CN101429083A - 快速合成α,α-二氯代酮类化合物的方法 - Google Patents
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Abstract
快速合成α,α-二氯代酮类化合物的方法,涉及一种羰基化合物的快速α,α-位二氯代产物的合成方法。先量取氯化胆碱和对甲苯磺酸的摩尔比为7∶3~3∶7,将它们置于单颈瓶中,氮气保护,搅拌,油浴10-100℃加热40分钟,缓慢冷却8小时,形成无色透明低共熔物;然后量取低共熔物与羰基化合物摩尔量比为5∶1~1∶1,卤代海因的用量为羰基化合物摩尔量的1~3倍,乙腈使用量为低共熔物体积的1~10%,在低共熔物中加入羰基化合物,乙腈,二氯海因,室温搅拌反应30分钟,停止搅拌;最后萃取,干燥,过滤,旋蒸,得羰基化合物的α,α-位二氯代产物。本发明反应速度快、选择性高、收率高,无酸性污染产生,低共熔物重复利用,具有较好的经济社会效益和工业化前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速合成α,α-二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的高选择性、快速合成二氯代产物的方法,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,α-位二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(Rarjohn N.,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)。二氯海因作为氯代试剂,有廉价易得、较为清洁、使用方便等优点,但该方法存在以下的不足:在反应体系中的使用强酸性的对甲苯磺酸酸作为催化剂,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
本发明的目的在于公开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,α-位二氯代产物的方法。
为达上述目的,我们经过实验发现:以氯化胆碱和对甲苯磺酸形成的低共熔物作为溶剂、在室温下、使用二氯海因作为氯化剂,对各种苯乙酮和β-酮酯类羰基化合物进行α-位氯代反应,能快速、高收率地获得它们的高纯度α,α-位二氯代产物。
由于氯化胆碱形成的低共熔物作为溶剂(DES)具有易降解的特性,有替代离子液体的新趋势。因此我们考虑使用DES来快速、高选择性且绿色地制备二氯代物。
本发明作为反应物使用的羰基化合物具体指下述化合物:
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,使用的氯化胆碱和对甲苯磺酸形成的低共熔物的组成摩尔比例为7:3~3:7,最好1:1。将氯化胆碱、对甲苯磺酸置于单颈瓶中,氮气保护,搅拌,油浴10-100℃加热40分钟,缓慢冷却8小时,形成无色透明室温低共熔物;低共熔物与羰基化合物摩尔量比为5:1~1:1,最好为2:1。
卤代海因的用量为羰基化合物摩尔量的1~3倍,最好是羰基化合物摩尔量的1~1.2倍。
反应体系中添加了少量乙腈,它的使用量为低共熔物体积的1~10%,最好为2~5%。
反应在温和的温度10~100℃中进行。最好在10~40℃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-位二氯代反应的结果。
表1.各种羰基化合物用二氯海因的α,α-位二氯代反应的结果
No. | 反应物 | 产物收率(%) | 产物熔点(文献值) |
1 | R1=苯基,R2=H | 95% | oil(20-21℃) |
2 | R1=4-甲基苯基,R2=H | 94% | 52-54℃(54-56℃) |
3 | R1=4-氯-苯基,R2=H | 94% | 56-58℃(58-59℃) |
4 | R1=4-溴-苯基,R2=H | 96% | 59-61℃(61-62℃) |
5 | R1=4-硝基-苯基,R2=H | 86% | oil(26.7-27.8℃) |
6 | R1=3-硝基-苯基,R2=H | 89% | 50-51℃(52.4-54℃) |
7 | R1=4-碘-苯基,R2=H | 90% | 59-60℃(59-60.5℃) |
8 | R1=3,4-二氯苯基,R2=H | 91% | 53-54℃(55℃) |
9 | R1=4’-溴-联苯基,R2=H | 93% | 138~140℃(无) |
10 | R1=CH3-,R2=-COOCH3 | 94% | oil(无) |
11 | R1=苯基,R2=-COO2H3 | 92% | oil(无) |
12 | R1=4-硝基-苯基,R2=-COOCH3 | 92% | oil(无) |
13 | R1=CH3-,R2=-COCH3 | 93% | oil(无) |
14 | R1=苯基,R2=-COCH3 | 94% | oil(无) |
上述反应是在使用10mmol羰基化合物、11mmol二氯海因和0.5ml乙腈的量;20mmol氯化胆碱和20mmol对甲苯磺酸组成的低共熔物中;在室温下,搅拌45分钟的条件下完成的。
我们制备的氯化胆碱和对甲苯磺酸形成的低共熔物重复利用5次,且产率几乎没有下降。
本发明的优点是:
1.由于本发明使用DES氯化胆碱和对甲苯磺酸形成的低共熔物作为反应溶剂进行α-位二氯代反应,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,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。
3.本发明使用的氯化胆碱和对甲苯磺酸形成的低共熔物可以重复利用,减少了对甲苯磺酸的排放,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:苯乙酮的选择性二氯代
2.8g氯化胆碱(20mmol),3.4g对甲苯磺酸(20mmol),置于单颈瓶中,氮气保护,搅拌,油浴100℃加热40分钟,缓慢冷却8小时,形成无色透明室温低共熔物。
在上述低共熔物中,加入苯乙酮(10mmol),乙腈0.5ml,二氯海因(11mmol),室温搅拌反应30分钟,停止搅拌。加入30ml甲丁醚萃取,分出有机层,用20ml水洗涤有机层三次,水层用10ml甲丁醚萃取,合并有机层,硫酸镁干燥。过滤,旋蒸,得淡黄色液体1.8g为苯乙酮的二氯代产物。产率:95%。1H NMR(CDCl3,500MHz):δ 6.69(s,1H,CHCl2),7.52(t,J=7.8Hz,2H,ArH),7.65(t,J=7.4Hz,1H,ArH),8.08-8.10(m,2H,ArH).
实施例2:对氯苯乙酮的选择性二氯代
2.8g氯化胆碱(20mmol),2.4g对甲苯磺酸(14mmol),置于单颈瓶中,氮气保护,搅拌,油浴100℃加热40分钟,缓慢冷却8小时,形成无色透明室温低共熔物。
在上述低共熔物中,加入对氯苯乙酮(10mmol),乙腈1ml,二氯海因(10mmol),室温搅拌反应30分钟,停止搅拌。加入30ml甲丁醚萃取,分出有机层,用20ml水洗涤有机层三次,水层用10ml甲丁醚萃取,合并有机层,硫酸镁干燥。过滤,旋蒸,得淡黄色液体为对氯苯乙酮的二氯代产物。产率:94%。M.p.52-54℃(文献54-56℃)。
实施例3:4-硝基苯甲酰乙酸乙酯的选择性二氯代
2g氯化胆碱(14mmol),3.4g对甲苯磺酸(20mmol),置于单颈瓶中,氮气保护,搅拌,油浴100℃加热40分钟,缓慢冷却8小时,形成无色透明室温低共熔物。
在上述低共熔物中,加入4-硝基苯甲酰乙酸乙酯(10mmol),乙腈0.5ml,二氯海因(15mmol),室温搅拌反应30分钟,停止搅拌。加入30ml甲丁醚萃取,分出有机层,用20ml水洗涤有机层三次,水层用10ml甲丁醚萃取,合并有机层,硫酸镁干燥。过滤,旋蒸,得淡黄色液体1.8g经测定为4-硝基苯甲酰乙酸乙酯的二氯代产物。产率:92%。
对照例1:1.2g苯乙酮(10mmol),乙腈5ml,2.2g二氯海因(11mmol),室温搅拌反应30分钟,停止搅拌。加入30ml甲丁醚萃取,分出有机层,用20ml水洗涤有机层三次,水层用10ml甲丁醚萃取,合并有机层,硫酸镁干燥。过滤,旋蒸后,将得到的物质进行气相色谱分析,发现该物基本为原料。
Claims (6)
1.快速合成α,α-二氯代酮类化合物的方法,其特征在于:先量取氯化胆碱和对甲苯磺酸摩尔比例为7:3~3:7,然后,将氯化胆碱、对甲苯磺酸置于单颈瓶中,氮气保护,搅拌,油浴10-100℃加热40分钟,缓慢冷却8小时,形成无色透明室温低共熔物;再量取低共熔物与羰基化合物的摩尔量比为5:1~1:1,卤代海因的用量为羰基化合物摩尔量的1~3倍,添加使用量为低共熔物体积的1~10%的乙腈,接着在上述低共熔物中,加入羰基化合物,乙腈,二氯海因,室温搅拌反应30分钟,停止搅拌;加入甲丁醚萃取,分出有机层,用水洗涤有机层,水层用甲丁醚萃取,合并有机层,硫酸镁干燥;过滤,旋蒸,得淡黄色液体为羰基化合物的二氯代产物。
2.根据权利要求1所述的快速合成α,α-二氯代酮类化合物的方法,其特征在于:氯化胆碱和对甲苯磺酸摩尔比例为1:1。
3.根据权利要求1所述的快速合成α,α-二氯代酮类化合物的方法,其特征在于:.氯化胆碱和对甲苯磺酸形成的低共熔物重复利用5-6次,且产率基本不变。
4.根据权利要求1所述的快速合成α,α-二氯代酮类化合物的方法,其特征在于:低共熔物与羰基化合物摩尔量比为2:1。
5.根据权利要求1所述的快速合成α,α-二氯代酮类化合物的方法,其特征在于:卤代海因的用量为羰基化合物摩尔量的1~1.2倍。
6.根据权利要求1所述的快速合成α,α-二氯代酮类化合物的方法,其特征在于:乙腈的使用量为低共熔物体积的2~5%。
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