CN104262253B - 一种甲酰化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种甲酰化方法，包括如下步骤：1)采用甲基磺酰氯与N,N‑二甲基甲酰胺或N‑甲基甲酰苯胺络合形成一种甲酰化试剂；2)所述甲酰化试剂与芳香族底物形成一种络合中间体；3)所述络合中间体加水进行水解，形成芳香族底物的甲酰化物。本发明所述甲酰化方法具备工艺简单，成本低、收率高，操作简便，且极大地降低对操作人员的伤害的优点，适合于工业化生产。

Description

一种甲酰化方法
技术领域
本发明涉及一种化学反应方法，具体涉及一种甲酰化方法。
背景技术
芳香化合物的甲酰化是一类非常重要的化学反应，现有的甲酰化方法主要是通过以下几种途径：
方案一：用金属卤化物在N,N-二甲基甲酰胺作用下进行，具有如下缺点：需要低温，通常在0℃以下进行，需要绝对无水，反应条件苛刻，所用金属卤化物遇水分解大量放热，存在安全隐患。
方案二：用三氯氧磷在作N,N-二甲基甲酰胺用下进行，具有如下缺点：三氯氧磷遇水快速分解，易爆炸，存在极大的安全隐患，而且三氯氧磷毒性大，对操作人员身体伤害大。
方案三：用二(三氯甲基)碳酸脂在N,N-二甲基甲酰胺作用下进行，具有如下缺点：二(三氯甲基)碳酸脂在胺存在下易分解成剧毒光气。对操作环境要求高，对操作人员存在极大的安全隐患。
方案四：用三氯氧磷在N-甲基甲酰苯胺作用下进行，具有如下缺点：甲酰化试剂N-甲基甲酰苯胺价格比N,N-二甲基甲酰胺贵很多，生产成本高。而且同方案二，存在三氯氧磷的危害。
由此可见，现有的甲酰化方法不是反应条件苛刻，对反应设备要求高，就是对操作人员和环境存在极大的危害，而且收率普遍偏低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种甲酰化方法，具有工艺简单，成本低、收率高，操作简便，且极大地降低对操作人员的伤害的优点，适用于工业化生产。
本发明所述甲酰化方法，通过如下措施来达到：
一种甲酰化方法，其包括如下步骤：
1)采用甲基磺酰氯与N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基甲酰苯胺络合形成一种甲酰化试剂；
2)所述甲酰化试剂与芳香族底物形成一种络合中间体；
3)所述络合中间体加水进行水解，形成芳香族底物的甲酰化物。
本发明所述的甲酰化方法，其反应历程如下所示：
其中，式中的Ar代表芳香族底物。
本发明所述的甲酰化方法，其中，反应温度为20-40℃，在N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基甲酰苯胺存在的条件下向芳香族底物中滴加甲基磺酰氯，控制滴加温度不超过40℃，保温搅拌1小时，升温至50-100℃反应，反应完成后，降温至30℃，加入芳香族底物重量8-10倍的水进行水解、过滤、水洗后得到产品。
本发明所述的甲酰化方法，其中，所述N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基甲酰苯胺与甲基磺酰氯的摩尔比为2-3：1.2-1.4。
本发明所述的甲酰化方法，其中，所述甲基磺酰氯和所述芳香族底物的摩尔比为1.2-1.4：1。
本发明所述的甲酰化方法，其中，所述芳香族底物具有式(I)或式(II)所示的结构式：
其中，R1为H,CH3,C2H5,C6H5中的一种，R2为CH3,C2H5,OCH3中的一种，R3为OCH3，OC2H5,N(C2H5)2，N(CH3)2,NCH3C2H5中的一种，R4为H,OH，CH3,C2H5中的一种。
本发明的反应机理：甲基磺酰氯和N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基甲酰苯胺先络合形成一种配合物，这种配合物与芳香族底物再进行二次络合，形成一种反应中间体，所述反应中间体在水存在的条件下水解生成芳香族底物的甲酰化物。
本发明甲酰化方法与现有技术不同之处在于：本发明甲酰化方法采用甲基磺酰氯替换现有技术中的金属卤化物，三氯氧磷，二(三氯甲基)碳酸脂与N，N-二甲基甲酰胺或N甲基甲酰苯胺进行反应，简化了工艺(一锅煮，一步到位)，减少了甲酰化剂的用量(无溶剂下传统用量为3-5倍，而使用该试剂可减少至2-4倍，不用溶剂减少了生产步骤，提高了生产效率)，降低了反应设备条件的要求(普通设备即可)，简化了操作(无需反应釜间来回倒料，减少了浪费)，提升了工业操作的可行性，并且大大提高了收率(传统收率为60-84％，使用该试剂能达到90-94％，少量底物甚至能达到98％)，降低了生产成本。
本发明甲酰化方法中所用的甲基磺酰氯具有反应条件温和(20-40℃加料)，试剂遇水稳定性高(40℃以下遇水不爆炸)，对操作人员人身伤害小，工艺简单，易工业化，产物产率高，生产成本低等优点。
下面结合附图对本发明的甲酰化方法作进一步说明。
附图说明
图1为本发明实施例1中甲酰化方法得到的产品的Shimadzu LCsolution分析图谱；
图2为本发明实施例2中甲酰化方法得到的产品的Shimadzu LCsolution分析图谱；
图3为本发明实施例3中甲酰化方法得到的产品的Shimadzu LCsolution分析图谱；
图4为本发明实施例4中甲酰化方法得到的产品的Shimadzu LCsolution分析图谱；
图5为本发明实施例5中甲酰化方法得到的产品的Shimadzu LCsolution分析图谱；
图6为本发明对比例中甲酰化方法得到的产品的Shimadzu LCsolution分析图谱。
具体实施方式
实施例1
在20-40℃，加入16.0g(0.1mol)1-苯基-5-吡唑酮，16.0g(0.22mol)的N，N-二甲基甲酰胺，滴加14.3g(0.125mol)的甲基磺酰氯，控制滴加温度不超过40℃，保温搅拌1.0小时，升温至50-100℃反应，反应完成后，降温至30℃，加入适量水水解，过滤，少量水洗，得1-苯基-4-醛基-5-吡唑酮17.2g。收率92％，含量99.6％。图1为本发明实施例1中甲酰化方法得到的产品的Shimadzu LCsolution分析图谱，表1为本实施例中产品的检测结果。
表1.实施例1中产品的检测结果
实施例2
在20-40℃，加入9.8g(0.1mol)3-甲基-5-吡唑酮，16.0g(0.22mol)的N，N-二甲基甲酰胺，滴加14.3g(0.125mol)的甲基磺酰氯，控制滴加温度不超过40℃,保温搅拌1.0小时，升温至50-100℃反应，反应完成后，降温至30℃，加入适量水水解，过滤，少量水洗，得3-甲基-4-醛基-5-吡唑酮11.2g。收率90.3％，含量98.3％。图2为本发明实施例2中甲酰化方法得到的产品的Shimadzu LCsolution分析图谱，表2为本实施例中产品的检测结果。
表2.实施例2中产品的检测结果
实施例3
在20-40℃，加入9.8g(0.1mol)3-甲基-5-吡唑酮，29.7g(0.22mol)的N-甲基甲酰苯胺，滴加14.3g(0.125mol)的甲基磺酰氯，控制滴加温度不超过40℃,保温搅拌1.0小时，升温至50-100℃反应，反应完成后，降温至30℃，加入适量水水解，过滤，少量水洗，得3-甲基-4-醛基-5-吡唑酮11.6g。收率93.5％，含量99％，图3为本发明实施例3中甲酰化方法得到的产品的Shimadzu LCsolution分析图谱，表3为本实施例中产品的检测结果。
表3.实施例3中产品的检测结果
实施例4
在20-40℃，加入10.8g(0.1mol)4-甲氧基苯，16.0g(0.22mol)的N，N-二甲基甲酰胺，滴加14.3g(0.125mol)的甲基磺酰氯，控制滴加温度不超过40℃,保温搅拌1.0小时，升温至50-100℃反应，反应完成后，降温至30℃，加入适量水水解，过滤，少量水洗，得4-甲氧基苯甲醛12.3g。收率91.1％，含量98.5％，图4为本发明实施例4中甲酰化方法得到的产品的Shimadzu LCsolution分析图谱，表4为本实施例中产品的检测结果。
表4.实施例4中产品的检测结果
实施例5
在20-40℃，加入13.8g(0.1mol)N，N-二甲基间羟基苯胺，16.0g(0.22mol)的N，N-二甲基甲酰胺，滴加14.3g(0.125mol)的甲基磺酰氯，控制滴加温度不超过40℃,保温搅拌1.0小时，升温至50-100℃反应，反应完成后，降温至30℃，加入适量水水解，过滤，少量水洗，得4-N,N-二甲基-2-羟基苯甲醛15.0g。收率90.9％，含量95.5％。图5为本发明实施例5中甲酰化方法得到的产品的Shimadzu LCsolution分析图谱，表5为本实施例中产品的检测结果。
表5.实施例5中产品的检测结果
对比例
在0-10℃，加入25.5g(0.35mol)的N，N-二甲基甲酰胺，滴加20.0g(0.13mol)的三氯氧磷，控制滴加温度不超过20℃，滴加完毕，保温搅拌1.0小时，加入16.0g(0.1mol)1-苯基-5-吡唑酮，升温至50-100℃反应，反应完成后，降温至30℃，加入适量水水解，过滤，少量水洗。得1-苯基-4-醛基-5-吡唑酮15.3g。收率81.8％，含量97.1％。图6为本发明对比例中甲酰化方法得到的产品的Shimadzu LCsolution分析图谱，表6为检测结果。
表6.对比例中的产品检测结果
本发明不局限于实施例1-5的底物和产物，具有式(I)或式(II)所示的结构式的芳香族底物的试验得到了与实施例1-5相似的结果，均可以实施。其中，R1为H,CH3,C2H5,C6H5中的一种，R2为CH3,C2H5,OCH3中的一种，R3为OCH3，OC2H5,N(C2H5)2，N(CH3)2,NCH3C2H5中的一种，R4为H,OH，CH3,C2H5中的一种。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种甲酰化方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)在温度20-40℃下，采用甲基磺酰氯与N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基甲酰苯胺络合形成一种甲酰化试剂；
2)升温至50-100℃，所述甲酰化试剂与芳香族底物形成一种络合中间体；
3)所述络合中间体加水进行水解，形成芳香族底物的甲酰化物；
所述芳香族底物具有式(I)或式(II)所示的结构式：
其中，R1为H,CH3,C2H5,C6H5中的一种，R2为CH3,C2H5,OCH3中的一种，R3为OCH3，OC2H5,N(C2H5)2，N(CH3)2,NCH3C2H5中的一种，R4为H,OH，CH3,C2H5中的一种。
2.根据权利要求1所述的甲酰化方法，其特征在于：其反应历程如下所示：
其中，式中的Ar代表芳香族底物。
3.根据权利要求1或2所述的甲酰化方法，其特征在于：反应温度为20-40℃，在N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基甲酰苯胺存在的条件下向芳香族底物中滴加甲基磺酰氯，控制滴加温度不超过40℃，保温搅拌1小时，升温至50-100℃反应，反应完成后，降温至30℃，加入芳香族底物重量8-10倍的水进行水解、过滤、水洗后得到产品。
4.根据权利要求3所述的甲酰化方法，其特征在于：所述N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基甲酰苯胺与甲基磺酰氯的摩尔比为2-3：1.2-1.4。
5.根据权利要求3所述的甲酰化方法，其特征在于：所述甲基磺酰氯和所述芳香族底物的摩尔比为1.2-1.4：1。
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