溴化铁是一种卤化铁类化合物,它可由铁与液溴通过化学反应制备得到,也可由溴化亚铁与液溴在170~200℃高温环境下通过化学反应制备得到。溴化铁的化学稳定性较差,它在高温下容易发生分解反应,并且煮沸其水溶液也会使其分解生成溴化亚铁和溴,可用作有机化学反应中的催化剂和氧化剂,在基础化学研究领域中有一定的应用。
图1 溴化铁的性状图
溴化铁的固体结构与氯化铁相似,具有聚合物结构。在这种结构中,每个铁原子都是六配位的,形成八面体型结构,并与六个溴原子相连。这种结构可以通过配位键与溴原子结合,形成一个较为复杂的晶体网络结构。铁原子在这种结构中表现为三价(Fe3?),使得该化合物在化学反应中表现出较强的氧化性,可用于催化富电子芳烃类化合物的溴化反应,在基础化学研究领域中有较好的应用。
溴化铁在化学合成领域中可用作有机催化剂和氧化剂,其结构中的三价铁原子表现出较高的催化性能,有文献报道在二氯乙烷中,邻芳基乙炔基苯甲酸甲酯在溴化铁的催化作用下可发生分子内环化反应,通过该类反应可用于合成了一系列异香豆素,产率65%~88%,其结构经1H NMR,13C NMR和GC-MS确证。在基础化学研究领域,溴化铁的氧化性质和催化特性使其成为研究化学反应机理的重要工具,例如它可以用于研究芳烃的电子结构、溴化反应的机理等。
溴化铁是一种化学性质较为活泼的化合物,其稳定性较差。当加热至200℃以上时溴化铁会发生分解反应,分解产物包括溴化亚铁和溴。此外,当溴化铁溶于水时,也会发生类似的分解反应。
[1] 唐建生.溴化铁催化合成异香豆素[J].合成化学,2011,19:3.
4-溴吡啶是一种有机中间体,可以通过吡啶溴代或氨基吡啶重氮化反应制备得到。
将吡啶、液溴和溴化铁加入反应釜中,在适当的转速和温度条件下进行反应,经过一定时间后,可以得到4-溴吡啶中间体。
在氩气气氛下,将氨基吡啶和取代的铜(II)卤化物溶解在二溴(氯)甲烷中,然后滴加亚硝酸异戊酯。在适当的温度和搅拌条件下反应,直到原料完全消耗。将反应混合物处理后,通过柱色谱纯化得到4-溴吡啶。
[1] [中国发明] CN202010247567.4 一种具有抑菌功能的PVC手套及其制备方法
[2] Tetrahedron Letters, 58(17), 1681-1683; 2017
2-溴乙酸和2-溴乙酸苄酯是广泛应用于农药、医药和精细化工产品合成中的重要化工原料。目前,制备溴乙酸的方法有多种,如乙酸液溴化法、红磷催化法、乙酸氯化溴化法、氯乙酸溴化法和吡啶催化法等。然而,这些方法存在纯度不高、废水和残液难以处理、环境污染和成本高等问题。
为了解决上述问题,我们提出了一种绿色化学合成方法来制备2-溴乙酸苄酯。该方法使用乙酸酐作为除水剂,并与溴素反应生成溴乙酰溴作为催化剂,三溴化铁作为稳定剂。酯化反应采用硫酸氢钠作为催化剂,并通过高真空脱除反应中生成的水来合成2-溴乙酸苄酯。这种新工艺具有反应时间短、副反应少、产品纯度高、残液少、收率高和成本低等优点,是一种绿色环保的制备方法。
图1:2-溴乙酸苄酯的合成反应式
以下是制备2-溴乙酸苄酯的实验步骤:
S1、制备催化剂:将乙酸酐120ml和三溴化铁5g投入带有搅拌装置的圆底烧瓶中,搅拌均匀后转移至试剂瓶中备用。
S2、混合各组份:向装有冷凝器的烧瓶中投入冰乙酸683g和催化剂A32ml,得到混合物B。打开冷凝器冷却介质,并在冷凝器末端连接干燥管以防止空气进入,直至滴液漏斗的尖端达到液面以下。
S3、加热混合物反应:将混合物B加热至沸腾,加入约3ml的溴素。待溶液变无色后,逐渐加入1820g的溴素通过滴液漏斗加入反应瓶中,并继续加热使反应液保持微沸状态。滴加结束后,保温一个小时后降温。
S4、冷却:反应液冷却后,用氮气吹扫一个小时,并通过水循环吸收尾气,制得含45%副产氢溴酸。
S5、制得有机物溴乙酸及酯:所得溴化反应液前馏分含量为2.6(wt)%,溴乙酸为90(wt)%,二溴乙酸为7.4(wt)%。通过精馏分离,得到前馏30g的溴乙酸和108g的二溴乙酸,收率约为92%。
[1]EP2345651 A1, 2011;
SGLT-2抑制剂是新一代的糖尿病药物,它通过抑制肾脏中的葡萄糖的重吸收而控制血糖,作用机制独特,不依赖于β细胞的功能异常或胰岛素抵抗的程度,效果也不会随着β细胞功能的衰竭或严重胰岛素抵抗而下降,不会产生传统药物带来的不良反应,并具备多种临床优势,尤其在临床上显示出降低心血管风险的优势。5-溴-2-氯苯甲酸是合成新型抗糖尿病药物SGLT-2抑制剂的共用的关键中间体,因此,寻求合适的5-溴-2-氯苯甲酸的制备方法显得尤为重要。
目前已经报道的5-溴-2-氯苯甲酸的合成方法主要有以下两种:专利CN1740135中报道的5-溴-2-氯苯甲酸的合成路线为,从5-溴-2-氯三氟甲苯出发,在发烟硫酸中加热水解,再将反应液加入到碎冰中析出粗品,粗品经甲苯重结晶得到产物。该路线加入的硫酸很多,不能回收;且产生大量含氟废水,处理困难。另外,该合成路线所采用的原料十分昂贵。可见,该路线显然不是理想的工业化路线。文献Amalendu B.Gopa l C h.etc.Brominationof halo benzenes and halobenzoic acids.J.Indian Chem.Soc.1980,57(6),640~642中,以2-氯苯甲酸为原料,分别采用溴酸钾和溴化钠体系进行溴代,制备得到5-溴-2-氯苯甲酸。但是,该合成方法的最终收率较低,仅为40%。
本发明的目的是为了克服现有技术的不足而提供一种5-溴-2-氯苯甲酸的制备方法,该制备方法通过对传统制备工艺条件进行优化创新,有效提高了产物纯度、反应转换率和生产效率,制备成本低,环境压力小,且合成路线短,操作简单易行,减少了三废排放,反应收率高。
提供一种5-溴-2-氯苯甲酸的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:以2-氯三氯甲苯为原料与溴化试剂在第一催化剂催化作用下进行反应,生成2-氯-5-溴三氯甲苯,再在其中加入水,水解催化剂,后经过后处理,提纯制得5-溴-2-氯苯甲酸;所述第一催化剂为溴化铁、溴化亚铁、溴化铜、(二茂铁甲基)三甲基溴化铵、溴代二茂铁通过复配制成。
所述溴化试剂为溴素;所述第一催化剂为溴化铁、溴化亚铁、溴化铜、(二茂铁甲基)三甲基溴化铵、溴代二茂铁按质量比为1:1:0.1:0.3:0.1混合而成;所述水解催化剂为氨基磺酸。
所述2-氯三氯甲苯、溴化试剂、第一催化剂、水、水解催化剂的摩尔比为1:1:0.2:60:3。
所述5-溴-2-氯苯甲酸的制备方法,包括如下步骤:将2-氯三氯甲苯、溴化试剂、第一催化剂催化混合,在20℃下搅拌反应15小时,然后向其中加入水和水解催化剂,在80℃下搅拌反应8小时,后加入混合溶剂洗涤产物3次,后置于真空干燥箱80℃下干燥至恒重,得到5-溴-2-氯苯甲酸;所述混合溶剂为醇溶剂与水按质量比1:2混合而成;所述醇溶剂为乙醇。
一种根据所述一种5-溴-2-氯苯甲酸的制备方法制备得到的5-溴-2-氯苯甲酸。
6-溴-2-萘酚是一种有机合成原料,具有白色针状结晶。它可以溶于苯和乙醇,熔点为127-128℃,沸点为200-205℃(0.267kPa)。它在染料、医药、液晶和燃料等领域有广泛的应用,还可以用作杀虫和杀菌机的原料。
图一 6-溴-2-萘酚
以2-萘酚为原料,通过溴化和还原反应可以得到6-溴-2-萘酚。然而,传统的合成方法存在一些问题。首先,通过这种方法制得的产品粗品含量不均匀,含有较多的杂质,成品率较低。其次,使用苔状锡作为还原剂,锡在乙酸中溶解缓慢,影响了6-溴-2-萘酚的吸收效率和生产周期。此外,溴具有腐蚀性和挥发性,使用不方便,对设备和环境造成污染,同时溴化氢的产生也增加了能源消耗和环境污染。
通过改进合成工艺,可以在常温、常压下合成6-溴-2-萘酚。首先,将2-萘酚的固体粉末与溴化铁混合,然后加入冰醋酸和纯水的混合溶液,并加入双氧水。控制滴加时间和反应温度,可以得到1,6-二溴-2-萘酚溶液。接着加入纳米Pd/Fe催化剂,继续反应得到6-溴-2-萘酚溶液。最后,通过稀释、过滤、洗涤和重结晶等步骤,可以得到纯度高达99.55%的6-溴-2-萘酚。
[1]周明何,黄喜学. 一种6-溴-2-萘酚的合成工艺[P]. 浙江省:CN106542971B,2019-06-11.