CN101429082B - 快速合成α-单氯代酮类化合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种快速合成α-单氯代酮类化合物的方法。先量取二氯海因的用量为羰基化合物的摩尔量的0.5～1.0倍；硅胶为100～400目的市售商品，其用量为羰基化合物质量的0.01～1.0倍，然后将硅胶、羰基化合物和二氯海因，以甲醇或乙醇作为溶剂，在10～100℃的温度下反应1-2小时；再过滤，旋蒸除去溶剂，加入甲丁醚，有机层用饱和食盐水洗，用MgSO4干燥。过滤，旋蒸得α-单氯代酮类化合物。本发明使用了廉价的二氯海因和硅胶催化剂，反应速度快、选择性高、收率高，无酸性污染产生，符合环境保护要求，具有较好的工业化前景。

Description

快速合成α-单氯代酮类化合物的方法
技术领域
本发明涉及一种快速合成α位单氯代酮类化合物的方法。具体是各种羰基化合物使用1，3—二氯—5，5-二甲基海因进行各自的一氯代产物的合成工艺，属精细化工产品的制备技术领域。
背景技术
各种羰基化合物的α-位一氯代产物是重要的有机合成中间体，被广泛地应用于医药、农药等功能化学品的合成。现有的氯代方法主要使用氯气(RarjohnN.，Rogier E.，“The vapor-phase chlorination of aliphatic ketones”，J.Org.Chem.1946，11，781)、含氯无机盐、NCS。氯气和一些含氯无机盐存在着毒性较大、使用不方便，而NCS和一些含氯无机盐价格昂贵，工业应用难以推广。1，3-二氯-5，5-二甲基海因(简称二氯海因或DCDMH)是一种新型的消毒剂，近年来已被大规模工业化生产并被大量地使用于工业、生活、水产养殖等水处理，最近，它也被用于氯代试剂。氯代反应的选择性问题在合成反应中是一个挑战，大多数情况下得到的产物是一氯代物和二氯代物的混合物。已经有一些方法在各类选择性上取得了进展，如邹新琢和徐字金等曾报道了以二氯海因为氯代试剂，甲醇为溶剂，在温和条件下以78％～94％的高产率合成α-氯代苯乙酮的新方法(Z.Xu，D.Zhang and X.Zou，Synth.Commun.，2006，36，255-258；CN1699322)。另外，邹新琢和管细霞等报道了以二氯海因为氯代试剂，以酸为为催化剂制备各种β-酮酯和1，3-丙二酸酯类单氯代化合物的方法(CN101121661)。二氯海因作为氯代试剂，有廉价易得、无酸性废液、使用方便等优点，但上述方法都存在以下不足：在反应体系中的使用强酸如对甲苯磺酸作为催化剂，产生了大量的酸性废液需要处理。因此生产实际需要进一步开发出既能利用廉价的二氯海因，反应速度快、选择性高，又无酸性废液需要处理的满足绿色化学要求的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既能使用廉价的二氯海因，又无酸性废液排放的高选择性快速合成各种羰基化合物的α-位一氯代产物的方法。
经过研究，我们发现：各种羰基化合物可以用硅胶代替强酸性物质催化剂、使用廉价的二氯海因作为氯化剂，进行α-位氯代反应，获得高纯度的α-单氯代产物。
Figure G2008100426367D00021
本发明作为反应物使用的羰基化合物具体指下述化合物：
Figure G2008100426367D00022
其中R1可以为苯基或含有CH3、C2H5、-COOH、-COOCH3、-COOC2H5、-CN、NO2、-Cl、-Br、-I等取代基中的1～3个非邻位取代苯基中的一个。R2为H、-COOCH3、-COOC2H5、-COOC3H7、-COCH3、苯基或取代苯基中的一个。
在该反应体系中，使用的硅胶为各种市售的商品，100～400目；其用量为羰基化合物质量的0.01～1.0倍，最好是羰基化合物质量的0.05～0.1倍。
二氯海因的用量为羰基化合物摩尔量的0.5～1.0倍，最好是羰基化合物摩尔量的0.6～0.8倍。
反应在甲醇，乙醇等醇溶剂中进行，最好是在甲醇中进行。
反应在10～100℃温度下进行。最好是在反应体系回流的条件下进行。
表1为各种羰基化合物按以上条件用二氯海因进行α-位单氯代反应的结果。
表1.各种羰基化合物用二氯海因的α-位单氯代反应的结果
 
No. 反应物 产物收率(％) 产物熔点(文献值)
1 R1＝苯基，R2＝H 97％ 50-53℃(51-52℃)
2 R1＝4-甲基苯基，R2＝H 92％ 51-54℃(54.5-55℃)
3 R1＝4-氯-苯基，R2＝H 98％ 98-101℃(101-101.5℃)
4 R1＝4-溴-苯基，R2＝H 93％ 114-116℃(116-117℃)
5 R1＝4-硝基-苯基，R2＝H 84％ 88-91℃(90-91℃)
6 R1＝3-硝基-苯基，R2＝H 77％ 100-102℃(100.5-102℃)
7 R1＝4-碘-苯基，R2＝H 90％ 123-125℃(126-127℃)
8 R1＝3-氯-苯基，R2＝H 85％ 39-40℃(40-41℃)
9 R1＝3-溴-苯基，R2＝H 88％ 44-45℃(47-48℃)
10 R1＝3-甲基苯基，R2＝H 75％ 72-74℃(74℃)
11 R1＝3-羧基苯基，R2＝H 70％ 159-163℃(161-164℃)
12 R1＝4-乙酰氧基苯基，R2＝ 85％ 88-90℃(89-90℃)
13 R1＝4-羧基苯基，R2＝H 85％ 234-238℃(235-240℃)
14 R1＝4-氨基苯基，R2＝H 80％ 204-205℃(205-207℃)
15 R1＝3，4-二氯苯基，R2＝H 89％ 45-47℃(46-47℃)
16 R1＝3，4-二硝基苯基，R2＝H 60％ 118-120℃(122℃)
17 R1＝3，4-二甲基苯基，R2＝H 75％ 74-76℃(76-77℃)
18 R1＝3，4，5-三甲基苯基，R2＝H 70％ 102-104℃(104-107℃)
19 R1＝4-二甲氨基苯基，R2＝H 78％ 103-104℃(103-105℃)
20 R1＝CH3-，R2＝-COOC2H5 88％ /
21 R1＝苯基，R2＝-COOC2H5 86％ /
22 R1＝4-硝基-苯基，R2＝-COOC2H5 88％ /
23 R1＝CH3-，R2＝-COOCH3 95％ /
24 R1＝苯基，R2＝-COO2H3 96％ /
 
25 R1＝4-硝基-苯基，R2＝-COOCH3 98％ /
26 R1＝CH3-，R2＝-COCH3 95％ /
27 R1＝苯基，R2＝-COCH3 96％ /
上述反应是在甲醇溶液中，回流的条件下完成的；反应中的羰基化合物：二氯海因的摩尔比是1：0.75；硅胶为200～400目的市售商品，其用量为羰基化合物质量的8％。
本发明的优点是：
1.由于本发明用硅胶替代对甲苯磺酸等强酸作为催化剂进行α位一氯代反应，所以达到了快速、选择性高、收率高的效果。
2.本发明的选择性氯代方法使用了廉价的二氯海因，未使用强酸性物质作为催化剂，无酸性废液排放，更接近绿色化学的要求，因此该方法具有较好的工业化前景。
具体实施方式
以下为本发明的一些具体实施例，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
实施例1：苯乙酮的选择性α位一氯代反应
市售200～400目硅胶0.1g，甲醇10ml，苯乙酮10mmol，二氯海因7.5mmol，将它们放在一起加热回流1小时。然后过滤，旋蒸除去甲醇，加入20ml甲丁醚，有机层用饱和食盐水20ml洗三次，用MgSO4干燥。过滤，旋蒸得产物1.5g为α-一氯代苯乙酮，产率97％。mp：51～52℃(lit：51~52℃).1H NMR(CDCl3，500MHz，CDCl3)：δ4.72(s，2H，CH2Cl)，7.51(t，J＝7.8Hz，2H，ArH)，7.63(t，J＝7.4Hz，1H，ArH)，7.96-7.98(m，2H，ArH).
实施例2：苯甲酰乙酸乙酯的选择性α-位一氯代反应
市售100目硅胶0.5g，甲醇10ml，苯甲酰乙酸乙酯10mmol，二氯海因10mmol，加热回流2小时。过滤，旋蒸除去甲醇，加入20ml甲丁醚，有机层用饱和食盐水20ml洗三次，用MgSO4干燥。过滤，旋蒸得产物为苯甲酰乙酸乙酯的一氯代产物，产率88％。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3：乙酰乙酸乙酯的选择性α-位一氯代反应
市售200～400目硅胶0.1g，乙醇10ml，乙酰乙酸乙酯10mmol，二氯海因10mmol，40℃的温度下反应3小时。过滤，旋蒸除去乙醇，加入20ml甲丁醚，有机层用饱和食盐水20ml洗三次，用MgSO4干燥。过滤，旋蒸得产物为乙酰乙酸乙酯的一氯代产物，产率80％。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).
对照例1：甲醇10ml，苯乙酮1.2g(10mmol)，二氯海因1.48g(7.5mmol)加热回流1小时。过滤，旋蒸除去甲醇，加入20ml甲丁醚，有机层用饱和食盐水20ml洗三次，用MgSO4干燥。过滤，将该物进行气相色谱分析，发现为原料和一氯代产物的混合物，二者比例为2：1。

Claims (3)

1.快速合成α-单氯代酮类化合物的方法，其特征在于：先量取二氯海因的用量为羰基化合物的摩尔量的0.5～1.0倍；硅胶为100～400目的市售商品，其用量为羰基化合物质量的0.01～1.0倍；然后将硅胶、羰基化合物和二氯海因，以甲醇或乙醇作为溶剂，在10～100℃的温度下反应1-2小时；再过滤，旋蒸除去溶剂，加入甲丁醚，有机层用饱和食盐水洗，干燥，过滤，旋蒸得α-单氯代酮类化合物；其中所述α-单氯代酮类化合物为下式化合物：
Figure FSB00000271836600011
作为反应物使用的羰基化合物具体指下述化合物：
Figure FSB00000271836600012
其中
R1为苯基，或含有CH3、C2H5、-COOH、-COOCH3、-COOC2H5、-CN、-NO2、-Cl、-Br或-I取代基中的1～3个非邻位取代苯基中的一个；
R2为H、-COOCH3、-COOC2H5、-COOC3H7、-COCH3、苯基中的一个。
2.根据权利要求1所述的快速合成α-单氯代酮类化合物的方法，其特征在于：二氯海因的用量是羰基化合物摩尔量的0.6～0.8倍。
3.根据权利要求1所述的快速合成α-单氯代酮类化合物的方法，其特征在于：硅胶用量为羰基化合物质量的0.05～0.1倍。
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