吲哚类化合物是自然界中分布最广的杂环化合物,作为医药、农药、染料和其它精细化工产品的中间体,其应用越来越广。4-硝基吲哚、5-溴吲哚和6-甲氧基吲哚是吲哚类化合物中三个重要的化合物,国内还没有关于对此三个化合物合成路线的文献报道。本文设计了4-硝基吲哚、5-溴吲哚和6-甲氧基吲哚的前体4-甲氧基-2-硝基甲苯的合成路线、研究了反应的工艺条件及机理。选择以2-甲基-3-硝基苯胺为起始原料,经缩合和关环反应生成4-硝基吲哚。首先研究了各个因素的影响,得出最优的工艺条件为:2-甲基-3-硝基苯胺与原甲酸三乙酯(n(2-甲基-3-硝基苯胺)/n(原甲酸三乙酯)= 1:1.3)在120℃及对甲苯磺酸催化下,反应1.5 hr生成N-(2-甲基-3-硝基苯基)乙氧基甲亚胺,熔点50-56℃,摩尔收率82.58%;经正己烷重结晶,熔点56-58℃,重结晶收率93.2%。N-(2-甲基-3-硝基苯基)乙氧基甲亚胺与草酸二乙酯及乙醇钾(n(N-(2-甲基-3-硝基苯基)乙氧基甲亚胺)/n(草酸二乙酯及乙醇钾)=1:1.15)在35℃,反应2.5 hr生成4-硝基吲哚,熔点160-175℃,摩尔收率98.9%;经水-乙酸重结晶,熔点180-190℃,重结晶收率65.13%;真空升华,熔点198-202℃,升华收率62.5%。反应总收率30.98%,产品经红外与核磁确认。其次研究了N-(2-甲基-3-硝基苯基)乙氧基甲亚胺的反应机理和化学反应动力学,验证了推导的反应历程,得出了反应速率方程:-dCA/dt=kCA2CB3。选择以吲哚为起始原料,经过三步反应生成5-溴吲哚。研究了影响反应的主要因素,得出最优的工艺条件为:在80ml水中,pH=4,0.1mol吲哚与亚硫酸氢钠在30℃,反应20hr生成2-磺酸钠吲哚啉,摩尔收率96.4%;2-磺酸钠吲哚啉与乙酸酐(n(2-磺酸钠吲哚啉)/n(乙酸酐)=1:15)在70℃,反应2hr生成N-乙酰基-2-磺酸钠吲哚啉,摩尔收率81.97%;N-乙酰基-2-磺酸钠吲哚啉与溴素(n(N-乙酰基-2-磺酸钠吲哚啉)/n(溴素)=1:1.1)在5℃以下反应生成5-溴吲哚,熔点86-90℃,摩尔收率91.21%;经环己烷重结晶,熔点90-92℃,重结晶收率82.2%。反应总收率59.25%,产品经红外和核磁确认。该工艺具有操作简单、原料易得、条件温和以及适合工业化生产等优点。选择以对甲苯胺为起始原料,经过硝化、重氮化和水解生成间硝基对甲苯酚,然后甲基化得到4-甲氧基-2-硝基甲苯。研究了影响反应的主要因素,得出最优的工艺条件为:在5℃以下以发烟硝酸作硝化剂硝化对甲苯胺,反应3hr,硝化的摩尔收率78.12%;在60%硫酸溶液中,硝化产品与亚硝酸钠溶液(n(间硝基对甲苯胺硫酸盐)/n(亚硝酸钠)=1:1.1)在5℃以下重氮化;间硝基对甲苯胺重氮盐在120℃分解,真空分馏得到间硝基对甲苯酚,熔点70-74℃,摩尔收率15.63%;经四氯化碳重结晶,熔点75-76℃,重结晶收率80%;硝化、重氮化、分解和重结晶总收率9.77%;以碳酸钾为缚酸剂,反应前一次性加入,25℃时在间硝基对甲苯酚溶液中滴加硫酸二甲酯,反应2hr生成4-甲氧基-2-硝基甲苯,摩尔收率91.05%。