CN102875272A - 一种甲基酮的α-烷基化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种甲基酮的α-烷基化方法，该方法在惰性气体或空气下进行反应。本发明中的反应条件温和，产物处理分离提纯简单，产物回收率高。以廉价易得的伯醇为烷基化试剂，大大降低了合成成本。本发明在无溶剂条件下进行，在一定程度上可以降低有机溶剂对环境可能造成的污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种甲基酮的α-烷基化方法，具体涉及一种以伯醇为烷化剂、对甲基酮进行α-烷基化合成长链仲醇类化合物的方法。
背景技术
各种长链支链醇类化合物是重要的有机化工原料和精细化工试剂，广泛运用于清洁剂、润滑剂、石油产品添加剂、高分子材料合成、以及化妆品、护理产品等多领域的生产中。由于其两端亲水疏水基团的存在和性质的差异，这些醇类化合物及其经过氧化反应得到的相应的酸也经常被用于合成各类表面活性剂、相转移催化剂等等，因此，长链支链醇类化合物的合成和应用一向是化学工业的重要组成部分。
在长链支链醇类化合物的合成方法研究中，早期采用的是Guerbet开发的以其名字命名的Guerbet反应，但是该方法使用大量的碱、很高的反应温度(＞200度)和较高的压力下进行。近10多年来，随着金属有机化学的发展以及绿色化学和可持续发展化学对绿色合成技术不断提出的新要求，化学家们也开发了一系列均相或者非均相贵重过渡金属催化的方法，如通过采用金属Ru、Ir、Au、Ag、Pd等金属的催化剂催化反应，可以使反应温度降低近100度、并在常压下进行，可以较好的实现使用醇为烷基化试剂的二级醇的β-烷基化反应和甲基酮类的α-烷基化反应制备相应的长链支链醇类化合物和长链酮类化合物。但是，这些过渡金属催化的方法也还存在一些缺点。比如，催化反应效果较好的主要还是铂属类过渡金属，但是这些贵重金属很快就要开采完毕、价格也会随着越来越高；其次，使用这些贵重金属难免存在重金属残留的问题，使得相应的产品在化妆品、护理产品等生产中受到很大限制；另外，文献报道的使用这些贵重金属催化剂的方法，虽然有的反应温度较低(低于100度)，但是很多情况下使用了大量的碱(3-5当量)以及大量的消耗添加剂来促使反应进行，产生很多废物，实际上反应的原子经济性等较低；此外，由于使用了贵重过渡金属催化剂，反应往往需在惰性气体保护、溶剂中进行，以避免不必要的催化剂失活等问题的产生。
由于过渡金属催化方法仍存在的缺点和暴露的问题，寻找一种替代的更加绿色的、甚至无需过渡金属催化剂参与的合成方法，将是非常值得研究的课题。但是，目前已知的醇与醇 反应或者醇与酮反应制备长链支链醇类化合物的合成方法中，文献上仍然没有一种可以与过渡金属催化的反应相媲美，且适用范围广、绿色、温和高效又经济、简单易行的催化体系可以用于合成长链支链醇类化合物。因此，需要寻找一些实现较低反应温度和条件下催化醇和醇或酮直接脱水偶联来制备长链支链醇类化合物的方法。
发明内容
本发明要解决的问题在于提供一种以廉价、稳定、易得的伯醇为烷基化试剂、通过对甲基酮的α-烷基化来合成长链仲醇类化合物的方法。
本发明中所涉及的反应可以用以下通式来表示：
R1基团可以是各种官能团取代在2-，3-或4-的苯基，各种杂原子取代的如呋喃、噻唑等各类取代杂芳基，各种碳链长度的烷基；还可以是各种官能团取代在2-，3-或4-的的1-芳基乙醇、丙醇等脂肪醇。
R2基团可以是各种官能团取代在2-，3-或4-的苯基，或是各种碳链长度的烷基。
本发明的反应中，所用的碱可以是K2CO3、Na2CO3、NaOH、Cs2CO3、CsOH、Li2CO3、KHCO3、NaHCO3、CH3COOK、K3PO4·3H2O、NaOH、KOH或KOtBu，优选为NaOH。
本发明的反应中，所用碱的用量为10-120mol％，优选为40-100mol％。
本发明的反应中，无催化剂或者选用非金属元素催化剂如反应物伯醇氧化产物醛、酮，氧化产物醛、酮缩合生成的α，β-不饱和酮。
所使用的醇与酮的摩尔比为10∶1到1∶1。
本发明的反应中，所用的条件既可以在惰性气体保护下进行，也可以在空气条件下进行
(收率略微降低)，优选为为惰性气体保护下进行。
反应进行的温度为50-200℃，优选为为100～170℃。反应时间为5～96小时，优选为24～48小时。
本发明中所使用的方法与文献中报导的过渡金属催化的方法相比，价格便宜，反应条件温和，反应易于操作，产物处理分离提纯简单，产物回收率高。本发明以廉价易得的伯醇为烷基化试剂，大大降低了合成成本。另外，本发明在无溶剂条件下进行，在一定程度上可以降低有机溶剂对环境可能造成的污染，而且此反应对反应条件的要求比较低，可以在空气的条件下进行，具有良好的研究和工业应用前景。
具体实施方式
通过下述实施方式将有助于理解本发明，但并不限制于本发明的内容。
实施例1
苄醇与苯乙酮的反应
氮气保护下，向20mL的Schlenk反应管内依次加入苄醇(6.0mmol，3.0equiv.)，苯乙酮(2.0mmol，1.0equiv.)，NaOH(1.2mmol，60mol％)。将此反应混合物加热至120℃，搅拌24小时。用乙酸乙酯淬灭反应，依次用稀盐酸、饱和食盐水、水洗涤反应混合物，用MgSO4干燥，过滤，浓缩。快速柱层析得到产物，GC收率99％，分离收率86％，产物选择性93/7。1HNMR(500MHz，CDCl3)：δ7.29-7.13(m，10H)，4.59-4.56(m，1H)，2.71-2.56(m，2H)，2.38(b，1H)，2.09-1.93(m，2H).13C NMR(125.4MHz，CDCl3)：δ144.5，141.7，128.34，128.33，128.26，127.4，125.8，125.7，73.6，40.3，31.9.MS(EI)：m/z(％)212(9)，194(20)，107(100)，92(20)，91(22)，79(57)，78(10)，77(28)，51(7).
实施例2
苄醇与(4-甲基)苯乙酮的反应
氮气保护下，向20mL的Schlenk反应管内依次加入苄醇(6.0mmol，3.0equiv.)，(4-甲基)苯乙酮(2.0mmol，1.0equiv.)，NaOH(1.2mmol，60mol％)。将此反应混合物加热至120℃，搅拌24小时。用乙酸乙酯淬灭反应，依次用稀盐酸、饱和食盐水、水洗涤反应混合物，用MgSO4干燥，过滤，浓缩。快速柱层析得到产物，GC收率99％。1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.28-7.14(m，9H)，4.64-4.61(m，1H)，2.75-2.61(m，2H)，2.34(s，3H)，2.14-1.96(m，2H)，1.92(b，1H).3CNMR(125.4MHz，CDCl3)：δ141.9，141.6，137.3，129.2，128.5，128.4，125.9，125.8，73.7，40.4，32.1，21.1.MS(EI)：m/z(％)226(10)，209(3)，208(15)，121(100)，93(36)，92(10)，91(35)，77(22)，65(9)，51(4).
实施例3
苄醇与(4-甲氧基)苯乙酮的反应
氮气保护下，向20mL的Schlenk反应管内依次加入苄醇(6.0mmol，3.0equiv.)，(4-甲氧 基)苯乙酮(2.0mmol，1.0equiv.)，NaOH(1.2mmol，60mol％)。将此反应混合物加热至120℃，搅拌24小时。用乙酸乙酯淬灭反应，依次用稀盐酸、饱和食盐水、水洗涤反应混合物，用MgSO4干燥，过滤，浓缩。快速柱层析得到产物，GC收率99％，产物选择性86/14。1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.34-7.15(m，7H)，6.87-6.85(m，2H)，4.61-4.58(m，1H)，3.78(s，3H)，2.73-2.58(m，2H)，2.13-1.95(m，2H)，2.10(b，1H).13C NMR(125.4MHz，CDCl3)：δ159.0，141.8，136.7，128.4，128.3，127.2，125.8，113.8，73.4，55.2，40.3，32.1.MS(EI)：m/z(％)242(7)，224(4)，137(100)，135(6)，109(20)，94(9)，91(9)，79(3)，77(10)，51(2).
实施例4
苄醇与(4-氯)苯乙酮的反应
氮气保护下，向20mL的Schlenk反应管内依次加入苄醇(6.0mmol，3.0equiv.)，(4-氯)苯乙酮(2.0mmol，1.0equiv.)，NaOH(1.2mmol，60mol％)。将此反应混合物加热至120℃，搅拌24小时。用乙酸乙酯淬灭反应，依次用稀盐酸、饱和食盐水、水洗涤反应混合物，用MgSO4干燥，过滤，浓缩。快速柱层析得到产物，GC收率99％，产物选择性97/3。1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.35-7.16(m，9H)，4.66-4.62(m，1H)，2.74-2.61(m，2H)，2.11-1.94(m，2H)，2.03(b，1H). 13C NMR(125.4MHz，CDCl3)：δ143.0，141.5，133.2，128.6，128.41，128.37，127.3，125.9，73.1，40.4，31.9.MS(EI)：m/z(％)246(1)，228(30)，193(13)，143(31)，131(100)，115(13)，113(22)，92(31)，91(26)，78(11)，77(52)，51(7).
实施例5
对甲基苄醇与苯乙酮的反应
氮气保护下，向20mL的Schlenk反应管内依次加入对甲基苄醇(6.0mmol，3.0equiv.)，苯乙酮(2.0mmol，1.0equiv.)，NaOH(1.2mmol，60mol％)。将此反应混合物加热至120℃，搅拌24小时。用乙酸乙酯淬灭反应，依次用稀盐酸、饱和食盐水、水洗涤反应混合物，用MgSO4干燥，过滤，浓缩。快速柱层析得到产物，GC收率99％，产物选择性95/5。1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.30-7.01(m，9H)，4.57(t，J＝7.5Hz，1H)，2.66-2.52(m，2H)，2.38(b，1H)，2.28(s，3H)， 2.05-1.91(m，2H).13C NMR(125.4MHz，CDCl3)：δ144.5，138.6，135.1，128.9，128.3，128.2，127.4，125.9，73.7，40.4，31.4，20.9.MS(EI)：m/z(％)226(5)，208(77)，193(37)，107(100)，105(50)，92(14)，92(41)，79(92)，77(60)，65(10)，51(12).
实施例6
对甲氧基苄醇与苯乙酮的反应
氮气保护下，向20mL的Schlenk反应管内依次加入对甲氧基苄醇(6.0mmol，3.0equiv.)，苯乙酮2.0mmol，1.0equiv.)，NaOH(1.2mmol，60mol％)。将此反应混合物加热至120℃，搅拌24小时。用乙酸乙酯淬灭反应，依次用稀盐酸、饱和食盐水、水洗涤反应混合物，用MgSO4干燥，过滤，浓缩。快速柱层析得到产物，GC收率99％，产物选择性92/8。1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.29-7.22(m，5H)，7.05(d，J＝9.0Hz，2H)，6.79-6.77(m，2H)，4.59-4.56(m，1H)，3.71(s，3H)，2.66-2.52(m，2H)，2.46(b，1H)，2.07-1.89(m，2H).13C NMR(125.4MHz，CDCl3)：δ157.6，144.6，133.8，129.2，128.3，127.4，125.8，113.7，73.6，55.1，40.6，31.0.MS(EI)：m/z(％)242(1)，240(28)，224(23)，135(16)，121(100)，107(18)，105(45)，91(22)，79(27)，78(17)，77(56)，65(8)，51(11).
实施例7
间甲氧基苄醇与苯乙酮的反应
氮气保护下，向20mL的Schlenk反应管内依次加入间甲氧基苄醇(6.0mmol，3.0equiv.)，苯乙酮(2.0mmol，1.0equiv.)，NaOH(1.2mmol，60mol％)。将此反应混合物加热至120℃，搅拌24小时。用乙酸乙酯淬灭反应，依次用稀盐酸、饱和食盐水、水洗涤反应混合物，用MgSO4干燥，过滤，浓缩。快速柱层析得到产物，GC收率99％，产物选择性98/2。1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.29-7.13(m，6H)，6.75-6.68(m，3H)，4.59-4.57(m，1H)，3.71(s，3H)，2.69-2.54(m，2H)，2.56(b，1H)，2.08-1.93(m，2H).13C NMR(125.4MHz，CDCl3)：δ159.5，144.5，143.4，129.2，128.3，127.4，125.8，120.7，114.1，111.0，73.5，54.9，40.2，31.9.MS(EI)：m/z(％)242(7)，224(2)，193(1)，165(1)，122(100)，107(16)，92(4)，91(9)，79(19)，77(13)，65(3)，51(2).
实施例8
邻甲氧基苄醇与苯乙酮的反应
氮气保护下，向20mL的Schlenk反应管内依次加入邻甲氧基苄醇(6.0mmol，3.0equiv.)-苯乙酮(2.0mmol，1.0equiv.)，NaOH(1.2mmol，60mol％)。将此反应混合物加热至120℃，搅拌24小时。用乙酸乙酯淬灭反应，依次用稀盐酸、饱和食盐水、水洗涤反应混合物，用MgSO4干燥，过滤，浓缩。快速柱层析得到产物，GC收率99％，产物选择性91/9。1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.34-7.13(m，7H)，6.91-6.85(m，2H)，4.64-4.61(m，1H)，3.83(s，3H)，2.80-2.71(m，2H)，3.37(b，1H)，2.10-1.96(m，2H).13C NMR(125.4MHz，CDCl3)：δ157.4，144.6，130.1，130.0，128.3，127.3，127.2，125.9，120.7，110.3，73.5，55.3，39.4，26.4.MS(EI)：m/z(％)242(27)，224(75)，209(12)，193(25)，135(28)，122(49)，107(100)，105(38)，91(71)，79(89)，78(18)，77(64)，65(18)，51(14).
实施例9
对氯苄醇与苯乙酮的反应
氮气保护下，向20mL的Schlenk反应管内依次加入对氯苄醇(6.0mmol，3.0equiv.)，苯乙酮(2.0mmol，1.0equiv.)，NaOH(1.2mmol，60mol％)。将此反应混合物加热至120℃，搅拌24小时。用乙酸乙酯淬灭反应，依次用稀盐酸、饱和食盐水、水洗涤反应混合物，用MgSO4干燥，过滤，浓缩。快速柱层析得到产物，GC收率99％，产物选择性98/2。1H NMR (500MHz，CDCl3)：δ7.32-7.19(m，7H)，7.05(d，J＝8.5Hz，2H)，4.59-4.56(m，1H)，2.68-2.54(m，2H)，2.32(b，1H)，2.07-1.89(m，2H).13C NMR(125.4MHz，CDCl3)：δ144.3，140.2，131.4，129.7，128.45，128.36，127.6，125.8，73.5，40.2，31.3.MS(EI)：m/z(％)244(14)，228(25)，193(15)，125(20)，115(12)，107(91)，105(84)，103(30)，91(17)，79(82)，78(15)，77(100)，51(21).
实施例10
间氯苄醇与苯乙酮的反应
氮气保护下，向20mL的Schlenk反应管内依次加入间氯苄醇(6.0mmol，3.0equiv.)，苯乙酮(3.0mmol，1.0equiv.)，NaOH(1.2mmol，60mol％)。将此反应混合物加热至120℃，搅拌24小时，GC收率98％，产物选择性98/2。1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.27-6.94(m，9H)，4.49(t，J＝6.5Hz，1H)3.11(b，1H)，2.58-2.48(m，2H)，1.95-1.84(m，2H).13C NMR(125.4MHz，CDCl3)：δ144.1，143.7，133.8，129.4，128.4，128.3，127.4，126.5，125.81，125.75，73.3，39.8，31.4.MS(EI)：m/z(％)246(10)，193(6)，107(100)，105(24)，91(14)，79(57)，77(42)，65(2)，51(9).
实施例11
邻氯苄醇与苯乙酮的反应
氮气保护下，向20mL的Schlenk反应管内依次加入邻氯苄醇(6.0mmol，3.0equiv.)，苯乙酮(2.0mmol，1.0equiv.)，NaOH(1.2mmol，60mol％)。将此反应混合物加热至120℃，搅拌24小时，GC收率99％，产物选择性68/32。1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ7.35-7.00(m，9H)，4.56-4.52(m，2H)，2.79-2.59(m，2H)，1.99-1.88(m，2H).13C NMR(125.4MHz，CDCl3)：δ144.0，138.1，133.6，128.8，128.15，128.13，128.11，128.0，126.6，125.7，73.5，38.3，29.7.MS(EI)：m/z(％)246(5)，228(11)，211(4)，193(5)，140(6)，134(6)，107(100)，103(10)，79(39)，77(23)，63(2)，51(4)。
Claims (5)
1.一种甲基酮的α-烷基化方法，其特征是在碱性条件下，无催化剂或非金属元素催化剂条件下，在惰性气体或空气下进行反应，其反应如下式所示：
其中：
R1为烷基、苯基、取代苯基、杂芳基或取代杂芳基；
R2为烷基、苯基、取代苯基、杂芳基或取代杂芳基；
醇与酮的摩尔比为10∶1到1∶1；
碱为K2CO3、Na2CO3、NaOH、Cs2CO3、CsOH、Li2CO3、KHCO3、NaHCO3、CH3COOK、K3PO4·3H2O、NaOH、KOH或KOtBu。
碱的用量为40～100mol％；
反应温度为50～200℃；
反应时间5～96小时。
2.根据权利要求1所述的一种甲基酮的α-烷基化方法，其特征在于所述非金属元素催化剂选用下述化合物的一种：反应物伯醇氧化产物醛、酮，氧化产物醛、酮缩合生成的α，β-不饱和酮。
3.根据权利要求1所述的一种甲基酮的α-烷基化方法，其特征在于：所述R1中的杂芳基为呋喃、噻唑、吡啶或嘧啶，R1中的烷基为2-，3-或4-取代的1-芳基乙醇。
4.根据权利要求1所述的一种甲基酮的α-烷基化方法，其特征在于：所述碱为NaOH，或者NaOH与KOH或CsOH的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种甲基酮的α-烷基化方法，其特征在于：反应温度为为100～170℃，反应时间为24～48小时。
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