本發明涉及一種有機碘代化合物的制備方法。

背景技術：

碘代化合物在有機合成中有著重要的作用，由于碘原子具有較強的活性，因此碘代化合物可以發生多種類型的有機反應，是有機合成中的一種重要的中間體。碘代化合物的制備方法有多種，如將醇分子中的羥基用碘分子置換得到碘代化合物、將烯或炔與碘化氫或碘進行加成反應、 用鹵原子互換反應來制備。但這些方法所需反應條件較為苛刻，且對環境造成了一定的污染。

5-碘-1,2,3-苯三甲酸是一種碘代多羧酸芳烴，其中三個羧基具有一定的位阻，具有不同的構象，使其在配位聚合物的合成等方面具有潛在的應用。且碘原子活性較強，可以發生多種有機反應，在醫藥、農藥、有機功能材料等方面具有一定的應用。然而，目前有關5-碘-1,2,3-苯三甲酸的制備方法研究，還沒有文獻報道。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種5-碘-1,2,3-苯三甲酸的制備方法。

本發明所采用的技術方案包括以下步驟：

1）在異丙醇溶劑存在的條件下，將氫氧化鉀和1,2,3-苯三甲酸混合進行反應，反應結束后取固相干燥后與濃硫酸、硝酸鉀混合加熱進行回流反應，反應結束后，冷卻至室溫后，加冰攪拌、用乙醚萃取，再經洗滌、干燥，得到5-硝基-1,2,3-苯三甲酸；

2）在Pd/C催化下，于甲醇和沸水的存在下中，將5-硝基-1,2,3苯三甲酸與氫氣進行反應，將反應生成物冷卻、過濾、洗滌、重結晶，得到5-氨基-1,2,3苯三甲酸；

3）將5-氨基-1,2,3苯三甲酸與濃鹽酸、去離子水混合均勻后，滴加冰的亞硝酸鈉水溶液進行反應，反應結束后加入將冰的KI、 I₂混合溶液，加熱至回流，然后再用亞硫酸氫鈉水溶液去除過量的I₂，經抽濾、洗滌、真空干燥、重結晶，得到5-碘-1,2,3-苯三甲酸。

本發明能夠成功制備出5-碘-1,2,3-苯三甲酸，本工藝反應條件溫和，無需大型輔助設備，且操作簡便，安全性較高，另外反應的產率也比較好，各步驟產率都達70～80％，總產率達40～50％。另外，本發明的方法具有原材料價格適中、低毒、操作相對較安全，適合工業化生產，并具有良好的市場前景和不錯的經濟效益, 5-碘-1,2,3-苯三甲酸可作為有機合成的中間體，在配位聚合物的合成、功能材料、臨床醫藥等方面具有潛在的應用。

進一步地，本發明所述步驟1）中，先將氫氧化鉀、1,2,3-苯三甲酸分別溶于異丙醇中，然后將1,2,3-苯三甲酸的異丙醇懸濁液緩慢加入到含有氫氧化鉀的異丙醇溶液中，攪拌，有沉淀生成，接著經抽濾、洗滌、干燥得到中間產物，取固相干燥后與濃硫酸、硝酸鉀混合加熱進行60℃回流，反應結束后，冷卻至室溫后，加冰攪拌、用乙醚萃取，再經洗滌、干燥，得到5-硝基-1,2,3-苯三甲酸。使用該反應溫度可提高反應速度并得到最佳產率的中間產物5-硝基-1,2,3-苯三甲酸。

所述步驟1）中，所述1,2,3-苯三甲酸和氫氧化鉀的混合質量比為1∶1.6～1.7。使用該用料比可得到最佳產率的中間產物。

所述步驟1）中，先將干燥后的固相與濃硫酸混合攪拌，恒溫60℃油浴加熱，在兩小時內緩慢加入硝酸鉀，攪拌，加熱至120℃進行回流反應。使用該反應溫度可使反應物反應完全，防止副反應的發生。

所述步驟1）中，干燥的固相與濃硫酸、硝酸鉀的混合質量比為1∶10～11∶1.9～2.0。使用該原料比可得到最佳中間產物5-硝基-1,2,3-苯三甲酸的產率。

所述步驟2）中，先將5-硝基-1,2,3苯三甲酸溶于甲醇中，然后加入催化劑Pd/C，加熱至40～50℃后通入氫氣進行反應。將反應生成物冷卻、過濾、洗滌、重結晶，得到5-氨基-1,2,3苯三甲酸。使用該反應溫度可使5-硝基-1,2,3苯三甲酸充分還原，縮短反應時間。

所述步驟2）中，所述5-硝基-1,2,3-苯三甲酸、甲醇和Pd/C的混合質量比為1∶12～13∶0.07～0.10。使用該原料比可得到最佳產率的中間產物5-氨基-1,2,3苯三甲酸。

所述步驟3）中，所述反應的溫度條件為≤0℃。控制在該溫度可減少副反應發生，并使反應物與亞硝酸鈉完全反應。

所述步驟3）中，加熱至80℃回流。使用該反應溫度可提高目標產物的產率，縮短反應時間。

所述步驟3）中，所述5-氨基-1,2,3苯三甲酸、濃鹽酸、亞硝酸鈉、 KI、 I₂和亞硫酸氫鈉的混合質量比為1∶5～6∶0.2～0.3∶0.6～0.7∶0.05～0.06∶0.3～0.4，使用該用料比可得到最佳產率的目標產物5-碘-1,2,3-苯三甲酸。

附圖說明

圖1為5-碘-1,2,3-苯三甲酸的紅外光譜圖。

圖2為5-碘-1,2,3-苯三甲酸分子結構圖。

具體實施方案

一、制備工藝：

下面結合具體實施例對本發明進行詳細描述，需要說明的是，本發明的保護范圍并不僅限于下述實施例。

說明：實驗所涉及原料1,2,3-苯三鉀酸、硝酸鉀、異丙醇、氫氧化鉀、亞硝酸鈉、濃鹽酸、濃硫酸、KI、 I₂、 亞硫酸氫鈉等均為市售。

1、將氫氧化鉀、1,2,3-苯三甲酸分別溶于異丙醇中，攪拌溶解，然后將1,2,3-苯三甲酸的異丙醇懸濁液緩慢加入到含有氫氧化鉀的異丙醇溶液中，攪拌，經抽濾、洗滌、干燥得到中間產物1；接著將中間產物1與濃硫酸混合攪拌，60℃恒溫油浴加熱，然后緩慢加入硝酸鉀，120℃加熱回流，待冷卻至室溫后，加冰攪拌、用乙醚萃取。再經洗滌、干燥得到中間體5-硝基-1,2,3-苯三甲酸（B）。

2、是將5-硝基-1,2,3苯三甲酸（B）溶于甲醇中，然后加入催化劑Pd/C，在40-50℃下通入氫氣，接著用少量沸水溶解，在0~4℃下冷卻，經過濾、洗滌得到中間體5-氨基-1,2,3苯三甲酸（C）。

3、將5-氨基-1,2,3苯三甲酸(C)與濃鹽酸、去離子水混合加熱攪拌，接著逐滴加入冰的亞硝酸鈉溶液，室溫攪拌，然后將冰的KI、 I₂混合溶液加入上述反應液，加熱回流，接著用亞硫酸氫鈉水溶液去除過量的I_2，經抽濾、洗滌、真空干燥、重結晶得到目標產物5-碘-1,2,3-苯三甲酸（D）。

以上工藝的反應式如下：

實施例1：

①合成中間產物1中所用原料1,2,3-苯三甲酸、氫氧化鉀、異丙醇的質量分別為5 g、8.4 g、275g；步驟①合成5-硝基-1,2,3-苯三甲酸（B）所用原料中間產物1、濃硫酸、硝酸鉀、乙醚、去離子水的質量分別為5.5g、55.9g、10.9g 、228.3g、10g。

②中所用原料5-硝基-1,2,3-苯三甲酸（B）、甲醇、催化劑Pd/C、乙醇的質量分別為2.5g、31.7g、0.196g、118.4g。

③中所用原料有5-氨基-1,2,3苯三甲酸（C）、濃鹽酸、亞硝酸鈉、 KI、 I₂、亞硫酸氫鈉，質量分別為6.55g、35.1g、1.69g、4g、0.355g、2g。

實施例2：

①合成中間產物1中所用原料1,2,3-苯三甲酸、氫氧化鉀、異丙醇的質量分別為10g、16.8 g、550g；步驟①合成5-硝基-1,2,3-苯三甲酸（B）所用原料中間產物1、濃硫酸、硝酸鉀、乙醚、去離子水的質量分別為11g、112g、21.8g 、456.6g、20g。

②中所用原料5-硝基-1,2,3-苯三甲酸（B）、甲醇、催化劑Pd/C、乙醇的質量分別為5g、63.4g、0.392g、236.8g。

③中所用原料有5-氨基-1,2,3苯三甲酸（C）、濃鹽酸、亞硝酸鈉、 KI、 I₂、亞硫酸氫鈉，質量分別為13.1g、70.2g、3.38g、8g、0.71g、4g。

實施例3：

①合成中間產物1中所用原料1,2,3-苯三甲酸、氫氧化鉀、異丙醇的質量分別為20g、33.6 g、1100g；步驟①合成5-硝基-1,2,3-苯三甲酸（B）所用原料中間產物1、濃硫酸、硝酸鉀、乙醚、去離子水的質量分別為22g、224g、43.6g 、913.2g、40g。

②中所用原料5-硝基-1,2,3-苯三甲酸（B）、甲醇、催化劑Pd/C、乙醇的質量分別為10g、126.8g、0.784g、473.6g。

③中所用原料有5-氨基-1,2,3苯三甲酸（C）、濃鹽酸、亞硝酸鈉、 KI、 I₂、亞硫酸氫鈉，質量分別為26.2g、140.4g、6.76g、16g、1.42g、8g。

二、產物驗證

圖1是化合物的紅外光譜圖，樣品采用KBr壓片，測量波數范圍4000~400cm^-1。1221cm^-1處為C-O鍵的伸縮振動，1305cm^-1處是羧基上-OH彎曲振動的吸收峰，1465cm^-1 、1578cm^-1 處為苯環骨架振動吸收峰，1736cm^-1處尖峰為羧羰基的伸縮振動峰，3093cm^-1處為羧基上-OH的伸縮振動峰, 3386cm^-1處為水分子上-OH的伸縮振動峰。

化合物晶體結構用單晶X射線衍射儀測定。采用SHELXTL程序進行晶體結構解析，碳、氧原子上的氫原子采用理論加氫，部分溶劑上的氫原子采用Fourier加氫法。對于所有非氫原子都進行各向異性精修。由解析結果作出化合物的晶體結構圖，如圖2所示。

列出5-碘-1,2,3-苯三甲酸晶體學數據見表1：

表1 5-碘-1,2,3-苯三甲酸晶體學數據

計算出化合物的鍵長和鍵角，見表2：

表2 5-碘-1,2,3-苯三甲酸的鍵長[?]和鍵角[°]