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十、含氮化合物的氧化

环己酮

C 6 H 10 O,98.14

【英文名】 Cyclohexanone

【性状】 无色液体。bp 155.6℃, 1.4507。

【制法】 方法1 Barltlett P A,Green F R,et al.Tetrahedron Lett,1977,4:331.

于反应瓶中加入叔丁醇钾0.123 g(1.00 mmol),苯3 mL,搅拌下加入硝基环己烷(2)0.129 g(1.0 mmol),室温搅拌反应15 min。于15 min内滴加由90%叔丁基过氧化氢0.3 mL、苯0.7 mL和VO(acac 3.5 mg配成的溶液。加完后搅拌反应20 min,用乙醚稀释。依次用水、饱和盐水洗涤。干燥后蒸出溶剂,得0.84 g化合物(1),收率89%。

① VO(acac) 2 为氧化二乙酰丙酮合矾。

方法2 Galobardes M R,Pinnick H W.Tetrahedron Lett,1981,52:5235.

于安有磁力搅拌器、低温温度计的反应瓶中,加入THF 20 mL,正丁基锂-己烷溶液2.8 mL(6.7 mmol),冷至-78℃,加入二异丙基胺0.9 mL(6.7 mmol)。搅拌后滴加硝基化己烷(2)0.43 g(3.3 mmol)溶于20 mL THF的溶液,约5 min加完。迅速加入MoO 5 -Pyr-HMPA配合物2.86 mg(6.6 mmol),而后搅拌下慢慢升至室温,搅拌反应3 h。用40 mL饱和亚硫酸钠溶液淬灭反应,乙醚提取2次。合并乙醚层,用5%的盐酸和饱和盐水洗涤,干燥后浓缩,蒸馏,得化合物(1)0.28 g,收率86%。

方法3 Rawalay S S,Shechter H.J Org Chem,1967,32(10):3129.

于安有搅拌器、温度计、蒸馏装置的反应瓶中,加入1 L叔丁醇-水溶液(1∶1),高锰酸钾78 g(0.49 mol),二水合硫酸钙50 g(0.29 mol),搅拌下加热至55℃,一次加入环己胺(2)20 g(0.202 mol),反应立即进行,温度很快升至75℃。迅速加热并蒸馏。二氧化锰沉淀析出,搅拌下蒸馏至干,后期搅拌困难。馏出液用石油醚(30~60℃)提取,蒸出溶剂后分馏,收集153~156℃的馏分,得化合物(1)11.5 g,收率56%。

【用途】 烯丙胺类抗真菌药特比萘芬(Terbinafine)等的中间体。

硝基甲烷

CH 3 NO 2 ,61.04

【英文名】 Nitromethane

【性状】 无色或浅黄色油状液体,mp -28.5℃,bp101.2℃,46.6℃/13.3 kPa, 1.1371, 1.1322。溶于乙醇、乙醚、DMF和氢氧化钠溶液。其水溶液呈弱酸性。

【制法】 Furniss B S,Hannaford A J,Rogers V,et al.Vogel’s Textbook of Practical Chemistry.Longman London and New York.Fourth edition,1978:564.

于安有搅拌器、温度计、滴液漏斗的反应瓶中,加入氯乙酸(2)250 g(2.66 mol),碎冰250 g,搅拌下慢慢滴加40%的氢氧化钠水溶液,控制反应温度不高于20℃,直至反应液pH8,另将亚硝酸钠182 g(1.66 mol)溶于200 mL水配成的溶液滴加到反应液中。安上蒸馏装置,接收器用冰水浴冷却。慢慢加热至80~85℃,反应瓶中有二氧化碳气泡生成,立即撤去热源。反应放热并很快升温,有大量二氧化碳气体逸出,并有硝基甲烷和水蒸出,甚至升温至100℃,此时可用水浴适当冷却。待反应缓和后,加热蒸馏,直至反应液温度达到110℃,基本无硝基甲烷蒸出为止。将馏出液倒入分液漏斗中,分出下层硝基甲烷层。水层用氯化钠饱和,又可分出部分硝基甲烷。合并硝基甲烷层,无水硫酸钠干燥,蒸馏,收集100~102℃的馏分,得硝基甲烷(1)60 g,收率37%。

【用途】 心脑血管疾病治疗药物盐酸噻氯皮定(Trilopidine hydrochloride)、胃病治疗药物尼扎替丁(Nizatidine)等的中间体。

2,6-二氯硝基苯

C 6 H 3 Cl 2 NO 2 ,192.00

【英文名】 2,6-Dichloronitrobenzene

【性状】 黄色固体。mp 69~70℃。

【制法】 方法1 Pagano A S,Emmons W D.Org Synth,1973,Coll Vol 5:367.

于反应瓶中加入二氯甲烷100 mL,90%的过氧化氢5.4 mL(0.2 mol),冰浴冷却,搅拌下慢慢滴加三氟乙酸酐34 mL(0.24 mol),约20 min加完。撤去冰浴,室温搅拌30 min。慢慢滴加2,6-二氯苯胺(2)8.1 g(0.05 mol)与80 mL二氯甲烷的溶液,约30 min加完。反应放热而回流,加完后继续加热回流1 h。冷却后倒入150 mL冷水中,分出有机层,依次用水100 mL、10%的碳酸钠溶液(100 mL×2)、水50 mL洗涤,无水硫酸镁干燥,放置过夜,回收溶剂后得黄色固体8.6~8.8 g,收率89%~92%。用12~15 mL乙醇重结晶,得产品(1)5.7~7.0 g,收率59%~73%。

方法2 Roe A M,Bcrton R A,Willey G L,et al.J Med Chem,1968,11(4):814.

于反应瓶中加入2,6-二氯苯胺(2)40 g(0.247 mol),30%的H 2 O 2 300 mL,浓硫酸20 mL,冰醋酸1 L,搅拌下蒸汽浴加热3 h,溶液颜色变暗。再加入30%的H 2 O 2 150 mL,冰醋酸500 mL,继续蒸汽浴加热20 h。冷却后将反应液倒入8 L水中,析出黄色沉淀。过滤,用环己烷重结晶,得产物(1)20.4 g,收率43%,mp 70.5~71.5℃。

【用途】 氟喹诺酮类抗菌药中间体。

对硝基苯甲酸

C 7 H 5 NO 4 ,167.12

【英文名】 p -Nitrobenzoic acid

【性状】 黄白色结晶。mp 239~241℃。溶于乙醇、乙醚、氯仿、丙酮、沸水,微溶于苯,不溶于石油醚。可升华。

【制法】 Murray R W,Rajiadhyaksha S N,Mohan L.J Org Chem,1989,54(24):5783.

于安有磁力搅拌的反应瓶中,加入二甲基二氧杂环丙烷(3)(0.05 mol)的丙酮溶液30 mL,慢慢加入对氨基苯甲酸(2)0.041 g(0.3 mmol)溶于5 mL丙酮的溶液。加完后于22℃搅拌反应30 min。蒸出溶剂,得化合物(1),收率95%,mp 239~240℃。

【用途】 盐酸普鲁卡因(Procaine hydrochloride)、叶酸(Folic acid)、苯佐卡因(Benzocaine)等的中间体。

1,3-二硝基金刚烷

C 10 H 14 N 2 O 4 ,226.23

【英文名】 1,3-Dinitroadamantane

【性状】 mp(subl)211℃。

【制法】 Rozen S,Kol M.J Org Chem,1992,57(26):7342.

于反应瓶中加入1,3-二氨基金刚烷(2)10 mmol,氯仿20 mL,溶解后冷至-15℃。将其加入另一盛有含5 g KF的30~35 mmol氧化剂HOF-CH 3 CN的乙腈-水溶液100 mL中,该溶液也预先冷至-15℃。反应10~15 min后,反应基本结束。用饱和碳酸氢钠溶液中和,倒入1.5 L水中,用二氯甲烷提取。合并有机层,依次用碳酸氢钠溶液、水洗涤,无水硫酸镁干燥。过滤、浓缩,剩余物过硅胶柱纯化,得化合物(1),收率80%。

【用途】 硝基金刚烷是重要的含能材料,也是医药中间体。

8-羟基喹诺啉-2(1 H )-酮

C 9 H 7 NO 2 ,161.16

【英文名】 8-Hydroxyquinolin-2(1 H )-one

【性状】 浅褐色固体。mp 297~299℃。

【制法】 焦淑清,于莲,候薇.中华医学写作杂志,2002,9(17):1380.

8-羟基喹啉-1-氧化物(3):于反应瓶中加入8-羟基喹啉(2)29 g(0.2 mol),氯仿120 mL,搅拌溶解,于25℃滴加20%的过氧乙酸110 mL(0.3 mol),TLC检测反应终点。分出氯仿层,水层用氯仿提取。合并有机层,饱和氯化钠溶液洗涤,回收氯仿后,剩余物中加入适量氨水,析出黄色固体(3)。过滤,95%的乙醇重结晶,得化合物(3)27.4 g,收率85%,mp 137~140℃。

8-乙酰氧基喹诺酮(4):于反应瓶中加入化合物(3)16.1 g(0.1 mol),醋酸酐60 mL,于80℃搅拌反应5 h。冷却、过滤、水洗,干燥,得粗品(4)18.3 g,收率90%。乙醇-水重结晶,得片状结晶,mp 252~254℃。

8-羟基喹诺酮(1):将化合物(4)20.3 g(0.1 mol),浓盐酸140 mL,水20 mL,回流4 h。冰浴冷却,析出黑褐色固体。过滤,干燥,重15.3 g,收率95%。乙醇-水重结晶,活性炭脱色,得浅褐色固体(1),mp 297~299℃。

【用途】 平喘药盐酸丙卡特罗(Procaterol hydrochloride)的中间体。

2,3,5-三甲基-4-硝基吡啶- N -氧化物

C 8 H 10 N 2 O 3 ,182.18

【英文名】 2,3,5-Trimethyl-4-nitropyridine- N -oxide

【性状】 黄色固体。mp 68~71℃。

【制法】 万欢,方峰,段梅莉等.应用化学,2009,26(2):178.

于反应瓶中加入化合物2,3,5-三甲基吡啶(2)24.2 g(0.2 mol),磷钨酸2.0 g,搅拌下于90℃滴加30%的双氧水42 mL(0.4 mmol),约2.5 h加完。加完后继续于95℃反应6 h。冷至室温,加入5 mL水合肼以分解过量的过氧化氢,使碘化钾淀粉试纸不变色。减压蒸出水分,得化合物(3)。慢慢加入浓硫酸25 mL,加热至80~85℃,于2 h内滴加由浓硫酸35 mL和65%的硝酸40 mL配成的混酸。加完后继续保温反应5 h。冷至室温,倒入200 mL冰水中,用25%的氢氧化钠调至pH8,二氯甲烷提取3次。合并有机层,无水硫酸钠干燥。过滤,浓缩,得黄色固体(1)35.2 g,收率96.7%,mp 68~71℃。

【用途】 质子泵抑制剂奥美拉唑(Omeprazole)中间体。

4-氨基吡啶

C 5 H 6 N 2 ,94.12

【英文名】 4-Aminopyridine

【性状】 白色固体。mp 157~158℃。

【制法】 禹星海,高艳华,王亚平,陈金德.河西学院学报.2014,30(2):64.

吡啶- N -氧化物(3):于反应瓶中加入冰醋酸120 mL,30%的双氧水25 mL,水浴加热至84℃,搅拌下慢慢滴加吡啶(2)16 g(0.2 mol),保温反应3 h后,再补加30%的双氧水15 mL,继续反应9 h。旋转浓缩至100 mL,加入蒸馏水,反复减压浓缩,直至无液体流出,得浅黄色油状液体(3)。冰箱中放置可固化。

4-硝基吡啶- N -氧化物(4):将新制备的N 2 O 5 1.3 g(12 mmol)溶于30 mL二氯甲烷中,于40℃慢慢滴加化合物(3)1.5 g(10 mmol)溶于30 mL二氯甲烷的溶液,加完后继续反应4 h。将反应物倒入冰水中,用碳酸钠溶液调至pH8~9,加入适量乙醇,有白色沉淀生成。过滤弃去固体,再次加入乙醇沉淀,直至不再出现白色沉淀。加入乙酸乙酯,液体分层。放置后两层中均出现浅黄色固体。过滤,干燥。95%的乙醇重结晶,得浅黄色针状结晶(4),收率74%,mp 156~159℃。

4-氨基吡啶(1):于反应瓶中加入化合物(4)0.62 g(5 mmol),加入甲醇至完全溶解,再加入锌粉0.03 g(0.5 mmol),甲酸0.58 g(10 mmol),于75℃反应1 h。过滤,滤液减压浓缩,得浅黄色液体4~5 mL。静置过夜,生成浅黄色絮状物。柱色谱纯化,以己烷-乙酸乙酯(5∶3)洗脱,得白色固体(1),收率79.4%,mp 157~158℃。

【用途】 抗生素药物4-乙酰氨基吡啶醋酸盐的中间体,也是制备强心剂、灭菌剂、抗心律失常、抗溃疡药物的中间体

对苯醌

C 6 H 4 O 2 ,108.09

【英文名】 1,4-Benzoquinone

【性状】 金黄色棱状晶体。mp 115~117℃。溶于乙醇、乙醚和热水。能升华,能随水蒸气挥发。有类似氯的刺激性气味。

【制法】 韩广甸,赵树纬,李述文.有机制备化学手册:中卷.北京:化学工业出版社,1978:203.

于反应瓶中加入500 mL水,慢慢加入浓硫酸100 mL。搅拌下慢慢加入新蒸馏的苯胺(2)23 g(0.25 mol),冰盐浴冷至0℃。慢慢滴加30 g重铬酸钠溶于75 mL水配成的溶液。控制滴加速度,以反应液温度不超过5℃为宜。加完后继续搅拌反应15 min。冰箱中放置过夜。次日,按照上述条件,再加入重铬酸钠49 g溶于120 mL水配成的溶液,加完后继续搅拌反应30 min。抽滤得粗品。

滤液用乙醚提取,乙醚层回收乙醚后,与上述粗品合并,而后进行水蒸气蒸馏。直至无油状物馏出。将馏出液冰浴中冷却,析出黄色针状结晶。抽滤,干燥,得对苯醌(1)14 g,mp 116℃,收率50%。

【用途】 抗癌药盐酸安柔比星(Amrubicin hydrochloride)、利胆药曲匹布通(Trepibutone)等的中间体。

3,4-二甲氧基苯甲腈

C 9 H 9 NO 2 ,163.18

【英文名】 3,4-Dimethoxybenzonitrile

【性状】 白色结晶。mp 68~70℃。

【制法】 Yamazaki S.Synth Commun,1997,27(19):3559.

于安有磁力搅拌、温度计的反应瓶中,加入3,4-二甲氧基苄胺(2)500 mg(3 mmol),乙醇10 mL,搅拌下加入次氯酸钠溶液3.6 mL(1.85 mol/L,6.6 mmol),室温搅拌反应15 min,反应放热。反应完后倒入50 mL水中,二氯甲烷提取3次。合并有机层,饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥。蒸出溶剂,得黄色液体。过硅胶柱纯化,二氯甲烷洗脱,得白色结晶(1)472 mg,收率97%。

【用途】 胃肠促动力药伊托必利(Itopride)中间体。 RqQygXlkVMZL7fKrjVt0NJd6sc0k57ulnWlbEXuZz0RNORRTwEfAH/5MLr/dObN3

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