N。
上述的烷基、烷氧基、環(huán)烷基、芳基和雜芳基可以進一步地被取代基取代，所述的取代基選自鹵素或C1-C6的烷基。
具體制備步驟如下：向干燥的反應(yīng)器中加入式I-1的2-萘酚衍生物、亞硝酸叔丁酯和一定量的水，再加入一定量的有機溶劑，在室溫(一般指20-25℃)下攪拌一段時間，待反應(yīng)成后，將反應(yīng)液通過裝硅膠的玻璃滴管過濾，乙酸乙酯沖洗濾餅，濾液旋干，硅膠柱層析分離，得到式I的目標產(chǎn)物。
其中，式I-1的2-萘酚衍生物∶亞硝酸叔丁酯∶水的摩爾比為1∶1～3∶1～3；優(yōu)選地，2-萘酚衍生物∶亞硝酸叔丁酯∶水的摩爾比為1∶2∶2。
所述的有機溶劑為四氫呋喃、二氧六環(huán)、乙酸乙酯、二氯甲烷或甲苯中的任意一種或幾種的混合物，優(yōu)選地，所述有機溶劑為四氫呋喃、二氧六環(huán)、甲苯中的任意一種。
所述的反應(yīng)時間為1-12小時，優(yōu)選為2-6小時。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的另一技術(shù)方案如下：
式II-1的1-萘酚衍生物在亞硝酸叔丁酯為硝化試劑的條件下反應(yīng)，得到式II所示的2-硝基-1-萘酚衍生物(參見式二)。
上述式II-1和式II中，R1代表其所連接的苯環(huán)上1個或多個取代基，各個R1彼此獨立地選自氫、C1-C6的烷基、C1-C6的烷氧基、C1-C6的?；?、鹵素、C3-C6的環(huán)烷基、C5-C14的芳基、C5-C14的雜芳基、-NR2R3。
其中，R2，R3彼此獨立地選自C1-C6的烷基或氫；所述雜芳基的雜原子選自O(shè)、S或N。
上述的烷基、烷氧基、環(huán)烷基、芳基和雜芳基可以進一步地被取代基取代，所述的取代基選自鹵素或C1-C6的烷基。
具體制備步驟如下：向干燥的反應(yīng)器中加入式II-1的1-萘酚衍生物、亞硝酸叔丁酯和一定量的水，再加入一定量的有機溶劑，在室溫(一般指20-25℃)下攪拌一段時間，待反應(yīng)成后，將反應(yīng)液通過裝硅膠的玻璃滴管過濾，乙酸乙酯沖洗濾餅，濾液旋干，硅膠柱層析分離，得到式II的目標產(chǎn)物。
其中，式II-1的1-萘酚衍生物∶亞硝酸叔丁酯∶水的摩爾比為1∶1～3∶1～3；優(yōu)選地，1-萘酚衍生物∶亞硝酸叔丁酯∶水的最優(yōu)摩爾比為1∶2∶2。
所述的有機溶劑為四氫呋喃、二氧六環(huán)、乙酸乙酯、二氯甲烷、乙腈或甲苯中的任意一種或幾種的混合物，優(yōu)選地，所述有機溶劑為四氫呋喃、二氧六環(huán)、甲苯中的任意一種。
所述的反應(yīng)時間為1-12小時，優(yōu)選為2-6小時。
在本發(fā)明中，如無特別說明，所述原料I-1、II-1和試劑均可以通過市售獲得。
本發(fā)明的有益效果是：提出了一種合成硝基萘酚的新方法，該方法采用廉價的硝化試劑和反應(yīng)起始原料、在常溫常壓下反應(yīng)，以高收率和純度獲得硝基萘酚衍生物；此外，本發(fā)明以水作為反應(yīng)助劑，極大地改善了反應(yīng)的選擇性、顯著地提高了目標產(chǎn)物的收率。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細的描述。
實施例1-16反應(yīng)條件優(yōu)化
以2-萘酚(式1a)為反應(yīng)原料，亞硝酸叔丁酯(式2a)為硝化試劑，探索了各種不同的條件對于反應(yīng)的影響，選擇出其中具有代表性的實施例1-16，結(jié)果如表一所示：
表一：
反應(yīng)條件：1a(0.3mmol)，2a(2equiv)，溶劑(2mL)空氣條件下反應(yīng)2.5h；a 1a(1mol)for12h.
由實施例1-16可以看出，本發(fā)明最佳反應(yīng)條件為實施例6的反應(yīng)條件。在該反應(yīng)條件下，反應(yīng)原料在1mol級的規(guī)模仍然可以獲得81％的收率，適合于工業(yè)化生產(chǎn)(實施例16)。
其中實施例6的具體操作如下：在干燥的schlenk瓶中加入2-萘酚43.2mg(0.3mmol)、亞硝酸叔丁酯61.8mg(0.6mmol)、水10.8mg(0.6mmol)、四氫呋喃(2mL)，反應(yīng)瓶在常溫下攪拌2.5h。反應(yīng)完畢后，反應(yīng)液通過含硅膠的玻璃滴管過濾，乙酸乙酯沖洗后，濾液旋干，柱層析分離，得到目標產(chǎn)物，黃色固體，產(chǎn)率85％。1H NMR(300MHz，CDCl3)：12.19(s，1H)，8.88(d，J＝8.7Hz，1H)，7.97(d，J＝9.0Hz，1H)，7.78(d，J＝7.8Hz，1H)，7.70(t，J＝7.8Hz，1H)，7.48(t，J＝7.5Hz，1H)，7.21(d，J＝9.0Hz，1H)；13C NMR(75MHz，CDCl3)：158.9，139.3，131.0，129.4，128.7，126.9，125.7，123.2，119.4，119.3；IR(KBr，cm-1)：1542，1374；LRMS(EI，70eV)m/z(％)：189(M+，100)，115(77)，89(39).
實施例17 6-溴-1-硝基-2-萘酚的合成
在干燥的10mL schlenk瓶中加入6-溴-2-萘酚66.6mg(0.3mmol)、亞硝酸叔丁酯61.8mg(0.6mmol)、水10.8mg(0.6mmol)、四氫呋喃(2mL)，反應(yīng)瓶在常溫下攪拌2.5h。反應(yīng)完畢后，反應(yīng)液通過含硅膠的玻璃滴管過濾，乙酸乙酯沖洗后，濾液旋干，柱層析分離，得到目標產(chǎn)物，黃色固體，產(chǎn)率93％。1H NMR(300MHz，CDCl3)：12.13(s，1H)，8.77(d，J＝9.3Hz，1H)，7.94-7.87(m，2H)，7.78-7.74(m，1H)，7.27(t，J＝9.0Hz，1H)；13C NMR(75MHz，CDCl3)：158.8，138.0，133.9，131.2(2)，129.9，125.5，125.1，120.8，119.5；IR(KBr，cm-1)：1538，1361；LRMS(EI，70eV)m/z(％)：269(M+2，21)，267(M+，22)，222(100)，115(97)。
實施例18 2-硝基-1-萘酚的合成
在干燥的10mL schlenk瓶中加入1-萘酚43.2mg(0.3mmol)、亞硝酸叔丁酯61.8mg(0.6mmol)、水10.8mg(0.6mmol)、四氫呋喃(2mL)，反應(yīng)瓶在常溫下攪拌4h。反應(yīng)完畢后，反應(yīng)液通過含硅膠的玻璃滴管過濾，乙酸乙酯沖洗后，濾液旋干，柱層析分離，得到目標產(chǎn)物，黃色固體，產(chǎn)率82％。1H NMR(300MHz，CDCl3)：12.23(s，1H)，8.49(d，J＝8.1Hz，1H)，7.98(d，J＝9.6Hz，1H)，7.80(d，J＝7.8Hz，1H)，7.71(t，J＝7.5Hz，1H)，7.61(t，J＝7.5Hz，1H)，7.32(d，J＝9.3Hz，1H)；13C NMR(75MHz，CDCl3)：155.7，138.7，137.4，131.4，127.9，127.1，126.5，125.1，120.2，119.4；IR(KBr，cm-1)：1540，1370；LRMS(EI，70eV)m/z(％)：189(M+，100)，115(74)，89(34)。
以上所述實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，而并非本發(fā)明可行實施的窮舉。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明原理和精神的前提下，對其所作出的任何顯而易見的改動，都應(yīng)當(dāng)被認為包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。