552-16-9/鄰硝基苯甲酸的合成路徑及應用領域

背景及概述^[1]

鄰硝基苯甲酸是一種含有羧基的硝基苯化合物，化學性質較穩定，可被還原，分子中的硝基可被還原，生成鄰氨基苯甲酸。分子中的羧酸根賦予其有機酸的常見性質。鄰硝基苯甲酸受高熱分解，具有可燃性，燃燒時生成有毒的氮氧化物，是有機合成和制備染料、醫藥、顏料、香料、潤滑脂和潤滑油的抗氧劑和金屬防銹劑等重要中間體。

生態學數據^[1]

鄰硝基苯甲酸對環境有危害，對水體和大氣可造成污染，有機酸易在大氣化學和大氣物理變化中形成酸雨。因而當PH值降到 5以下時，會給動、植物造成嚴重危害，魚的繁殖和發育會受到嚴重影響，流域土壤和水體底泥中的金屬可被溶解進入水中毒害魚類。水體酸化還會導致水生生物的組成結構發生變化，耐酸的藻類、真菌增多，而有根植物、細菌和脊椎動物減少，有機物的分解率降低。酸化后會嚴重導致湖泊、河流中魚類減少或死亡。

合成方法^[2][3][4]

合成路徑1：

以鄰硝基甲苯為起始原料，經氧化制備而成。在高壓反應釜中，加入甲醇溶劑、鄰硝基甲苯、催化劑MnO₄/RuO₄，充分攪拌下通入氧氣，在100~150℃，0.1-2MPa下反應5-15小時，反應結束后，冷卻至室溫，釋放壓力，過濾催化劑，用乙醚-水萃取，水洗有機相，蒸餾回收溶劑，得到鄰硝基苯甲酸，收率為89.1%，純度為96%以上。過濾后的催化劑可以循環使用。反應路線如下。

合成路徑2：

以鄰硝基甲苯為原料，以乙腈、DMF、乙醇或含乙醇10%~95%體積的乙醇水溶液為溶劑，選用1~230 ppm具有下圖式（I）、式（II）或式（III）結構的金屬卟啉為催化劑，在0.3~2 mol/L氫氧化鈉溶液中，通入0~0.8 MPa的氧氣，在微波反應溫度為60~170 ℃，微波合成功率為0~85 W的條件下，反應2~60 min，得到鄰硝基苯甲酸。與普通方法相比，該方法由于采用微波合成鄰硝基苯甲酸，使反應壓力從現有的0.8~3MPa降低到0~0.8MPa，不僅降低了反應所需的能耗，也大大增加了反應的安全性。此外，該方法使反應時間從現有的2~12h降低到2~60min，反應時間大大縮短，顯著降低了合成成本。

合成路徑3：

以鄰硝基甲苯為起始原料，季銨鹽A-1為相轉移催化劑，催化KMnO₄氧化鄰硝基甲苯合成鄰硝基苯甲酸，適宜的反應條件為：反應溫度95℃，時間3h，季銨鹽A-1的量為反應底物ONT的5%。KmnO₄與ONT的量之比為2.5:1，在反應體系為中性時，獲得最佳氧化效果，產物收率最高達到95%。

應用領域^[5][6][7]

1.有機合成原料

鄰硝基苯甲酸是常見的有機合成原料，可用來合成鄰硝基苯甲醛，鄰硝基苯甲醛是合成抗心絞痛藥物硝基吡啶的重要中間體，將硝基還原成氨基后成為鄰氨基苯甲醛，是合成喹啉環類藥物的中間體。以鄰硝基苯甲酸為原料，經咪唑啉還原水解得到鄰硝基苯甲醛，該工藝簡單，條件溫和。合成路線如下圖。

2.藥物合成原料

鄰硝基苯甲酸可用來合成西維來司鈉，西維來司鈉是全球首個治療伴有全身炎癥反應綜合癥的急性肺損傷藥物，它是一種彈性蛋白抑制劑，能選擇性地抑制中性粒細胞釋放彈性蛋白酶，治療急性肺損傷。由鄰硝基苯甲酸合成西維來司鈉的反應路徑如下圖所示。

以甘氨酸卞酯對甲苯磺酸鹽、對羥基苯磺酸、特戊酰氯和鄰硝基苯甲酸為主要原料，首先利用鄰硝基苯甲酸與二氯亞砜反應合成鄰硝基苯甲酰氯，再與甘氨酸卞酯對甲苯磺酸鹽共同制備鄰硝基苯甲酰甘氨酸卞酯，氨基還原后得到鄰氨基苯甲酰胺甘氨酸卞酯，再與由對羥基苯磺酸得到的對-特戊酰氧基苯磺酰氯反應得到N-[O-(對-特戊酰氧基苯磺酰胺基)苯甲酰]甘氨酸芐酯，還原，堿化后即得西維來司鈉。

3.用作稀土配合物的配體分子

鄰硝基苯甲酸中的羧酸根可與稀土元素形成配合物，具有很多特殊的結構和發光特性，可用于萃取分離、殺菌劑、發光及功能材料等方面。將鄰硝基苯甲酸與硝酸釹分別用乙醇-水混合溶劑溶解，混合后加入氨水調節pH，得到淡紫色沉淀，將沉淀加入DMF溶液中，3d后得到配合物[Nd(o-NO₂-C₆H₄COO)₃(DMF)₂]₂晶體，其分子結構如下圖所示。

釹配合物[Nd(o-NO₂-C₆H₄COO)₃(DMF)₂]₂晶體屬于三斜晶系，每個Nd（III）被四個鄰硝基苯甲酸根橋聯，配位數為8，配位原子分別來自5個鄰硝基苯甲酸羧酸根的6個氧原子和2個DMF的羰基氧原子。配合物中的氫鍵和π-π堆積作用使其成為三維立體結構。該配合物還具有光致發光現象，具有很好的熒光性能。Nd（III）離子本身發光強度較弱，只有在形成配合物并在紫外光的激發下，才能產生較強的熒光。其發光性能主要來自晶體中的鄰硝基苯甲酸配體，該配體具有剛性結構且含有氮、氧等原子，是理想的發光結構。

主要參考資料

[1]鄰硝基苯甲酸，化工空間

[2]王曉偉，催化氧化鄰硝基甲苯制備鄰硝基苯甲酸的方法，CN 201410459437，申請日2014-09-10

[3]佘遠斌，李靜，孫志成，微波合成鄰硝基苯甲酸的方法，CN 201110028026，申請日2011-01-26

[4]李樹華, 李曉如, 陳帥華. 季銨鹽 A—1 催化合成鄰硝基苯甲酸[J]. 中南工業大學學報, 2001, 32(4): 379-381.

[5]金欣, 賈衛民. 鄰氨基苯甲酸甲酯合成新工藝研究[J]. 香料香精化妝品, 2007, 2007(3): 5-6.

[6]劉志臣, 王德才, 江建, 等. 西維來司鈉的合成研究[D]. , 2005.

[7]趙麗芳, 陳亞芍. 稀土配合物 [Nd (o-NO2-C6H4COO) 3 (DMF) 2] 2 的合成及其晶體結構[D]. , 2007.