4-硝基邻苯二甲腈的合成及应用

背景及概述

4-硝基邻苯二甲腈作为一种中间体，广泛应用于医药、新材料等领域，特别是用于制备酞菁类化合物，而酞菁化合物被喻为二十一世纪的新型材料。

制备

传统制备4-硝基邻苯二甲腈的合成路线操作繁琐[1]，反应温度高，同时所使用的原料价格贵，所得产物纯度低。本研究采用邻苯二甲酸酐为原料，经酰化、硝化、氨解、缩合得到产物，如图1反应条件温和，后处理方便，易于提纯，产率有明显提高，易于实现工业化。本研究详细讨论了反应条件对产率的影响。

图1 4-硝基邻苯二甲腈的反应路线图

实验操作：

邻苯二甲酰亚胺的合成

将25 g邻苯二甲酸酐(0．17mol)，12 g尿素(0．20 mol)分别用研钵研细，混合均匀，迅速加入到已经预热至150 ℃的烧瓶中反应10～15 min后，反应物体积突然变大；停止反应，迅速加入150 mL水，析出白色细针状晶体，真空抽滤，水洗，干燥得白色晶体。

4-硝基邻苯二甲酰亚胺的合成

在250 mL的三颈烧瓶中加入一定量的浓硫酸和浓硝酸的混合酸，冷却后将10 g邻苯二甲酰亚胺缓慢加入，室温下反应3 h，得到黄色清澈液体，停止搅拌，静置，将反应液倒入盛有450 g碎冰的烧杯中，保持温度低于20℃，得到乳黄色的悬浊液，过滤，得粗产品，用2000 mL的95％的乙醇重结晶，干燥得黄色片状晶体。

4-硝基邻苯二甲酰胺的合成

在一只三颈烧瓶中加入10 g 4-硝基邻苯二甲酰亚胺。在电磁搅拌下加入120 mL浓氨水，固体原料迅速由片状变为粉末状，室温反应8-9 h后过滤，真空干燥，得到白色粉末状固体。

4-硝基邻苯二甲腈的合成

在常温下，将20 mL的氯化亚砜滴加到N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，再缓慢加入10 94-硝基邻苯二甲酰胺，固体逐渐溶解，至透明。升温至60℃反应一段时间，然后冷却至室温，边搅拌边倒入200 mL左右的碎冰中，抽滤，得微黄色固体，用无水乙醇重结晶，得浅黄色针状晶体。

参考文献

[1] Peng, Xinhua; Fukui, Naoyuki; Mizuta, Masayuki; Suzuki, Hitomi. Organic and Biomolecular Chemistry, 2003 , vol. 1, # 13 p. 2326 - 2335