一种单氰基取代的多羧酸有机配体及其制备方法技术

本发明专利技术属于有机化工合成技术领域，提供了一种单氰基取代的多羧酸有机配体及其制备方法。单氰基取代的多羧酸有机配体的化学名称为2-氰基-4,4'-联苯二甲酸，制备方法包括：以联苯二甲酸二甲酯为原料，经过硝化反应得到2-硝基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯；采用2-硝基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯经过还原反应得到2-氨基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯；采用2-氨基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯经过重氮化反应后再经过碘化反应，得到2-碘-4,4'-联苯二甲酸二甲酯；采用2-碘-4,4'-联苯二甲酸二甲酯经过氰化反应得到2-氰基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯；采用2-氰基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯经过水解得到2-氰基-4,4'-联苯二甲酸。该合成路线简单，制备得到的2-氰基-4,4'-联苯二甲酸能够用于合成金属有机骨架材料。机骨架材料。机骨架材料。

【技术实现步骤摘要】
一种单氰基取代的多羧酸有机配体及其制备方法


[0001]本专利技术属于有机化工合成
，具体涉及一种单氰基取代的多羧酸有机配体及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，功能化的金属有机骨架材料(MOFs)因为有特定的官能团，在气体吸附、重金属离子吸附等方面有着独特的应用引起了人们极大的关注。在有机配体上直接合成出目标官能团，并进一步合成功能化有机金属骨架材料也一直是科研工作者关注的热点。鉴于金属有机骨架材料固有的较大的比表面积与多孔性，把含有氰基的官能团直接引入到有机配体中，进而可以得到氰基功能化的金属有机骨架材料，该材料在气体吸附和重金属离子吸附方面有着较好的应用。MOFs材料的合成离不开有机配体，如何合成氰基功能化的多羧酸有机配体迫在眉睫。通过查阅大量文献，发现迄今为止没有合成出2-氰基-4,4'-联苯二甲酸这种含有氰基的多羧酸配体，本专利技术设计了一条可行的路线并成功得到该羧酸配体。

技术实现思路

[0003]本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种单氰基取代的多羧酸有机配体及其制备方法。
[0004]本专利技术提供了一种单氰基取代的多羧酸有机配体，其化学名称为-氰基-4,4'-联苯二甲酸，结构式如下：
[0005]本专利技术还提供了一种单氰基取代的多羧酸有机配体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，以联苯二甲酸二甲酯为原料，经过硝化反应得到2-硝基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯；步骤2，采用2-硝基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯经过还原反应得到2-氨基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯；步骤3，采用2-氨基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯经过重氮化反应后再经过碘化反应，得到2-碘-4,4'-联苯二甲酸二甲酯；步骤4，采用2-碘-4,4'-联苯二甲酸二甲酯经过氰化反应得到2-氰基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯；步骤5，采用2-氰基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯经过水解得到2-氰基-4,4'-联苯二甲酸。
[0006]在本专利技术提供的单氰基取代的多羧酸有机配体的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，硝化反应中的硝化剂为硝酸。
[0007]在本专利技术提供的单氰基取代的多羧酸有机配体的制备方法中，还可以具有这样的
特征：其中，步骤2中，还原反应中的还原剂为锡。
[0008]在本专利技术提供的单氰基取代的多羧酸有机配体的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤3中，碘化反应中的碘化剂为碘化钾或碘化钠。
[0009]在本专利技术提供的单氰基取代的多羧酸有机配体的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤4中，氰化反应中的氰化剂为氰化亚铜。
[0010]在本专利技术提供的单氰基取代的多羧酸有机配体的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤4中，采用氰化亚铜与2-碘-4,4'-联苯二甲酸二甲酯通过微波反应得到2-氰基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯。
[0011]本专利技术还提供了一种单氰基取代的多羧酸有机配体在制备金属骨架材料中的应用。
[0012]专利技术的作用与效果
[0013]本专利技术以联苯二甲酸二甲酯为原料，经过硝化反应、还原反应、重氮化反应、碘化反应、氰化反应及水解反应得到单氰基取代的多羧酸有机配体即2-氰基-4,4'-联苯二甲酸。本专利技术提供的合成路线反应简单，普遍适用，通过氰基的引入，使得以后用该法合成金属有机骨架材料的种类得到丰富。
[0014]另外，每一步反应收率都很高，水解反应的产率高达97％。
[0015]此外，反应条件温和，所需温度为0℃～100℃，反应不需要无水无氧，操作十分方便，分离提纯只需层析分离纯化或抽滤洗涤即可，简单易行。
[0016]此外，所采用的原料与溶剂价格便宜，易于得到，均为分析纯，且不需要任何后处理即可使用。
[0017]另外，利用本专利技术合成出来的2-氰基-4,4'-联苯二甲酸，可以进一步合成出氰基功能化的金属有机骨架材料。而该材料有着较大的比表面积和孔径，在气体吸附方面有着很大的应用，并且该材料的氰基官能团可以通过后合成修饰法进一步反应，形成其他功能化的金属有机骨架材料。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的实施例中化合物a的核磁氢谱；
[0019]图2是本专利技术的实施例中化合物b的核磁氢谱；
[0020]图3是本专利技术的实施例中化合物c的核磁氢谱；
[0021]图4是本专利技术的实施例中化合物d的核磁氢谱；
[0022]图5是本专利技术的实施例中化合物L的核磁氢谱；以及
[0023]图6是本专利技术的实施例中化合物L的核磁碳谱。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本专利技术一种单氰基取代的多羧酸有机配体及其制备方法作具体阐述。
[0025]本专利技术的实施例中所采用的原料与溶剂均为分析纯，通过一般商业途径购买可以得到。
[0026]本专利技术中的实施例中实验室配制的混酸为950μL～1500μL浓度为50％～70％的浓
硝酸与1mL～10mL的浓硫酸混合而成。
[0027]本专利技术提供的单氰基取代的多羧酸有机配体即2-氰基-4,4'-联苯二甲酸的合成路线如下：
[0028][0029]<实施例>
[0030]本实施例具体阐述2-氰基-4,4'-联苯二甲酸的合成过程。
[0031]步骤1，以联苯二甲酸二甲酯为原料，经过硝化反应得到2-硝基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯。
[0032]具体操作为：称取4,4'-联苯二甲酸二甲酯(4.00g，14.8mmol)于单口瓶中，加入10mL～100mL浓硫酸，室温搅拌全溶后，置于0℃～10℃水浴中，缓慢的逐滴加入混酸(69％浓硝酸964μL与6mL浓硫酸的混合溶液)，滴加过程中溶液温度应始终低于5℃，并在冰水浴中反应10min～60min，反应结束后倒入200mL～500mL冰水中，析出大量白色固体，用300mL～500mL乙酸乙酯(或二氯甲烷)萃取3次，有机相用300mL～500mL饱和食盐水洗涤至pH为中性，并用无水硫酸镁或无水硫酸钠干燥5min～30min，减压除去有机溶剂，利用硅胶色谱柱层析分离纯化，展开剂为石油醚：乙酸乙酯(10:1)，得到淡黄色粉末2-硝基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯4.18g，即化合物a，产率为89.7％。对得到的化合物a进行核磁检测，检测结果见图1。
[0033]图1是本专利技术的实施例中化合物a的核磁氢谱。
[0034]由图1可知，1H NMR(600MHz,CDCl3)δ8.56(s,1H),8.29(d,J＝8.0Hz,1H),8.12(d,J＝8.4Hz,2H),7.54(d,J＝7.8Hz,1H),7.40(d,J＝8.4Hz,2H),4.00(s,3H),3.95(s,3H).
[0035]H的总数目和理论上合成配体的H的总数目一致，都为13个H,8.56m(1H)的单峰、8.29p本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单氰基取代的多羧酸有机配体，其化学名称为2-氰基-4,4'-联苯二甲酸，结构式如下：2.一种如权利要求1所述的单氰基取代的多羧酸有机配体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，以联苯二甲酸二甲酯为原料，经过硝化反应得到2-硝基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯；步骤2，采用所述2-硝基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯经过还原反应得到2-氨基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯；步骤3，采用所述2-氨基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯经过重氮化反应后再经过碘化反应，得到2-碘-4,4'-联苯二甲酸二甲酯；步骤4，采用所述2-碘-4,4'-联苯二甲酸二甲酯经过氰化反应得到2-氰基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯；步骤5，采用所述2-氰基-4,4'-联苯二甲酸二甲酯经过水解得到2-氰基-4,4'-联苯二甲酸。3.根据权利要求2所述的单氰基取代的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李良春，刘昌伟，张荣华，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：