[发明专利]5-硝基-1, 4-萘醌的直接电化学合成方法

说明书

技术领域

本发明属于电化学领域，涉及一种化合物的电化学合成方法。

背景技术

5-硝基-1, 4-萘醌是联系多种芳香族硝基衍生物、醌类衍生物等化合物的重要中间体，应用广泛。其合成方法有多种，如：①以1-硝基萘为原料，硝酸铈铵为氧化剂，在超声波照射下合成；②以1-硝基萘为原料，氧化银为氧化剂，在硝酸溶液中合成；③以1-硝基萘为原料，硫酸锰和硫酸铈为氧化剂，在硫酸溶液中合成；④以1-硝基萘为原料，用铈的甲磺酸溶液进行催化氧化合成；⑤以1,4-萘醌为原料，经硝酸、硫酸硝化制得5-硝基-1,4-萘醌等。这些合成方法虽然具有一定的可操作性，但都存在或多或少的缺陷，如氧化剂价格昂贵、污染环境、溶剂毒性强、操作步骤繁琐、对反应条件要求较高等。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种5-硝基-1, 4-萘醌的合成方法，操作简单，反应条件温和，成本低，环境友好。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

5-硝基-1, 4-萘醌的直接电化学合成方法：电解池的阳极室与阴极室用阳离子交换膜隔离；以铂片或石墨电极作为阳极，以铂片或石墨电极作为阴极，以饱和甘汞电极作为参比电极；阳极室电解液由丙酮、0.5~2.0mol/L的硫酸水溶液、1-硝基萘和四丁基溴化铵组成，四者配比为30ml: 4ml: 1mmol: 1.5~6mmol，阴极室电解液为0.5~2.0mol/L的硫酸水溶液；在常压、电解液温度为25~45℃的条件下进行恒电流电解，电流密度为0.10~0.40A/cm²，通电量为每摩尔1-硝基萘4.5~9F（F为法拉第常数，=96500C/mol）；电解结束后，将阳极室电解液用无机固体碱调节pH值至7~8，干燥脱水，减压蒸馏除去部分溶剂，用硅胶柱层析分离，或者，将阳极室电解液干燥脱水，用高效液相色谱法分离，即制得5-硝基-1,4-萘醌。

优选的，阳极室电解液由丙酮、1.0mol/L的硫酸水溶液、1-硝基萘和四丁基溴化铵组成，四者配比为30ml: 4ml: 1mmol: 3mmol，阴极室电解液为1.0mol/L的硫酸水溶液。

优选的，在常压、电解液温度为45℃的条件下以恒电流0.05A电解4.8小时，电流密度为0.20A/cm²，通电量为每摩尔1-硝基萘9 F。

优选的，在常压、电解液温度为25℃的条件下以恒电流0.05A电解4小时，电流密度为0.20A/cm²，通电量为每摩尔1-硝基萘7.5 F。

优选的，在常压、电解液温度为25℃的条件下以恒电流0.025A电解8小时，电流密度为0.10A/cm²，通电量为每摩尔1-硝基萘7.5 F。

优选的，在常压、电解液温度为25℃的条件下以恒电流0.1A电解2.4小时，电流密度为0.40A/cm²，通电量为每摩尔1-硝基萘9 F。

优选的，电解结束后，将阳极室电解液用固体碳酸氢钠调节pH值至7~8，用无水硫酸镁干燥脱水，过滤，滤液减压蒸馏除去部分溶剂，用硅胶柱层析分离，以体积比为7:1的石油醚-乙酸乙酯混合溶剂为洗脱剂，即制得5-硝基-1,4-萘醌。

优选的，电解结束后，将阳极室电解液用无水硫酸镁干燥脱水，过滤，滤液用高效液相色谱法分离，色谱柱为C8柱，以体积百分浓度为40%~70%的甲醇水溶液进行梯度洗脱，即制得5-硝基-1,4-萘醌。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种以1-硝基萘为原料，一步电解氧化制备5-硝基-1,4-萘醌的方法，与现有5-硝基-1,4-萘醌的合成方法相比，具有原料价廉易得、毒性小，不使用任何催化剂，设备要求简单，操作方便，反应条件温和，生产成本低，绿色环保等优点，具有较好的应用前景。

附图说明

图1为采用本发明方法合成的产物的核磁共振氢谱（¹H-NMR）图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的优选实施例进行详细的描述。

优选实施例中5-硝基-1,4-萘醌的直接电化学合成在含有阳极室和阴极室的电解池中进行，阳极室与阴极室用Nafion阳离子交换膜隔离，铂片（实施例1-7和9-12）或石墨电极（实施例8）作为工作电极插入阳极室，石墨电极作为辅助电极插入阴极室，饱和甘汞电极作为参比电极插入阳极室。

实施例1