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                          鄰碘苯甲酸論文

                          規格:CP
                          包裝:25kg/桶
                          最小購量:1kg
                          CAS:88-67-5
                          分子式:C7H5IO2
                          分子量:248.02

                          鄰碘苯甲酸及其衍生物的合成

                          鄰碘苯甲酸及其衍生物是重要的醫藥化工原料,是合成各類高碘試劑的必需品。國內外文獻所記載的合成鄰碘苯甲酸及其衍生物的方法是以鄰氨基苯甲酸為原料,通過重氮化和碘代兩步反應得到產品。

                              鄰氨基苯甲酸的來源主要由鄰硝基苯甲酸還原或者由鄰苯二甲酸酐制得鄰苯二甲酰亞胺,再用燒堿和次鹵酸鈉溶液通過霍夫曼反應而成,造成其價格昂貴。重氮化反應要求條件較為苛刻,特別是有許多鄰碘苯甲酸衍生物產品,采用傳統的從鄰氨基苯甲酸衍生物為原料出發,通過重氮化和碘代兩步反應得到鄰碘苯甲酸衍生物產品的工藝,在工業上甚至是實驗室都是無法實現的,產品的收率、純度過低,無合成應用價值。
                              為了降低成本,簡化工藝條件,作者設計并實施了另外一條合成路線,即直接以廉價的苯酐或苯酐衍生物為原料,經水解、汞代和碘代3步反應便可合成出鄰碘苯甲酸及其衍生物產品,產品的結構經熔點、1HNMR和IR表征得以證實。合成路線如下(略):
                              與傳統方法相比,本法使用的原料來源廣泛且價格低廉,反應過程可操作性好,通用性強,適合鄰碘苯甲酸及其多種衍生物的制備。
                              1  實驗部分
                              1.1  主要試劑與儀器
                              苯酐、4-氯苯酐、4-溴苯酐、4-甲氧基苯酐、4-硝基苯酐、氧化汞、醋酸、鹽酸、碘化鉀、碘、硫代硫酸鈉、氫氧化鈉,均為CP。
                              XT4顯微熔點測定儀;Waters 2010型高效液相色譜儀;福立9750氣相色譜儀;Broker ARX-300MHz核磁共振儀;島津FT/IR 8400S紅外光譜儀。
                              1.2  合成
                              1.2.1  鄰碘苯甲酸的合成
                              1.2.1.1  汞代反應
                              將7.4 g(0.05 mol)苯酐(Ⅰ)加入300 mL c(NaOH)=0.5 mol/L的水溶液中,加熱回流,直到固體完全溶解,然后加入適量的醋酸中和過量的堿至溶液呈弱酸性,有Ⅱ析出。另將11.0 g(0.055mol)氧化汞加入醋酸溶液中(醋酸25 mL,水50mL),加熱回流,直到固體完全溶解,得醋酸汞溶液,并加入到上述Ⅱ的懸浮液中,另加10mL醋酸酸化,回流24h,然后冷卻過濾,得白色固體Ⅲ15.6 g,水洗,烘干,即為鄰苯二甲酸的脫羧汞化產物Ⅲ,熔點>350℃,收率98%。
                              1.2.1.2  碘代反應
                              將上述白色固體Ⅲ15.6 g(0.048 mol)和13 g(0.050mol)碘加到200mL(0.50mol/L)的KI水溶液中,加熱回流15h。將反應物冷卻,濾去固體不溶物,在濾液中加入20 mL(0.5 mol/L)的硫代硫酸鈉水溶液,攪拌片刻,然后用鹽酸酸化,有白色固體析出,過濾出白色固體,水洗,干燥,用乙醇重結晶得鄰碘苯甲酸Ⅳ10.3 g,總收率82.5%。測得熔點164℃(文獻值163℃)。IR(KBr),v/cm-11690-1677;1HNMR(CDCl3,300 MHz):δ=7.98(d,1H),7.70(d,1H),7.48(t,1H),7.23(t,1H)。
                              1.2.1.3  醋酸汞的回收利用
                              在碘代反應含汞濾液中加入NaOH,此時有大量的黑色絮狀沉淀Hg(OH)2產生,調pH大于12并放置15 min左右,過濾,得Hg(OH)2固體,它不穩定,會脫水生成H,將其溶于醋酸溶液得醋酸汞溶液,以循環利用。
                              1.2.2  鄰碘苯甲酸衍生物的合成
                              將1.2.1節中的原料苯酐分別換為4-氯苯酐、4-溴苯酐或4-甲氧基苯酐,合成步驟類似,可得相應的5-氯-2-碘苯甲酸、5-溴-2-碘苯甲酸或5-甲氧基-2-碘苯甲酸。測得5-氯-2-碘苯甲酸產品熔點165℃(文獻值165-166℃);1HNMR(CDCl3,300MHz):δ=7.56(dd,1H),7.73(d,1H),8.07(d,1H)。5-溴-2-碘苯甲酸熔點為156℃(文獻值155℃);1HNMR(CDCl3,300 MHz):δ=7.60(dd,1H),8.04(d,1H),8.10(d,1H)。5-甲氧基-2-碘苯甲酸熔點136℃(文獻值135-138℃)。1HNMR(CDCl3,300 MHz):δ=3.77(s,3 H),6.70(dd,1H),7.33(d,1H),7.89(d,1H)。
                              1.2.3  4-硝基苯酐為原料的合成探索
                              以4-硝基苯酐為原料,參考1.2.1的方法將4-硝基苯酐水解為4-硝基鄰苯二甲酸,在接下來的汞代反應中未得到目標化合物。
                              2  結果與討論
                              不同的原料對反應的影響見表1。

                          2.1 汞代的位置選擇性
                              由表1可看出,苯酐結構對稱,汞代反應只有一種產物,總產率較高。苯酐4位取代衍生物結構不對稱,汞代反應會有兩個方向:
                              但由于鹵原子以及甲氧基的鄰對位定位作用,汞代反應主要取代了鹵原子或甲氧基對位的羧基,因此產品主要為5-氯-2-碘苯甲酸、5-溴-2-碘苯甲酸和5-甲氧基-2-碘苯甲酸,這也是鄰碘苯甲酸的3種衍生物的總體收率都比鄰碘苯甲酸低的原因之一。由此可見,原料的分子結構很大程度影響了汞代的位置選擇性,也決定了最終碘代產品的類型。
                              2.2  苯環上不同類型的取代基對結果的影響
                              通過以苯酐、鹵代苯酐、甲氧基取代苯酐以及硝基取代苯酐為原料所進行的反應發現,苯環上不同性質的取代基對汞代反應的難易程度有一定的影響,即苯環電子云密度大小是汞代難易程度的一個重要影響因素,也影響到最終產品的收率。
                              2.3  擴大實驗
                              在小試的基礎上,進行了鄰碘苯甲酸公斤級擴大實驗,以考察制備工藝的放大效應。數據如表2所示。
                              表2  小試與公斤級擴試的對比
                              Table 2  Comparison between small test and kilogram scale experiment
                           
                          小試
                          公斤級擴試
                          苯酐/g
                          7.4
                          750
                          氧化汞/g
                          11.0
                          1120
                          汞代中間體/g
                          15.6
                          1565
                          中間體收率/%
                          98.0
                          97
                          碘/g
                          13.0
                          1300
                          碘化鉀/g
                          16.6
                          1600
                          鄰碘苯甲酸/g
                          10.3
                          1065
                          鄰碘苯甲酸收率/%
                          82.5
                          85.3
                              結果表明,實驗條件與小試相同的條件下,擴試各步收率與小試吻合,可以進行擴大試生產。
                              3  結論
                              以苯酐及其衍生物為原料,經水解、汞代和碘代3步反應合成了鄰碘苯甲酸及其衍生物,路線可行,操作簡單,反應條件溫和,方法經濟、安全。各目標產品經過熔點、核磁共振波譜和紅外光譜進行了表征。公斤級擴試結果與小試一致,重復性強,收率穩定,適合擴大試生產。本方法為鄰碘苯甲酸及其衍生物的合成提供了一條便捷、可靠、經濟和通用性強的路線。
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