5-硝基水杨醛合成方法的研究进展

艾小康 周丹

（怀化学院化学与化学工程系，湖南 怀化418008）

5-硝基水杨醛合成方法的研究进展

艾小康 周丹

（怀化学院化学与化学工程系，湖南 怀化418008）

本文综述了5-硝基水杨醛的合成方法，如Duff反应法，金属离子催化法、硝化法等，综述了它们的优缺点，对Reimer-Tiemman反应法、硝化法存在的不足之处列举了一些改进办法，并对今后研究方向进行了展望。

5-硝基水杨醛 Duff反应 Sommelet反应 金属离子催化法 Reimer-Tiemman反应

随着5-硝基水杨醛及其衍生物的催化、杀菌、抗肿瘤等生物活性被发现以来，对其的研究和报道越来越多。但某些希夫碱具有水溶性差、产率低的缺点，而溶解度研究表明，在水杨醛的5位上引入硝基可有效地增大其溶解性，可提高药效[1]。此外，水杨醛在3,5位存在吸电子取代基时有利于底物与催化剂配位，提高产率[2，3]。目前，合成5—硝基水杨醛的方法大致分为两大类：甲酰化合成法和硝化合成法。

1 5-硝基水杨醛甲酰化合成法

1.1 改进的Duff反应法[4]

Duff反应，又称“六亚甲基四胺甲酰化反应”，是酚类化合物与六亚甲基四胺（乌洛托品）在催化剂作用下反应, 然后经无机酸处理在羟基的邻位引入一个甲酰基的方法。YujiSuzuki 等人[5]对Duff 反应进行了改进, 通过改变酸性介质, 与对硝基酚和六亚甲基四胺在一定温度和时间下反应, 高收率地得到5-硝基水杨醛。基本操作过程为对硝基苯酚、六亚甲基四胺和75%的多聚磷酸，搅拌并加热一定时间，加冷水搅拌冷却，抽滤，干燥得粗品。加入稀碱溶解，结晶，抽滤，得5-硝基水杨醛的钠盐，重结晶，稀盐酸酸化，去沉淀，水洗，干燥即得成品。反应式如下：

此方法具有反应时间长的特点，但反应简便、快速，且产品纯度较高，因而应用广泛, 是有机合成反应中最重要的反应之一。

1.2 Sommelet 反应法[6,7]

3-硝基-6-羟基氯甲基苯在六亚甲基四胺作用下发生Sommelet反应，制备了5-硝基水杨醛的方法，产率达57%。反应式如下：

此方法的特点是以醋酸为溶剂进行水解时, 加热时间控制在1 h 收率最佳, 加热时间不足或太长都会降低收率。该合成方法副反应相对比较复杂,不是理想的合成路线。

1.3 金属离子催化反应法[8]

金属离子催化甲酰法是以对硝基苯酚为原料，甲醛做甲酰化试剂，应用MgC12为催化剂，三乙胺为缚酸剂，使对硝基苯酚与甲醛进行定向邻位甲酰化的方法。用此方法制备5-硝基水杨醛，产率为12% 。反应式如下：1.4 Reimer-Tiemman反应法[9]

Reimer-Tiemman法是合成水杨醛的一种经典方法。该方法合成5-硝基水杨醛的基本过程是以对硝基苯酚和氯仿为原料, 在NaOH的水溶液中，氯仿首先转化为二氯卡宾, 与对硝基苯酚钠发生加成反应生成苄叉二氯, 然后迅速水解为醛, 再用盐酸酸化得到5-硝基水杨醛。实际上, 该方法是合成水杨醛的一条较早的工艺路线, 用于合成5-硝基水杨醛时收率仅为3%。反应过程如下:

Reimer-Tiemma.合成法的优点是操作简单，原料易得,但是产率较低、焦油生成量多，需氯仿过量，未反应的原料不易回收。为提高产率，可对Reimer-Tiemman合成法进行以下三个方面的改进[10]。

（1）使用对Reimer-Tiemman反应有催化效果的相转移催化剂。如季按盐、叔胺、表面活性剂等，可以加速反应，减少副反应产物。

（2）改变反应的溶剂，以醇或芳烃替代水为溶剂，可提高羟基苯甲醛的收率，减少焦油的产生。

（3）联合相转移催化和微波技术使Reimer-Tiemman反应易于在室温下进行，可缩短反应时间，提高收率。

2 5-硝基水杨醛硝化合成法

硝化法是最直接、经典的合成5-硝基水杨醛的方法，传统的硝化合成法存在废酸和异构体，分离提纯困难，且易污染环境，不适应绿色化学剂和环境保护的要求。张维庆等人[11]研究表明用混酸(浓硫酸+浓硝酸)代替发烟硝酸合成5-硝基水杨醛，反应的程度得以提高，且混酸的蒸汽压很低，不易发烟，安全性高，硝化能力较发烟硝酸强。当浓硝酸与浓硫酸物质的量比为1:2.5时，在合适的温度和时间下反应，5-硝基水杨醛的收率可达56.5%。基本操作过程为水杨醛和冰醋酸作为原料，以混酸作为硝化体系，搅拌，升温，冰水浴，得硝化产物（3-硝基水杨醛和5-硝基水杨醛的混合物），抽滤，干燥，分离纯化，可得5-硝基水杨醛。反应式如下：

此方法仍存在产率低、选择性差的问题，而且产生大量废酸液，导致环境污染。因而有待寻找高效、绿色的水杨醛硝化方法。吴锦明等人[12]研究表明将腐蚀性小、酸性更强的杂多酸H6PMo9V3O40负载于硅胶，制成硅胶负载型H6PMo9V3O40催化剂，用于催化苯酚硝化反应。该方法的最佳条件为： m( 水杨醛) ∶m( 质量分数65%硝酸) ∶m( 负载量20%H6PMo9V3O40/SiO2) = 2.44∶ 3. 00∶ 3. 00，以石油醚为溶剂，45 ℃反应2. 5 h，水杨醛的转化率约为100%，5-硝基水杨醛的选择性大于96%。该方法不但能够显著提高转化率和选择性，而且催化剂、溶剂均能回收重复使用，不产生三废，符合清洁生产的要求。

3.展望

目前合成5-硝基水杨醛的方法中，硝化法具有快速直接的特点，然而硝化过程中生成异构体，给后期分离带来困难，用甲酰化法制备5-硝基水杨醛可以有效避免异构体的生成，减少了产物后处理的麻烦，但存在甲酰化产率不高的缺点。由此可见，提高硝化法的硝化效率及选择性、增强甲酰化反应的效率是今后研究所要考虑的重要因素。此外，为适应绿色化学试剂和环境保护的要求，于环境有益的合成方法，如本文中论述的利用硅胶负载型H6PMo9V3O40催化剂催化硝化反应，改进Vilsmeier法等，都将是探索和研究方向。

[1](Mrs)Sudha Goyal. Fungicidal studies of manganese( II ), iron(III),cobalt( II) and copper( II)complexes of schiff bases derived from some sulpha drugs[J]. J Indian Chem Soc, 1989,66(7):477-479.

[2]孙伟，夏春谷等.手性Salen-Co(II)配合物不对称催化苯乙酮硼氢化反应研究[J].化学学报，2001, 59(6):976-978.

[3]彭云贵，冯小明等.手性Salen-Co(II)配合物催化2-苯基环己酮的不对称反应研究[J]. 高等学校化学学报, 2001, 2: 223-227.

[4]张维庆,邹亮华,周诗彪等.改进Duff 反应合成5-硝基水杨醛[J].化工时刊,2006,12(20):37-39

[5]Yuj i Suzuki, Hiroshi Takahashi. Chem Pharm. Bull. 1983, 31( 5) : 1751-1753

[6]王伯英，乌锡康.有机人名反应集[M].化学工业出版社，1984, 428-431

[7]唐有根，成本诚，胡天觉.应用Sommelet反应制备水杨醛[[J].中南工业大学学报，1995, 26(4): 527-53.

[8]Niini U.Hofslokken,Lars.Convenient for the ortho-formylation of phenols[J]. Acta Chem. Scan, 1999, 53: 258-262.

[9]Ju-Hua Xu, Yu- Liang Li, Dao Zhu. Syntheisi of a new spiropyra beased on [ 60]fullerene unit [ J]. Synthet ic Communicat ions,2002, 31( 11) :1647～ 1652.

[10]A M Fahmy, S A Mahgoub. Photoformylation of phenols[J]. Indian Journal of Chemistry,1984. 23B:474-475.

[11]张维庆，王景炳, 周诗彪等.5-硝基水杨醛硝化法的改进[J].湖南文理学院学报（自然科学版），2006,1(18):31-32.

[12]吴锦明，汤艳峰，沈爱宝. 硅胶负载H6PMo9V3O40催化合成5-硝基水杨醛[J].应用化学，2012,5(29):545-550.

Reviews on the Synthetic Methods of 5-Nitrosalicylaladhyde

Ai Xiaokang ZhouDan
( Department of Chemistry and Chemical Engineering, Huaihua University , Huaihua , Hunan 418008)

The synthetic methods of 5-nitrosalicylaladhyde, such as Duff reaction, Sommelet reaction,metal ion catalysis reaction, Reimer-Tiemman reaction, nitrifying,et cetera are reviewed. The advantages and disadvantages of them are summarized. The improving measures of the insufficiencies in nitration and Reimer-Tiemman reaction is listed,and future research is prospected.

5-Nitrosalicylaladhyde; Duff reaction; Sommelet reaction; Metal ion catalysis reaction; Reimer-Tiemman reaction

TQ245.6

A

T1672-8114(2013)06-005-03

艾小康（ 1973- ），男，湖南邵阳人，博士，讲师，主要从事有机功能材料及功能配合物的研究