CN101429083B - 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 | R<sup>1</sup>＝苯基，R<sup>2</sup>＝H | 95％ | oil(20-21℃) |
| 2 | R<sup>1</sup>＝4-甲基苯基，R<sup>2</sup>＝H | 94％ | 52-54℃(54-56℃) |
| 3 | R<sup>1</sup>＝4-氯-苯基，R<sup>2</sup>＝H | 94％ | 56-58℃(58-59℃) |
| 4 | R<sup>1</sup>＝4-溴-苯基，R<sup>2</sup>＝H | 96％ | 59-61℃(61-62℃) |
| 5 | R<sup>1</sup>＝4-硝基-苯基，R<sup>2</sup>＝H | 86％ | oil(26.7-27.8℃) |
| 6 | R<sup>1</sup>＝3-硝基-苯基，R<sup>2</sup>＝H | 89％ | 50-51℃(52.4-54℃) |
| 7 | R<sup>1</sup>＝4-碘-苯基，R<sup>2</sup>＝H | 90％ | 59-60℃(59-60.5℃) |
| 8 | R<sup>1</sup>＝3，4-二氯苯基，R<sup>2</sup>＝H | 91％ | 53-54℃(55℃) |
| 9 | R<sup>1</sup>＝4’-溴-联苯基，R<sup>2</sup>＝H | 93％ | 138～140℃(无) |
| 10 | R<sup>1</sup>＝CH<sub>3</sub>-，R<sup>2</sup>＝-COOCH<sub>3</sub> | 94％ | oil(无) |
| 11 | R<sup>1</sup>＝苯基，R<sup>2</sup>＝-COO<sub>2</sub>H<sub>3</sub> | 92％ | oil(无) |
| 12 | R<sup>1</sup>＝4-硝基-苯基，R<sup>2</sup>＝-COOCH<sub>3</sub> | 92％ | oil(无) |
| 13 | R<sup>1</sup>＝CH<sub>3</sub>-，R<sup>2</sup>＝-COCH<sub>3</sub> | 93％ | oil(无) |
| 14 | R<sup>1</sup>＝苯基，R<sup>2</sup>＝-COCH<sub>3</sub> | 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)：δ6.69(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(14mmool)，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 (5)
1.一种快速合成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；接着在上述低共熔物中，加入羰基化合物，乙腈和二氯海因，其中低共熔物与羰基化合物的摩尔量比为5∶1～1∶1，二氯海因的用量为羰基化合物摩尔量的1～3倍，乙腈的使用量为低共熔物体积的1～10％，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；
其中所述α，α-二氯代酮类化合物为下式化合物：
所述羰基化合物为下式化合物：
其中R1为苯基或含有CH3、C2H5、-COOH、-COOCH3、-COOC2H5、-CN、-NO2、-Cl、-Br、-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或苯基中的一个。
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：低共熔物与羰基化合物摩尔量比为2∶1。
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：二氯海因的用量为羰基化合物摩尔量的1～1.2倍。
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：乙腈的使用量为低共熔物体积的2～5％。
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