CN101774873A - 以水作为溶剂的酚类化合物的合成方法 - Google Patents
以水作为溶剂的酚类化合物的合成方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一类以水作为溶剂的酚类化合物的合成方法。该方法在温和的反应条件下,以芳基卤代物为原料,水作为溶剂,碱金属氢氧化物(包括钠、钾和铯等)为碱,氧化亚铜、碘化亚铜、溴化亚铜或者氯化亚铜为催化剂,以2-吡啶甲醛肟作为配体,溴化四正丁基铵为相转移催化剂,反应温度为100~110℃左右,高效的合成出酚类化合物。与常规的酚类合成方法相比,本发明的方法具有从廉价易得的芳基卤代物出发,以最便宜的水作为溶剂,采用廉价的氧化亚铜作为催化剂,反应条件温和,环境污染小,生成酚产率高,具有对芳环上的多种官能团有高的容忍性,分离纯化方便等明显优势,能广泛应用于工业界和学术界的药物、聚合物、天然产物等领域的合成中。
Description
技术领域
本发明一般性地涉及一类化工产品的合成制备,更具体地涉及酚类化合物的合成方法。
背景技术
酚类化合物是重要的化工原料和中间体。以最为常见的苯酚为例,苯酚可作杀菌剂、麻醉剂、防腐剂。约瑟夫·李斯特(Lister J)最早将其用于外科手术消毒。现在苯酚可用于制备消毒剂,用其稀溶液直接进行消毒。苯酚主要用于制造酚醛树脂,双酚A及己内酰胺。由苯酚所制得的烷基苯酚是制备烷基酚-甲醛类聚合物的单体,并可作为抗氧剂、非离子表面活性剂、增塑剂、石油产品添加剂。苯酚也是很多医药(如水杨酸、阿司匹林及磺胺药等)、合成香料、染料的原料。
苯酚工业生产以异丙苯法为主,该法具有产品纯度高、原料和能源消耗低等优点,但其发展受副产物丙酮的制约。此法初始原料为苯,通过傅-克反应与丙烯加成为异丙苯,再由异丙苯氧化为苯酚,同时有丙酮生成。
反应方程式如下:
该反应的最大问题是产率低,仅有5%左右。因此,人们开始发展另外一种方法:氯苯水解法,通过氯苯在氢氧化钠水溶液中的水解,也可以制得苯酚。由于氯苯的氯原子参与苯环的共轭,这个水解过程十分困难,需要在高压(28MPa)、高温(300℃)、以铜作催化剂的条件下进行。
2007年吉林大学化学学院的冯守华等人在Org.Lett.(2007,9,2019-2011)期刊上发表文章称,他们用碳酸氢钠和铁粉在仿早期地球环境的条件下进行水热合成(水,200℃,1.9GPa),在产物中得到了产率仅为0.8%的苯酚。
这些现有的常规的酚类化合物合成方法,不但需要有机溶剂作为溶剂和贵金属为催化剂,而且通常需要苛刻的反应条件(高温高压),并且在对环境产生大量污染的前提下,才能实现比较高的产率。
因此目前仍需要一种反应原料简单易得、反应条件温和且对环境友好、产率高的酚类化合物的合成方法。
发明内容
本发明提供了一种合成酚类化合物的方法,其特征在于该方法包括:在亚铜催化剂、相转移催化剂、2-吡啶甲醛肟和强碱MOH的存在下,芳基卤代物在水中进行水解反应形成相应的酚类化合物,其中MOH中的M表示选自Li、Na、K、Rb或Cs的碱金属。
在本发明中,“酚类化合物”具有本领域技术人员所通常理解的含义,即含有与羟基直接连接的芳环结构的化合物,例如苯酚、萘酚或其被取代后的各种衍生物。
在本发明中,“芳基卤代物”具有本领域技术人员所通常理解的含义,即含有与卤原子(例如F、Cl、Br或I)直接连接的芳环结构的化合物,例如氯苯、邻二溴苯等或其被取代后的各种衍生物。
本发明的合成方法是一种通用方法,适合于合成各种酚类化合物和衍生物,对芳环上的多种官能团具有高的容忍度,因此事实上对酚类化合物和衍生物中的取代基的个数和种类并无特别限制。相应地,对芳基卤代物中的取代基的个数和种类也并无特别限制。
在一个具体的实施方式中,本发明提供了一种合成如下式(I)的酚类化合物的方法
其中,R表示连接在苯环上的1、2、3、4或5个取代基,每个R各自独立地表示选自C1-C20烷基(优选C1-C10烷基,更优选C1-C6烷基)、C2-C20烯基(优选C2-C10烯基,更优选C2-C6烯基)、C2-C20炔基(优选C2-C10炔基,更优选C2-C6炔基)、C6-C20芳基(优选C6-C10芳基)、卤原子、-OH、-NO2、-NH2、-NHR’、-C(=O)OR’、-NHC(=O)R’或-C(=O)R’的取代基,其中R’为H、C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、苯基或苄基;
其特征在于该方法包括在亚铜催化剂、相转移催化剂、2-吡啶甲醛肟和强碱MOH的存在下,如下式(II)的芳基卤代物在水中进行水解反应形成相应的式(I)的酚类化合物,
式(II)中的取代基R的定义同式(I),X表示F、Cl、Br或I,MOH中的M表示选自Li、Na、K、Rb、Cs的碱金属。
在这种实施方式中,本发明的合成方法可用如下反应方程式来表示:
本领域技术人员理解:上面提到的取代基R的定义是广义的,其本身可以是未被取代的或者是被选自诸如C1-C10烷基(优选C1-C6烷基)、C2-C10烯基(优选C2-C6烯基)、C2-C10炔基(优选C2-C6炔基)、C6-C10芳基、卤原子、-OH、-NO2、-NH2、-NHR’、-C(=O)OR’、-NHC(=O)R’或-C(=O)R’的至少一个取代基取代(R’的定义同上)。
上面提到的取代基R的个数可以为1、2、3、4、5个,优选为1、2或3个,更优选为1个或2个。
在含有2个以上(含2个)取代基的情况下,两个取代基R可以连接在一起成环从而与苯环稠合。
显然,上面列举的取代基R并非是限制性的,本发明也涵盖了其它未明确示出的取代基R的情况。
适用于本发明的亚铜催化剂包括各种亚铜盐、亚铜氧化物、亚铜碱、亚铜有机金属化合物,优选亚铜盐或氧化亚铜,例如碘化亚铜、溴化亚铜或者氯化亚铜。
2-吡啶甲醛肟(Pyridine-2-aldoxime,简称PAO)在本发明的方法中作为配体(L),辅助亚铜催化剂发挥催化作用,从而有效提高产率。
相转移催化剂(PTC)是本领域技术人员公知的,通常用于加快在水性环境中进行的有机反应。本发明的方法可以使用任何常用的相转移催化剂,前提是其不携带有会阻碍本发明的水解反应进行的基团或会导致不可接受的副反应的基团。例如,可以采用以下各类物质作为本发明方法中的相转移催化剂:
1)链状聚乙二醇H(OCH2CH2)nOH
2)链状聚乙二醇二烷基醚R(OCH2CH2)nOR
3)环状冠醚类,例如18冠6、15冠5、环糊精等
4)季铵盐,例如苄基三乙基氯化铵(TEBA)、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵(TBAB)、三辛基甲基氯化铵等
5)叔胺,例如吡啶、三丁胺等;
6)季铵碱
7)季膦盐
本发明的方法中优选使用季铵盐类,例如四丁基溴化铵(溴化四正丁基铵)。
另外,本发明的方法优选在惰性气体保护下进行,所述惰性气体例如He、Ne、Ar、Kr、Xe或N2。
本发明的方法的反应温度可以由技术人员按照实际需要自行确定,但一般为室温至200℃之间,优选约80-130℃之间,更优选约100-110℃之间。
本发明的方法的压强并不关键,通常在常压下即可,在需要时也可以在减压下或高压下进行。
本发明的方法的反应时间可以根据反应物性质由技术人员按照需要自行确定,通常数小时至数天,例如约24-48小时。
显然,本发明的方法还可以包括必要的前处理、后处理等额外步骤。
各种物料的添加顺序以及具体反应步骤可以由本领域技术人员按照实际需要进行调整。例如,在实验室中小规模进行反应时,可以按如下步骤进行:
(1)在装有磁搅拌子的Schlenk(施兰克)试管中加入亚铜催化剂(氧化亚铜、碘化亚铜、溴化亚铜或者氯化亚铜)、碱金属氢氧化物MOH(包括钠、钾和铯等)、配体2-吡啶甲醛肟、相转移催化剂溴化四正丁基铵和式(II)的芳基卤代物(如果是固体);
(2)将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气;
(3)在有氮气保护的情况下,室温下将式(II)的芳基卤代物(如果是液体)和水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到合适温度油浴(通常100-110℃)中,在氮气正压的情况下,反应足够的时间(例如24~48小时)。
(4)反应完成以后,按常规方法进行后处理和提纯。例如,先将反应混合物冷却到室温,然后加入盐酸酸化,用乙酸乙酯进行萃取3次,合并有机相,浓缩除去溶剂,剩余物通过硅胶色谱法进行纯化,即可得到酚类产物。
本发明的方法不仅适用于实验室小规模制备,也适合于化工厂的工业化大规模生产。在工业化大规模生产时的具体反应参数可以由本领域技术人员通过常规实验来确定。
由此可见,本发明的方法从廉价易得的芳基卤代物出发,以最便宜的水作为溶剂,采用廉价的亚铜化合物作为催化剂,在温和的反应条件下,以高产率生成酚。与常规的酚类合成方法相比,本发明的方法具有反应原料廉价易得、以水作为溶剂对环境污染最小、对芳环上的多种官能团具有高的容忍性、产率高、产物分离纯化简单方便等明显优势。
具体实施方式
下面具体描述本发明的合成方法。应当注意到,这里给出的描述和实施例仅仅是为了描述本发明的具体实施方式,使技术人员更容易理解本发明,它们并非意欲限定本发明的范围。
还应注意到前面提到的本发明方法的各个优选的技术特征以及下面具体描述的实施例中的各个具体技术特征可以组合在一起,所有这些技术特征的各种组合、由本发明具体公开的数值作为上下限的所有数值范围等等都落在本发明的范围内。
以下具体实施例中所用的原料,CuI和CuBr购自Alfa Aesar公司,Cu2O购自上海勤工无机盐有限公司,其它化学试剂购买于北京偶合科技有限公司。除了特别指明之外,均购自Sigma-Aldrich Inc.,必要时采用本领域公知的手段进行纯化后使用。
1H NMR和13C NMR均采用日本电子ECA300和ECA600仪器进行测定。测试温度为室温,内标为TMS,溶剂为氘代氯仿时,选取参考:1HNMR:TMS为0.00ppm,CHCl3为7.24ppm;13C NMR:CDCl3为77.0ppm;溶剂为氘代DMSO时:1H NMR:TMS at 0.00ppm,DMSO at 2.50ppm;13C NMR:DMSO at 40.0ppm。ESI-MS采用Bruker ESQYIRE-LC质谱仪进行测定。
实施例1.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化钠120mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和邻溴苯甲酸201mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到100℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应48小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到邻羟基苯甲酸124mg,产率为90%。
产物邻羟基苯甲酸:1H NMR(DMSO-d6,300MHz,ppm)δ11.8(s,br,1H),7.79(d,1H,J=7.6Hz),7.50(t,1H,J=6.8Hz),6.96-6.89(m,2H).13CNMR(DMSO-d6,75MHz,ppm)δ172.5,161.7,136.2,130.8,119.7,117.6,113.4.ESI-MS[M-H]-m/z 137.3。
实施例2.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入碘化亚铜19mg,氢氧化钾168mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和1-氯-4-碘苯239mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应48小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到4-氯苯酚78mg,产率为61%。
产物4-氯苯酚:1H NMR(CDCl3,300MHz,ppm)δ7.19(d,2H,J=7.9Hz),6.77(d,2H,J=7.9Hz),5.13(s,br,1H).13C NMR(CDCl3,75MHz,ppm)δ154.1,129.6,125.8,116.8.ESI-MS[M-H]-m/z 127.7.
实施例3.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入碘化亚铜19mg,氢氧化铯450mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和1-氯-4-碘苯239mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应48小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到4-氯苯酚85mg,产率为66%。
产物4-氯苯酚:1H NMR(CDCl3,300MHz,ppm)δ7.19(d,2H,J=7.9Hz),6.77(d,2H,J=7.9Hz),5.13(s,br,1H).13C NMR(CDCl3,75MHz,ppm)δ154.1,129.6,125.8,116.8.ESI-MS[M-H]-m/z 127.7.
实施例4.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入溴化亚铜14mg,氢氧化铯450mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵64mg和1-氯-4-碘苯239mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应48小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到4-氯苯酚96mg,产率为75%。
产物4-氯苯酚:1H NMR(CDCl3,300MHz,ppm)δ7.19(d,2H,J=7.9Hz),6.77(d,2H,J=7.9Hz),5.13(s,br,1H).13C NMR(CDCl3,75MHz,ppm)δ154.1,129.6,125.8,116.8.ESI-MS[M-H]-m/z 127.7.
实施例5.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氯化亚铜10mg,氢氧化铯450mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和1-氯-4-碘苯239mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应48小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到4-氯苯酚77mg,产率为60%。
产物4-氯苯酚:1H NMR(CDCl3,300MHz,ppm)δ7.19(d,2H,J=7.9Hz),6.77(d,2H,J=7.9Hz),5.13(s,br,1H).13C NMR(CDCl3,75MHz,ppm)δ154.1,129.6,125.8,116.8.ESI-MS[M-H]-m/z 127.7.
实施例6.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯450mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和1-氯-4-碘苯239mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应48小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到4-氯苯酚105mg,产率为82%。
产物4-氯苯酚:1H NMR(CDCl3,300MHz,ppm)δ7.19(d,2H,J=7.9Hz),6.77(d,2H,J=7.9Hz),5.13(s,br,1H).13C NMR(CDCl3,75MHz,ppm)δ154.1,129.6,125.8,116.8.ESI-MS[M-H]-m/z 127.7.
实施例7.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯450mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将碘苯204mg和1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应36小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到苯酚89mg,产率为95%。
产物苯酚:H NMR(DMSO-d6,300MHz,ppm)δ7.17(t,2H),6.81-6.94(m,3H),5.59(s,br,1H).13C NMR(DMSO-d6,75MHz,ppm)δ155.4,129.9,121.1,115.6.ESI-MS[M-H]-m/z 93.1.
实施例8.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯450mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将对碘甲苯217mg和1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应48小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到对甲基苯酚84mg,产率为78%。
产物对甲基苯酚:1H NMR(CDCl3,300MHz,ppm)δ7.02(d,2H,J=7.9Hz),6.72(d,2H,J=7.9Hz),5.0(s,br,1H),2.31(s,3H).13C NMR(CDCl3,75MHz,ppm)δ153.2,130.2,130.1,115.2,20.6.ESI-MS[M-H]-m/z 107.7.
实施例9.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯450mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和邻碘乙苯232mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应48小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到邻乙基苯酚75mg,产率为61%。
产物邻乙基苯酚:1H NMR(CDCl3,300MHz,ppm)δ7.14(d,1H,J=7.2Hz),7.83(t,1H,J=7.9Hz),6.89(t,1H,J=7.6Hz),6.76(d,1H,J=7.6Hz),4.76(s,br,1H),2.75(q,2H,J=7.2Hz),1.25(t,3H,J=7.2Hz).13C NMR(CDCl3,75MHz,ppm)δ129.4,127.1,121.0,115.2,23.0,14.1.ESI-MS[M-H]-m/z 121.4.
实施例10.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯450mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和3,5-二甲碘苯232mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应48小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到3,5-二甲基苯酚106mg,产率为87%。
产物3,5-二甲基苯酚:1H NMR(CDCl3,300MHz,ppm)δ6.60(s,1H),6.47(s,2H),2.28(s,6H).13C NMR(CDCl3,75MHz,ppm)δ155.5,139.7,122.7,113.1,21.4.ESI-MS[M-H]-m/z 121.7.
实施例11.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯450mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将间氯碘苯239mg和1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应48小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到间氯苯酚91mg,产率为71%。
间氯苯酚:1H NMR(CDCl3,600MHz,ppm)δ7.16-7.14(m,1H),6.92(d,1H,J=7.56Hz),6.86(d,1H,J=1.38Hz),6.72-6.71(m,1H),4.98(s,br,1H).13C NMR(CDCl3,150MHz,ppm)δ156.3,135.0,130.5,121.2,115.9,113.8.ESI-MS[M-H]-m/z 127.5.
实施例12.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯450mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将对氟碘苯222mg和1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应36小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到对氟苯酚102mg,产率为91%。
产物对氟苯酚:1H NMR(CDCl3,300MHz,ppm)δ6.90(dd,2H),6.92(dd,2H),5.60(s,br,1H).13C NMR(CDCl3,75MHz,ppm)δ158.9,155.8,151.6,116.0(J=10.1Hz),113.8.ESI-MS[M-H]-m/z 111.6.
实施例13.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯450mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵258mg和对硝基碘苯249mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应48小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到对硝基苯酚120mg,产率为86%。
对硝基苯酚:1H NMR(CDCl3,300MHz,ppm)δ8.18(d,2H,J=8.94Hz),6.95(d,2H,J=8.94Hz),6.23(s,br,1H).13C NMR(CDCl3,150MHz,ppm)δ161.6,141.6,126.5,115.9.ESI-MS[M-H]-m/z 138.8.
实施例14.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯450mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和间硝基碘苯249mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应36小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到间硝基苯酚128mg,产率为92%。
间硝基苯酚:1H NMR(CDCl3,300MHz,ppm)δ7.82(d,1H),7.71-7.70(m,1H),7.42(t,1H),7.18(dd,1H),5.40(s,br,1H).13C NMR(CDCl3,150MHz,ppm)δ161.6,141.6,126.5,115.9.ESI-MS[M-H]-m/z 138.5.
实施例15.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯450mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将碘代萘254mg和1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应36小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到萘酚65mg,产率为45%。
产物萘酚:1H NMR(CDCl3,300MHz,ppm)δ10.1(s,br,1H),8.13(d,1H),7.81(dd,1H),7.51-7.40(m,2H),7.33-7.29(m,2H),6.88(dd,1H).13CNMR(CDCl3,150MHz,ppm)δ153.1,134.9,127.9,127.0,126.6,125.1,122.5,118.8,108.5.ESI-MS[M-H]-m/z 143.0.
实施例16.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯750mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和3-碘苯甲酸248mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到100℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应24小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到间羟基苯甲酸131mg,产率为95%。
产物间羟基苯甲酸:1H NMR(DMSO-d6,300MHz,ppm)δ12.83(s,br,1H),9.75(s,br,1H),7.38-7.25(m,3H),7.01(d,1H).13C NMR(DMSO-d6,75MHz,ppm)δ167.9,157.9,132.5,130.1,120.5,120.4,116.3.ESI-MS[M-H]-m/z 137.1.
实施例17.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯750mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和邻碘苯甲酸248mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到100℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应24小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到邻羟基苯甲酸127mg,产率为92%。
产物邻羟基苯甲酸:1H NMR(DMSO-d6,300MHz,ppm)δ11.8(s,br,1H),7.79(d,1H,J=7.6Hz),7.50(t,1H,J=6.8Hz),6.96-6.89(m,2H).13CNMR(DMSO-d6,75MHz,ppm)δ172.5,161.7,136.2,130.8,119.7,117.6,113.4.ESI-MS[M-H]-m/z 137.3.
实施例18.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯750mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和邻溴苯甲酸201mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到100℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应48小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到邻羟基苯甲酸133mg,产率为96%。
产物邻羟基苯甲酸:1H NMR(DMSO-d6,300MHz,ppm)δ11.8(s,br,1H),7.79(d,1H,J=7.6Hz),7.50(t,1H,J=6.8Hz),6.96-6.89(m,2H).13CNMR(DMSO-d6,75MHz,ppm)δ172.5,161.7,136.2,130.8,119.7,117.6,113.4.ESI-MS[M-H]-m/z 137.3.
实施例19.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯750mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和2-溴-5-氯苯甲酸236mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到100℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应48小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到5-氯-2-羟基苯酚140mg,产率为81%。
产物5-氯-2-羟基苯甲酸:1H NMR(DMSO-d6,300MHz,ppm)δ12.8(s,br,1H),7.73(s,1H),7.53(d,1H,J=8.9Hz),7.00(d,1H,J=8.6Hz).13CNMR(DMSO-d6,75MHz,ppm)δ170.9,160.3,135.7,129.7,123.0,119.8.ESI-MS[M-H]-m/z 171.2.
实施例20.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯750mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和2-溴-3-硝基苯甲酸246mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到100℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应48小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到2-羟基-3-硝基苯甲酸154mg,产率为84%。
产物2-羟基-3-硝基苯甲酸:1H NMR(DMSO-d6,600MHz,ppm)δ10.32(s,br,1H),8.17-8.11(m,2H),7.08-7.05(m,1H).13C NMR(DMSO-d6,150MHz,ppm)δ171.4,155.8,138.7,136.1,131.2,127.9,118.7.ESI-MS[M-H]-m/z 181.9.
实施例21.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯50mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和邻氯苯甲酸157mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应48小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到邻羟基苯甲酸91mg,产率为66%。
产物邻羟基苯甲酸:1H NMR(DMSO-d6,300MHz,ppm)δ11.8(s,br,1H),7.79(d,1H,J=7.6Hz),7.50(t,1H,J=6.8Hz),6.96-6.89(m,2H).13CNMR(DMSO-d6,75MHz,ppm)δ172.5,161.7,136.2,130.8,119.7,117.6,113.4.ESI-MS[M-H]-m/z 137.3.
实施例22.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯750mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和邻溴苯乙酸215mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应36小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到邻羟基苯乙酸149mg,产率为98%。
产物邻羟基苯乙酸:1H NMR(DMSO-d6,300MHz,ppm)δ12.08(s,br,1H),9.41(s,1H),7.10-7.03(m,2H),6.79-6.70(m,2H),3.45(s,2H).13C NMR(DMSO-d6,75MHz,ppm)δ173.3,155.9,131.6,128.3,122.4,119.2,115.3,35.9.ESI-MS[M-H]-m/z 151.9.
实施例23.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯750mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和对溴苯甲酸201mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应48小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到对羟基苯甲酸120mg,产率为87%。
产物对羟基苯甲酸:1H NMR(DMSO-d6,300MHz,ppm)δ12.48(s,br,1H),10.21(s,br,1H),7.78(d,2H,J=8.6Hz),6.81(d,2H,J=8.6Hz).13CNMR(DMSO-d6,75MHz,ppm)δ167.7,162.1,132.1,121.9,115.6.ESI-MS[M-H]-m/z 137.5.
实施例24.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯450mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和5-溴-2-羟基苯甲醛201mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应48小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到2,5-二羟基苯甲醛86mg,产率为62%。
2-5-二羟基苯甲醛:1H NMR(DMSO-d6,300MHz,ppm)δ10.18(s,1H),10.03(s,1H),9.18(s,1H),6.99(s,1H),6.96(d,1H),6.83(d,1H).13C NMR(DMSO-d6,75MHz,ppm)δ191.8,154.5,150.5,125.0,122.8,118.8,113.2.ESI-MS[M-H]-m/z 138.9.
实施例25.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯450mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和N-(2-溴苯基)苯甲酰胺276mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应24小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到N-(2-羟苯基)苯甲酰胺128mg,产率为60%。
产物N-(2-羟基苯)苯甲酰胺:1H NMR(DMSO-d6,300MHz,ppm):δ9.75(s,1H),9.52(s,1H),7.97(d,2H,J=7.9Hz),7.67(d,1H,J=7.9Hz),7.60-7.51(m,3H),7.04(t,1H,J=7.5Hz),6.92(d,1H,J=7.9Hz),6.83(t,1H,J=7.5Hz).13C NMR(DMSO-d6,75MHz,ppm):δ165.8,149.9,134.9,132.2,129.1,128.0,126.4,126.2,124.7,119.6,116.5.ESI-MS[M+H]+m/z 214.1.
实施例26.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯450mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和N-(2-溴-4-甲基苯基)苯甲酰胺290mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应28小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到N-(2-羟基-4-甲基苯基)苯甲酰胺118mg,产率为52%。
产物N-(2-羟基-4-甲基苯)苯甲酰胺:1H NMR(DMSO-d6,300MHz,ppm):δ9.63(s,br,1H),9.53(s,br,1H),7.96(d,2H,J=7.6Hz),7.59-7.49(m,4H),6.74(s,1H),6.65(d,1H,J=7.9Hz),2.24(s,3H).13C NMR(DMSO-d6,75MHz,ppm):δ165.8,149.9,135.7,134.9,132.1,129.0,128.0,124.5,123.8,120.0,117.2,21.3.ESI-MS[M+H]+m/z 228.2.
实施例27.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯450mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和N-(2-溴苯基)乙酰胺214mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下,将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应48小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),水解脱去了乙酰基,用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到邻氨基苯酚80mg,产率为53%。
产物邻氨基苯酚:1H NMR(DMSO-d6,300MHz,ppm):δ8.98(s,br,1H),6.70-6.56(m,3H),6.46-6.41(m,1H),4.55(s,br,2H).13C NMR(DMSO-d6,75MHz,ppm):δ144.5,137.1,120.0,116.9,114.9,114.8.ESI-MS[M+H]+m/z109.9.
实施例28.
在装有磁搅拌子的施兰克试管中加入氧化亚铜7mg,氢氧化铯450mg,2-吡啶甲醛肟12mg,溴化四正丁基铵65mg和2-氯吡啶-3-酸157mg。将这个施兰克试管抽真空两次后,充满氮气,在室温下,将1mL水加入到施兰克试管中,然后将施兰克试管密封,放入到110℃的油浴中,在氮气正压的情况下,反应48小时。反应完成以后,冷却到室温,然后加入2mL浓度为1mol/L的盐酸酸化(pH值为2-3),水解脱去了乙酰基,用乙酸乙酯进行萃取3次,每次2mL,合并的有机相经浓缩,剩余物通过硅胶柱进行纯化,得到2-羟基烟酸87mg,产率为63%。
产物2-羟基烟酸:1H NMR(CDCl3,300MHz,ppm)δ14.62(s,br,1H),13.29(s,br,1H),8.36(d,1H,J=6.4Hz),7.94(s,1H),6.65(t,1H).13C NMR(CDCl3,150MHz,ppm)δ165.5,165.2,146.7,142.1,117.1,109.2.ESI-MS[M+H]+m/z 140.1.
对比例1.
按实施例6所述步骤进行,但是不加入配体2-吡啶甲醛肟,48小时后反应体系中未检测出4-氯苯酚。
对比例2.
按实施例6所述步骤进行,但是不加入溴化四正丁基铵,48小时后反应体系中未检测出4-氯苯酚。
对比例3.
按实施例6所述步骤进行,但是加入乙二肟作为配体代替2-吡啶甲醛肟,48小时后反应体系中仅检测出痕量的4-氯苯酚。
对比例4.
按实施例6所述步骤进行,但是加入1,10-邻二氮杂菲(邻菲罗啉,o-Phenanthroline)作为配体代替2-吡啶甲醛肟,48小时后4-氯苯酚的产率仅为35%,远低于本发明的方法。
对比例5.
按实施例6所述步骤进行,但是加入N,N′-二甲基乙二胺作为配体代替2-吡啶甲醛肟,48小时后4-氯苯酚的产率仅为12%,远低于本发明的方法。
对比例6.
按实施例6所述步骤进行,但是加入2-吡咯烷甲酸作为配体代替2-吡啶甲醛肟,48小时后4-氯苯酚的产率仅为17%,远低于本发明的方法。
对比例7.
按实施例6所述步骤进行,但是加入乙酰丙酮(2,4-戊二酮)作为配体代替2-吡啶甲醛肟,48小时后4-氯苯酚的产率仅为5%,远低于本发明的方法。
对比例8.
按实施例6所述步骤进行,但是加入2-吡啶甲酸作为配体代替2-吡啶甲醛肟,48小时后4-氯苯酚的产率仅为22%,远低于本发明的方法。
为了更清楚起见,将上面各实施例结果简要总结在下表中。
从实施例1-28可知:本发明的方法从廉价易得的芳基卤代物出发,以最便宜的水作为溶剂,采用廉价的亚铜化合物作为催化剂,在温和的反应条件下,以高产率生成了酚类化合物,并且对芳环上的各种类型的官能团都具有高的容忍性,是一种新型的通用合成方法。
上面描述了本发明的优选实施方式。在阅读本发明说明书的基础上,对这些优选实施方式中进行改动、变化和替换对于本领域普通技术人员来说将是明显的。本发明可以用本文具体描述的方式之外的方式被实现。因此,本发明涵盖了所有此类等效的实施方式。例如,本领域普通技术人员可以预期本发明的方法同样会适用于羟基取代的芳杂环化合物(如4-羟基吡啶)。
Claims (10)
1.以水作为溶剂的酚类化合物的合成方法,其特征在于该方法包括:在亚铜催化剂、相转移催化剂、2-吡啶甲醛肟和强碱MOH的存在下,芳基卤代物在水中进行水解反应形成相应的酚类化合物,其中MOH中的M表示选自Li、Na、K、Rb或Cs的碱金属。
3.如权利要求2所述的方法,其中所述取代基R被选自C1-C10烷基、C2-C10烯基、C2-C10炔基、C6-C10芳基、卤原子、-OH、-NO2、-NH2、-NHR’、-C(=O)OR’、-NHC(=O)R’或-C(=O)R’的至少一个取代基取代,其中R’为H、C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、苯基或苄基。
4.如权利要求2所述的方法,其中所述取代基R的个数为1或2个。
5.如权利要求2所述的方法,其中所述取代基R的个数为2、3、4或5个,并且其中两个取代基R连接在一起成环从而与苯环稠合。
6.如权利要求2所述的方法,其中所述取代基R表示F、Cl、Br、I、-OH、-NO2、COOH、CHO或-NHC(=O)R’,其中R’为H、C1-C6烷基或苯基。
7.如权利要求1-6中任一项所述的方法,其中所述的相转移催化剂为溴化四正丁基铵。
8.如权利要求1-6中任一项所述的方法,其中所述的亚铜催化剂为氧化亚铜、碘化亚铜、溴化亚铜、氯化亚铜或其混合物。
9.如权利要求1-6中任一项所述的方法,其中所述的2-吡啶甲醛肟作为配体。
10.如权利要求1-6中任一项所述的方法,其中所述反应在惰性气体保护下进行。
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