[发明专利]硝化

说明书

本发明涉及一种制备硝化化合物的方法，其包括使包含至少一个取代或未取代的芳族或杂芳族环的化合物(A)与式(I)化合物反应的步骤，其中所述杂芳族环包含至少一个选自氧、硫、磷、硒和氮的杂原子，其中Y选自氢和硝基。(I)。

本发明涉及一种制备硝化化合物的方法。

在学术界和工业界，硝基芳烃对于药物、农用化学品、染料、溶剂、材料和含能化合物的合成持续处于高需求。甚至在今天，硝基芳烃和硝基杂芳烃几乎都是通过芳烃、杂芳烃各自用过量硝酸或混合强酸体系(如H₂SO₄/HNO₃)在高达135℃的温度下亲电硝化来合成的。这种酸性反应条件在对酸敏感和/或热敏感官能团的耐受性方面表现出限制，并产生选择性问题，导致形成区域异构体(regioisomer)和过度硝化副产物的复杂混合物。

尽管这类方法具有危险和环境不友好的名声，多年来维持着H₂SO₄/HNO₃的使用作为大规模制备硝基芳烃和硝基杂芳烃的基本工业方法。

硝基芳烃的现代区域专一性合成包括芳基卤化物、假卤化物、有机金属化合物或羧酸酯的自位硝化(ipso-nitration)反应，其中使用金属硝酸盐作为NO₂源(例如AgNO₃、Bi(NO₃) x 6H₂O、Fe(NO₃)₃ x 9H₂O、Ca(NO₂)₂)和Pd、Rh或Cu催化剂。最常见地，这些方法不需要使用酸性反应条件。然而，这些试剂通常是昂贵的或难以制备，并且所述方法仅可应用于特定种类的芳烃并且以小规模进行。

或者，硝基芳烃可通过相应的芳基伯胺的氧化方法制备。然而，其需要额外的化学步骤，并且反应条件通常不容许各种官能团。

从高端观点来看，所有上述方法都受患于实际的缺点，例如使用有毒和高成本的试剂、使用特定的技术设备、难以进行后处理程序以分离所需产物和形成过化学计量的量的酸性或金属废物，其处理通常是成问题的。

Yan等，«Recent advances in the synthesis of aromatic nitro compounds»,Org. Biomol. Chem., 2013, 11, 2554-2566，详细讨论了获得硝基芳烃和硝基杂芳烃的不同方法。

US 6'468'487公开了一种可用于使底物硝化的催化剂。另外，US 5'946'638公开了一种硝化具有至少一个环的取代的芳族化合物，活化邻位和对位定向取代基的方法。所述方法包括以下步骤：在固体酸性小孔径沸石催化剂的存在下在70-90℃范围内的温度下加热所述芳族化合物，和向加热的混合物中添加浓度范围为90-98%的浓硝酸，从而产生具有高比例的对硝基异构体和邻硝基异构体的产物。

因此，上述方法的应用是有限的，尤其是对于通过复杂分子的后期官能化的药物发现。

因此，本发明的问题在于提供包含至少一个芳族或杂芳族环的化合物的更通用、廉价、实用、安全和绿色的硝化方法。

所述问题通过根据权利要求1的方法来解决。进一步优选的实施方案是从属权利要求的主题。

令人惊讶地，发现根据本发明的方法允许以优异的化学效率硝化包含至少一个取代或未取代的芳族或杂芳族环的芳烃化合物。根据本发明的硝化剂具有突出的反应性，且可用于在温和的反应条件下硝化各种包含芳族或杂芳族环的化合物，收率在60%至100%，优选80%至100%范围内。特别地，根据本发明的方法允许快速和高效地将NO₂基团引入不同尺寸和复杂性的有机分子中。此外，本发明的方法允许对原料进行绿色且安全的单硝化，避免了过度硝化和不需要的氧化副产物形成，这些副产物通常难以从所需产物中分离。另外，根据本发明的方法产生作为副产物的糖精或糖精衍生物，它们可被回收并进一步再用于合成硝化试剂。