CN101121661B - β-酮酯和1,3-丙二酸酯类单氯代化合物的制备方法 - Google Patents
β-酮酯和1,3-丙二酸酯类单氯代化合物的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及各种β-酮酯和1，3-丙二酸酯类单氯代化合物的制备方法，属精细化工产品的制备和应用的技术领域。本发明用二氯海因和乙腈作为合成各种β-酮酯和1，3-丙二酸酯类化合物的α-单氯代产物的反应体系，以在温和的温度和酸的催化下对各种β-酮酯和1，3-丙二酸酯类化合物进行α-单氯代反应并获得了较好的产率。产品纯度较高，一般不需纯化即可直接使用。反应得到的副产物海因可以容易回收，经卤代处理后可以反复循环使用。与传统的氯代试剂(氯气等)相比，1，3-二氯5，5-二甲基海因具有高效、低毒、对设备无腐蚀、不污染环境等优点，符合绿色化学发展的趋势；而且原料价格便宜，本发明有很好的工业应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及各种β-酮酯和1，3-丙二酸酯类单氯代化合物的制备方法，尤其是用1，3-二氯-5，5-二甲基海因在酸催化下和温和的反应条件的一种新颖的α-单氯代方法，属精细化工产品的制备和应用的技术领域。
背景技术
各种β-酮酯和1，3-丙二酸酯类α位-单氯代化合物是医药、农药等精细有机合成化学品的重要中间体。它们通常是使用氯气(JP2007039384，2007.)、SOCl2(CN1721414，2006.)、SO2Cl2(Synthesis，1987，(2)，188.)、HCl(Indian，182838，1999.)等氯代试剂对相应的β-酮酯和丙二酸酯类化合物进行直接氯代而得到的。上述方法基本都使用了毒性较大的试剂，使用不太方便，还产生大量酸性副产物，对设备的有较强的腐蚀作用，增加生产成本；而且较难控制二氯代物的生成。1，3-二氯-5，5-二甲基海因(DCDMH)是一类新型和价廉的消毒杀菌剂和漂白剂，已被广泛用于地应用于工业和生活用水的消毒和杀菌而大量被工业化生产。邹新琢和徐字金提出了一种使用DCDMH在酸作为催化剂，甲醇为溶剂、温和条件下制备α-氯代苯乙酮的方法(用氯代海因制备各种α-单氯代苯乙酮的简单绿色新方法，ZL 200510025531.1)。但该方法存在以下的不足：一是以甲醇为溶剂进行反应时，特别是脂肪酮的情况发现有不少缩酮副产物的生成，影响了产物的分离和纯度；二是二氯海因在甲醇中的溶解度不太理想，在反应中为了均相反应，要使用较多的溶剂甲醇。
发明内容
本发明的目的在于提供一种更加符合高效，又符合环保的合成各种β-酮酯和1，3-丙二酸酯类单氯代产化合物的制备方法。
一种通式(II)的β-酮酯和1，3-丙二酸酯类单氯代化合物的制备方法，其特征在于利用1，3-二氯-5，5-二甲基海因(DCDMH)，在反应温度为10℃～70℃，运用乙腈作为溶剂，在酸的催化下对通式(I)的β-酮酯或者1，3-丙二酸酯类化合物进行α-单氯代反应，反应过程如下：
其中：R1，R2至少一个为CH3O-或C2H5O-，另一个为烷基、CH3O-、C2H5O-、苯基或者取代苯基中的一个；酸为HCl，H2SO4，H3PO4，甲酸，三氟乙酸，三氯乙酸，甲磺酸，三氟甲磺酸，或者对甲苯磺酸；1，3-二氯-5，5-二甲基海因(DCDMH)的用量为β-酮酯或者1，3-丙二酸酯摩尔量的0.3～1.0倍；酸催化剂的用量为β-酮酯或者1，3-丙二酸酯摩尔量的0.1～1.0倍。
经过努力的研究，本发明发现1，3-二氯-5，5-二甲基海因(DCDMH)，即二氯海因在乙腈中的溶解度最好(见表1)，另外使用乙腈做溶剂还可避免缩酮副产物的生成，提高了反应效率和产物的纯度。
表1.DCDMH在不同溶剂中的溶解度(25℃)
| 序号 | 溶剂 | 溶解度(g) |
| ① | CH3CN | 10 |
| ② | CH2Cl2 | 6.7 |
| ③ | CH3OH | 3.5 |
| ④ | H2O | ＜1 |
用二氯海因和乙腈作为合成各种β-酮酯和1，3-丙二酸酯类化合物的α-单氯代产物的反应体系。可以在温和的温度和酸的催化下对各种β-酮酯和1，3-丙二酸酯类化合物进行α-单氯代反应并获得了较好的产率。产品纯度较高，一般不需纯化即可直接使用。反应得到的副产物海因可以容易回收，经卤代处理后可以反复循环使用，具体反应过程如下：
R1，R2＝-CH3，-C2H5等烷基，CH3O-，C2H5O-，ph-，或取代苯基
卤代海因的用量为β-酮酯和1，3-丙二酸酯摩尔量的0.3～1.0倍，最好是β-酮酯和1，3-丙二酸酯摩尔量的0.4～0.7倍。
反应使用酸作为催化剂。酸可以使用HCl，H2SO4，HNO3，H3PO4等无机酸，也可以使用甲酸，三氟乙酸，三氯乙酸，草酸，甲磺酸，三氟甲磺酸，对甲苯磺酸等有机酸。最好是有机酸。其用量为β-酮酯和1，3-丙二酸酯摩尔量的0.1～1.0倍，最好是β-酮酯和1，3-丙二酸酯摩尔量的0.4～0.6倍。
反应在温和的温度(10～70℃)中进行。最好是在20～40℃中进行。
表2为各种β-酮酯和1，3-丙二酸酯按以上条件用DCDMH进行α-位-单氯代反应的结果。
| No. | 反应物 | 产物收率(％) |
| 1 | R1＝C6H5，R2＝C2H5O- | 95％ |
| 2 | R1＝4-NO2-C6H5-，R2＝C2H5O- | 93％ |
| 3 | R1＝CH3-，R2＝C2H5O- | 96％ |
| 4 | R1＝R2＝C2H5O- | 87％ |
| 5 | R1＝C6H5，R2＝CH3O- | 96％ |
| 6 | R1＝4-NO2-C6H5-，R2＝CH3O- | 94％ |
| 7 | R1＝CH3-，R2＝CH3O- | 95％ |
| 8 | R1＝R2＝CH3O- | 85％ |
注：a)反应是在以下的条件下完成：β-酮酯和1，3-丙二酸酯∶二氯海因∶对甲苯磺酸的摩尔比为1∶0.55∶0.5；反应温度为25℃，反应溶剂为乙腈，反应时间8小时。
1，3-二氯-5，5-二甲基海因作为氯代试剂，和β-酮酯以及1，3-二烷氧羰基化合物在缓和的温度(25℃)，对甲苯磺酸催化和乙腈为溶剂的条件下能发生α-位氯代反应。可以高收率地选择性得到α-位单氯代产物。与传统的氯代试剂(氯气等)相比，1，3-二氯5，5-二甲基海因具有高效、低毒、对设备无腐蚀、不污染环境等优点，符合绿色化学发展的趋势；而且原料价格便宜，本方法有很好的工业应用前景。
具体实施方式
所有的实施例完成按上述的制备方法操作。
实施例1：
在装有磁力搅拌子，回流冷凝管和恒压滴液漏斗的三颈瓶中加入20mmol苯甲酰乙酸乙酯和10mmol对甲苯磺酸，溶于10ml乙腈中，升温至25℃，滴加11mmol 1，3-二氯-5，5-二甲基海因的乙腈饱和溶液。8小时后停止反应，旋除乙腈，残余物加30ml二氯甲烷溶解，再用40ml水分两次洗，有机相用无水硫酸镁干燥，旋除溶剂得无色液体，收率95％。1H NMR(500MHz，CDCl3)δ：1.18(t，J＝7Hz，3H，CH3)，4.30(q，J＝7Hz，2H，CH2)，5.56(s，1H，CHCl)，7.43(t，J＝7Hz，2H，ArH)，7.57(t，J＝7Hz，1H，ArH)，7.91(d，J＝7Hz，2H，ArH).
实施例2：
在装有磁力搅拌子，回流冷凝管和恒压滴液漏斗的三颈瓶中加入20mmol 4-硝基苯甲酰乙酸乙酯和12mmol甲酸，溶于10ml乙腈中，升温至40℃，滴加20mmol 1，3-二氯-5，5-二甲基海因的乙腈饱和溶液。6小时后停止反应，旋除乙腈，残余物加30ml二氯甲烷溶解，再用40ml水分两次洗，有机相用无水硫酸镁干燥，旋除溶剂得无色液体，收率85％。1H NMR(500MHz，CDCl3)δ：1.35(t，J＝7Hz，3H，CH3)，4.33(q，J＝7Hz，2H，CH2)，5.83(s，1H，CHCl)，7.88(d，J＝9Hz，2H，ArH)，8.27(d，J＝9Hz，2H，ArH).
实施例3：
在装有磁力搅拌子，回流冷凝管和恒压滴液漏斗的三颈瓶中加入20mmol乙酰乙酸乙酯和4mmol 12M盐酸，溶于10ml乙腈中，保持10℃，滴加10mmol 1，3-二氯-5，5-二甲基海因的乙腈饱和溶液。8小时后停止反应，旋除乙腈，残余物加30ml二氯甲烷溶解，再用40ml水分两次洗，有机相用无水硫酸镁干燥，旋除溶剂后得无色液体，收率90％。1H NMR(500MHz，CDCl3)δ：1.31(t，J＝7Hz，3H，CH3)，2.38(s，3H，CH3CO)，4.30(q，J＝7Hz，2H，COOCH2)，4.75(s，1H，CHCl).
实施例4：
在装有磁力搅拌子，回流冷凝管和恒压滴液漏斗的三颈瓶中加入20mmol丙二酸二乙酯和2mmol 6M硫酸，溶于10ml乙腈中，保持15℃，滴加14mmol 1，3-二氯-5，5-二甲基海因的乙腈饱和溶液。8小时后停止反应，旋除乙腈，残余物加30ml二氯甲烷溶解，再用40ml水分两次洗，有机相用无水硫酸镁干燥，旋除溶剂得无色液体，收率87％。1H NMR(500MHz，CDCl3)δ：1.33(t，J＝7Hz，6H，CH3)，4.3 1(q，J＝7Hz，4H，CH2)，4.85(s，1H，CHCl).
实施例5：
在装有磁力搅拌子，回流冷凝管和恒压滴液漏斗的三颈瓶中加入20mmol苯甲酰乙酸甲酯和5mmol磷酸，溶于10ml乙腈中，升温至20℃，滴加14mmol 1，3-二氯-5，5-二甲基海因的乙腈饱和溶液。8小时后停止反应，旋除乙腈，残余物加30ml二氯甲烷溶解，再用40ml水分两次洗，有机相用无水硫酸镁干燥，旋除溶剂得无色液体，收率85％。1H NMR(500MHz，CDCl3)δ：4.20(s，3H，CH3)，5.50(s，1H，CHCl)，7.40(t，J＝7Hz，2H，ArH)，7.55(t，J＝7Hz，1H，ArH)，7.90(d，J＝7Hz，2H，ArH).
实施例6：
在装有磁力搅拌子，回流冷凝管和恒压滴液漏斗的三颈瓶中加入20mmol 4-硝基苯甲酰乙酸甲酯和10mmol三氟乙酸，溶于10ml乙腈中，升温至70℃，滴加11mmol1，3-二氯-5，5-二甲基海因的乙腈饱和溶液。薄板跟踪至原料消失，旋除乙腈，残余物加30ml二氯甲烷溶解，再用40ml水分两次洗，有机相用无水硫酸镁干燥，旋除溶剂得无色液体，收率90％。1H NMR(500MHz，CDCl3)δ：4.30(s，3H，CH3)，5.85(s，1H，CHCl)，7.90(d，J＝9Hz，2H，ArH)，8.25(d，J＝9Hz，2H，ArH).
实施例7：
在装有磁力搅拌子，回流冷凝管和恒压滴液漏斗的三颈瓶中加入20mmol乙酰乙酸甲酯和10mmol三氯乙酸，溶于10ml乙腈中，升温至70℃，滴加11mmol 1，3-二氯-5，5-二甲基海因的乙腈饱和溶液。薄板跟踪至原料消失，旋除乙腈，残余物加30ml二氯甲烷溶解，再用40ml水分两次洗，有机相用无水硫酸镁干燥，旋除溶剂后得无色液体，收率95％。1H NMR(500MHz，CDCl3)δ：2.38(s，3H，CH3CO)，4.3 1(s，3H，OCH3)，4.76(s，1H，CHCl).
实施例8：
在装有磁力搅拌子，回流冷凝管和恒压滴液漏斗的三颈瓶中加入20mmol丙二酸二甲酯和10mmol甲磺酸，溶于10ml乙腈中，升温至30℃，滴加8mmol 1，3-二氯-5，5-二甲基海因的乙腈饱和溶液。8小时后停止反应，旋除乙腈，残余物加30ml二氯甲烷溶解，再用40ml水分两次洗，有机相用无水硫酸镁干燥，旋除溶剂得无色液体，收率85％。1H NMR(500MHz，CDCl3)δ：4.34(s，6H，CH3)，4.86(s，1H，CHCl).
实施例9：
在装有磁力搅拌子，回流冷凝管和恒压滴液漏斗的三颈瓶中加入20mmol苯甲酰乙酸乙酯和10mmol三氟甲磺酸，溶于10ml乙腈中，在20℃的温度下滴加11mmol 1，3-二氯-5，5-二甲基海因的乙腈饱和溶液。8小时后停止反应，旋除乙腈，残余物加30ml二氯甲烷溶解，再用40ml水分两次洗，有机相用无水硫酸镁干燥，旋除溶剂得无色液体，收率98％。1H NMR(500MHz，CDCl3)δ：1.18(t，J＝7Hz，3H，CH3)，4.30(q，J＝7Hz，2H，CH2)，5.56(s，1H，CHCl)，7.43(t，J＝7Hz，2H，ArH)，7.57(t，J＝7Hz，1H，ArH)，7.91(d，J＝7Hz，2H，ArH).
对照例：在装有磁力搅拌子，回流冷凝管和恒压滴液漏斗的三颈瓶中加入20mmol乙酰乙酸甲酯和10mmol对甲苯磺酸，溶于20ml甲醇中，升温至25℃，滴加11mmol 1，3-二氯-5，5-二甲基海因的甲醇饱和溶液。8小时后停止反应，旋除甲醇，残余物加30ml二氯甲烷溶解，再用40ml水分两次洗，有机相用无水硫酸镁干燥，旋除溶剂后得无色液体，收率55％。1H NMR数据同实施例7，但在δ3.0～4.0有许多的缩酮副产物的单峰存在。
Claims (4)
1.一种通式(II)的β-酮酯和1，3-丙二酸酯类单氯代化合物的制备方法，其特征在于利用1，3-二氯-5，5-二甲基海因(DCDMH)，在反应温度为10℃～70℃，运用乙腈作为溶剂，在酸的催化下对通式(I)的β-酮酯或者1，3-丙二酸酯类化合物进行α-单氯代反应，反应过程如下：
其中：R1，R2至少一个为CH3O-或C2H5O-，另一个为烷基、CH3O-、C2H5O-、苯基或者取代苯基中的一个；酸为HCl，H2SO4，H3PO4，甲酸，三氟乙酸，三氯乙酸，甲磺酸，三氟甲磺酸，或者对甲苯磺酸；1，3-二氯-5，5-二甲基海因(DCDMH)的用量为β-酮酯或者1，3-丙二酸酯摩尔量的0.3～1.0倍；酸催化剂的用量为β-酮酯或者1，3-丙二酸酯摩尔量的0.1～1.0倍。
2.如权利要求1所述的β-酮酯和1，3-丙二酸酯类单氯代化合物的制备方法，其特征在于1，3-二氯-5，5-二甲基海因(DCDMH)的用量为β-酮酯和1，3-丙二酸酯摩尔量的0.4～0.7倍。
3.如权利要求1所述的β-酮酯和1，3-丙二酸酯类单氯代化合物的制备方法，其特征在于酸的用量为β-酮酯和1，3-丙二酸酯摩尔量的0.4～0.6倍。
4.如权利要求1所述的β-酮酯和1，3-丙二酸酯类单氯代化合物的制备方法，其特征在于反应在20℃～40℃的温度范围内进行。
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