對二甲苯是一種重要的化工原料,廣泛用于染料、塑料、藥物及農藥的合成。在本研究中,選擇對二甲苯(p-二甲苯)作為模型底物,以優化硝化反應條件。
混酸制備:將98%濃硫酸用水稀釋至所需濃度后,與97%濃硝酸按特定摩爾比混合,制備硝化所需的混酸溶液。
底物選擇:以p-二甲苯作為硝化反應的模型底物。
反應器配置:混酸和底物通過進料口分別進入連續流微反應器(康寧AFR實驗室反應器,配備2.7 mL微反應器模塊),實現高效的硝化反應(圖2)。
產物分析:有機相從反應混合物中分離后,采用氣相色譜對產物進行定量和定性分析,以評估反應效果。
作者針對該工藝進行了系統研究,重點考察了反應溫度、硫酸/硝酸摩爾比、硫酸濃度及硝酸與p-二甲苯摩爾比等關鍵參數。最終確定的最優工藝條件如下:
為評估該硝化方法的廣泛適用性,作者將反應條件擴展至結構相關化合物的合成,并取得了顯著成果(見表1)。
對位二甲苯硝基衍生物:該化合物是核黃素(維生素B2)和除草劑Dymron等重要化合物的關鍵前體。采用該硝化方法合成,產率高達96.1%,反應停留時間僅為19秒(表1,條目1)。
硝基氯苯:作為偶氮染料和除草劑(如阿拉克氯)的重要中間體,采用相同工藝,在21秒的停留時間內實現了99.4%的高產率(表1,條目2)。
硝基甲苯:廣泛應用于染料和炸藥合成的化學中間體,通過該方法在僅17秒的停留時間內獲得,產率達到98.1%(表1,條目3)。
為進一步驗證該硝化方法的適用性,作者成功合成了化合物5b,這是一種用于合成厄洛替尼(針對非小細胞肺癌 [NSCLC] 和胰腺癌的靶向治療藥物)的關鍵中間體(見圖4)。
在優化條件下(30 °C),以二氯甲烷(DCM)作為溶劑,底物實現了完全轉化,順利合成了5b。該反應停留時間為65秒,產品產率達到99.3%,且產品輸出速率為34 g/h,展現了該方法在醫藥合成領域的高效性和可靠性。
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