2-溴-4-硝基苯甲醚的合成

陈 群，叶爱英，程 进

(常州工程职业技术学院化学工程系，江苏 常州213164)

含溴苯甲醚类化合物通常用作阻燃剂和精细合成中间体[1]。2-溴-4-硝基苯甲醚属于含溴苯甲醚类，可用于合成视紫红蛋白耦合促进剂[3]，也可用于合成新药[4～6]。

1 实验部分

1.1 药品与仪器

对氟硝基苯，工业品，阿拉丁化工有限公司；NBS，分析纯，上海润捷化学试剂有限公司；甲醇钠，分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司；无水乙醇，分析纯，无锡市亚盛化工有限公司；无水甲醇，分析纯，江苏强盛功能化学股份公司；硫酸，分析纯，江苏彤晟化学试剂有限公司；碘，分析纯，上海试四赫维化工有限公司。

WRS-2A熔点测定仪，上海精密科学仪器有限公司；LC1200液相色谱仪，安捷伦科技有限公司；Avance Ⅲ核磁共振仪(400 MHz)，布鲁克公司。

1.2 3-溴-4-氟硝基苯的制备

向装有机械搅拌、温度计、回流冷凝管的250 mL四口烧瓶中依次加入对氟硝基苯7g(0.05 mol)、25 mL浓硫酸和0.1 g碘催化剂，搅拌混合均匀，控制反应温度为20 ℃，0.5 h内分批加入10 g(0.052 mol)NBS，加完后继续保温反应2 h。保温结束后，搅拌下缓慢加入50 mL水，析出白色固体。抽滤，滤饼层用20 mL水分二次洗涤，得到白色固体，直接用于下一步反应。

1.3 2-溴-4-硝基苯甲醚的制备

在装有机械搅拌、温度计、回流冷凝管的250 mL四颈烧瓶中依次加入上述白色固体、20 mL(0.6 mol)无水甲醇，加入2.24 g(0.02 mol)甲醇钠，搅拌加热至50 ℃反应30 min，逐渐析出黄色固体。反应液冷至室温，抽滤，滤饼用20 mL水分二次洗涤，固体用无水乙醇重结晶，干燥，得淡黄色固体2-溴-4-硝基苯甲醚5.2 g，质量分数99.8%，按对氟硝基苯计，收率44.3%。

产品熔点为97.2～97.9 ℃(文献值[7]:97～98 ℃)。1H NMR(400 MHz,CDCl3)，δ：4.01(s,3H，CH3)，6.96～6.98(m,1H，CH),8.20～8.23(m，1H，CH),8.46～8.47(m，1H，CH)。

2 结果与讨论

2.1 催化剂对溴化反应的影响

图1 催化剂用量对产物收率的影响

从图1可知：产物收率随催化剂用量的增加而增加，用量太少起不到催化效果，当碘的加入量为对氟硝基苯质量的1.5%时收率较好，再增加用量收率不仅无明显提高，反而会提高生产成本和增加后处理的难度。

2.2 反应温度对溴化反应的影响

在NBS溴化对氟硝基苯的反应中，由于溴原子的空间效应较为明显，而且C—Br键的键能相对较小，因此，在发生溴化反应形成C—Br键的同时，往往会发生C—Br键断裂的可逆反应，实验发现：温度对产物组成有较明显的影响。保持n(对氟硝基苯)∶n(NBS)为1∶1.15，反应时间2.5 h的条件不变，改变溴化反应的温度，考察反应温度对3-溴-4-氟硝基苯收率的影响，结果如图2所示。由图2可以看出：溴化反应温度在20 ℃左右收率较为理想，温度太低反应进行不彻底；反应温度过高则会生成较多杂质。因此，适宜的溴化反应温度为20 ℃。

2.3 投料比对溴化反应产物的影响

为了提高对氟硝基苯的利用率，反应中NBS应过量。保持反应时间2.5 h，反应温度20 ℃不变，考察对氟硝基苯和NBS的不同物料比对目标产物的影响，结果见表1。

图2 反应温度对产物收率的影响

表1 n(对氟硝基苯)∶n(NBS)对产物收率的影响

从表1可以看出：合成3-溴-4-氟硝基苯时以对氟硝基苯和NBS的摩尔比以1∶1.15为最好。这是由于NBS浓度的增加，有助于反应的进行；当NBS用量超过一定值后，发现二溴代副产物就会明显增加。因此，适宜的对氟硝基苯和NBS物质的量比为1∶1.15。

2.4 投料比对醚化反应的影响

从合成路线可知，原料甲醇钠与3-溴-4-氟硝基苯之间比例若以不大于1∶1比例投料将很难保证3-溴-4-氟硝基苯充分发生反应。在实验中保亲核取代反应温度50 ℃，反应时间45 min不变，考察不同投料比对生成2-溴-4-硝基苯甲醚的影响，结果见表2。

表2 n(3-溴-4-氟硝基苯)∶n(甲醇钠)对醚化反应产物收率的影响

从表2可以看出：随着投料比的增加，产物收率逐渐上升，当3-溴-4-氟硝基苯和甲醇钠的摩尔比增加到1∶1.1后，产物收率则几乎不再增加，单纯提高投料比反而会增加原料成本，增加后处理的难度。因此，3-溴-4-氟硝基苯和甲醇钠适宜的投料比为1∶1.1。

2.5 反应温度对醚化反应的影响

实验过程发现，反应温度对亲核取代反应进程影响明显。保持n(3-溴-4-氟硝基苯)∶n(甲醇钠)为1∶1.1，反应时间45 min不变，改变反应温度进行亲核取代反应实验，结果如图3所示。

从图3可以看出：随着亲核取代反应温度的升高，反应速率加快，当反应温度超过50 ℃后，此时亲核取代反应达到平衡，产物的收率不再上升。因此，亲核取代反应适宜的反应温度为50 ℃。

3 结 论

以对氟硝基苯为原料，加入原料摩尔量1.15倍的NBS，在1.5%原料质量的碘催化剂下，于20 ℃反应2.5 h,所得的溴化产物在50 ℃条件下与甲醇钠进行亲核取代反应得到2-溴-4-硝基苯甲醚，含量99.8%(HPLC)，收率为44.3%(以对氟硝基苯计)。以对氟硝基苯为起始原料经溴化、醚化合成2-溴-4-硝基苯甲醚的工艺路线较为理想，反应条件温和，可操作性强，具有良好的工业化应用前景。

参 考 文 献

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