2-溴-3-硝基甲酸的制备_凯茵工业添加剂

背景及概述^[1][2]

吩嗪-1-羧酸是交通大学通过生物发酵法制得的广谱农作物病原真菌抑制剂，是抗瓜果蔬菜和农作物病虫害农药制剂的活性成分，水稻纹枯病的农药制剂的活性成分。此类物质能广谱抑制各种农作物病原真菌，比 如对黄瓜和西瓜的枯萎病、甜瓜的蔓枯病、水稻纹枯病、辣椒的根腐病等病害有非常好的防 治作用。

有报道由3-硝基胺经乙酰基保护、硝化、去保护、重氮化、氰化、与胺偶联，关环、氰基水解制得吩嗪-1-羧酸。此法反应步骤长，硝化选择性不高，且需用剧毒品氰化钠。还有报道由生物发酵法开发的生物农药“申嗪霉素”，其主要成分为吩嗪-1- 羧酸。

一方面生物发酵法制备吩嗪-1-羧酸面临设备投资大，生产效率低，成本高等问题， 此外现有的合成方法存在原料不易得、反应步骤过长、选择性和收率低等问题；因此寻求一条高效的合成路线就成为本发明需要解决的技术问题。

2-溴-3-硝基甲酸，白色至黄色粉末或晶体，可作为合成吩嗪-1-羧酸的中间体，有报道由胺和2-溴-3-硝基甲酸经Jourdan-Ullmann反应得到取代二胺，再关环得到吩嗪-1-羧酸。此法所用原料2-溴-3硝基甲酸价格昂贵不易得。

应用^[1]

2-溴-3-硝基甲酸可作为医药中间体使用，如制备吩嗪-1-羧酸，天然产物吩嗪-1-羧酸（PCA）作为重要的微生物代谢产物，在假单胞菌属（Pseudomonads）和链霉菌属（Streptomycetes）等微生物分泌物中广泛存在，具有医用抗肺癌活性及抗水稻纹枯病、西瓜枯萎病、辣椒疫病、小麦全蚀病、西瓜炭疽病和油菜菌核病等病原菌的广谱性农用抗菌活性，对人畜和环境无害，并具有独特的化学结构，是研发绿色农药的理想化合物。

有研究开发了一种制备吩嗪-1-羧酸的方法，采用以下步骤：胺与水合氯醛和羟胺反应产生α-肟基乙酰胺，然后用浓处理得到靛红，靛红与双氧水反应得到2-氨基-3硝基甲酸，然后经Sandmeyer反应制得2-溴-3硝基甲酸；制备得到的2-溴-3硝基甲酸与胺经Jourdan-Ullmann反应得到取代二胺， 再关环即制备得到吩嗪-1-羧酸。

所述的α-肟基乙酰胺采用以下步骤制备得到：将水合氯醛、盐酸羟胺、无水钠按重量比为20-30∶60-80∶20-30混合并溶于水中，加热到65℃，向其中加入2-硝基胺的悬浊液，2-硝基胺与水合氯醛的重量比为20- 30∶20-30，保温反应20h后降温至5-8℃，保温2h，过滤得到黄色固体即为α-肟基乙酰胺。制备得到的α-肟基乙酰胺与浓按质量比为20-30∶120-140混合，加热至90 ℃反应2h，得到的反应液置于冰水中，控制温度为5℃淬灭反应2h，制备得到靛红。

向制备得到的靛红中滴加氢氧化钠溶液并搅拌，于冰水浴冷却至2℃，滴加30wt％ 双氧水，靛红与双氧水的质量比为20-30∶7-10，控制温度不超过8℃，滴加结束后，自然升温 至20℃，搅拌15h，过滤后将调节滤液的pH至2，再利用萃取，得到2-氨基-3硝基甲酸。

所述的吩嗪-1-羧酸采用以下步骤制备得到：a、将2-溴-3-硝基甲酸在DMF中搅拌溶解，然后加入碳酸钾及胺，2-溴-3-硝基 甲酸、碳酸钾及胺的质量比为80-100∶250-260∶80-100，加热到90℃，保温反应6-18h， 减压蒸除DMF，加入水后用氯仿萃取一次。水相调节pH值为3，析出的产品于5℃保温2h，过滤 干燥，得到2-胺基3-硝基甲酸；b、向2-胺基3-硝基甲酸的乙醇(200g)溶液中加入硼氢化钠加热回流，回流2h 后补加硼氢化钠，重复反应至回流20h，回收乙醇。

加入水及活性炭回流脱色。过滤后滤液调 节pH值为2，析出的固体于5℃保温2h，过滤干燥后进行重结晶，制备得到吩嗪-1-羧酸。作为优选的实施方式，步骤a在保温反应过程中还可以补加入胺。制备得到的吩嗪-1-羧酸还可以经衍生化得到吩嗪-1-羧酸衍生物。

制备 ^[1]

2-溴-3硝基甲酸采用以下方法制备得到：

a、将浓在冰水浴冷却至15℃，分多次加入亚硝酸，浓与亚硝酸的质量比为700-750∶50-60，加入亚硝酸时控制温度不超过35℃，然后加热到70℃，使固体全部溶解，再降温至8℃，加入2-氨基-3-硝基甲酸的冰醋酸溶液，浓与2-氨基-3-硝基甲酸的 质量比为700-750∶100，控制温度不超过18℃，加入完毕后，升温至40℃保温2h，形成重氮盐；

b、将溴化亚铜与40wt％的氢溴酸溶液按质量比为150-180∶1200-1300在冰水浴冷却至4℃，加入步骤a制备得到的重氮盐，加入重氮盐时控制温度不超过10℃，然后去冰水浴，搅拌1h后加热到70-80℃，保温反应2h，将反应液倒入到冰水中，析出产品，5℃保温2h，过滤干燥得到2-溴-3硝基甲酸。

（R1=H）

主要参考资料

[1] CN201410045805.8 一种制备吩嗪-1-羧酸的方法

[2] 吴清来, 徐志红, 李俊凯. 吩嗪-1-羧酸及其类似物的合成研究进展[J]. 农药学学报, 2016, 18(6): 669-675.