CN106397464A - 一种氯苯格氏试剂晶体产品的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种氯苯格氏试剂晶体产品的制备方法，属于格氏试剂制备技术领域。本发明首先制备溴苯格氏试剂及1,2‑二溴乙烷格氏试剂，然后在氮气保护下，将氯苯和镁屑加入到无水乙醚中，加入作为引发剂的溴苯格氏试剂块状晶体或1,2‑二溴乙烷格氏试剂块状晶体，然后缓慢加热至回流状态，保持2～4h，得到含有氯苯格氏试剂的粗产品，过滤后，将含有氯苯格氏试剂的滤液制成乙醚的饱和溶液，然后在‑20℃～‑25℃低温下保存48h后即有大量的块状氯苯格氏试剂晶体析出。本发明具有原料易得、操作工序简单、原料利用率高及产品收率较高等技术特点，适合工业化生产。
Description
技术领域：
本发明属于格氏试剂制备技术领域，尤其涉及一种低成本、高纯度氯苯格氏试剂晶体产品的制备方法。
背景技术：
格氏试剂是有机合成化学中很有价值的应用较为广泛的化学试剂之一，氯苯格氏试剂也是制备带有苯、氯苯基团的醇、醛、羧酸及有机金属化合物的重要试剂。最初研究过程中，人们多由活泼卤代烃来制备格氏试剂，对于活性较差的卤代芳香烃，反应引发困难，使反应难以进行，一般情况下产物的收率较低，应用也受到了较大的限制。尽管如此，卤代芳香类格氏试剂的应用仍较为广泛，仍受到普遍关注。一直以来，研究者们大多使用溴苯来制备原始的格氏试剂，因为溴苯的活性较高，反应也较为容易进行；然而溴不仅比氯重，也比相应的氯代产品也较昂贵，所以从经济效益上来说，开发出一些氯苯格氏试剂产品的市场前景则相对较好。目前国内生产氯苯格氏试剂的工艺，则普遍采用镁粉(屑)和氯苯为原料，用碘作引发剂来合成，但是该工艺制备出来的氯苯格氏试剂收率不高，同时液态的产品在运输过程中也较为麻烦，因而存在一定的安全隐患，不能满足目前市场的广泛需求。
发明内容：
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种低成本、高纯度的氯苯格氏试剂晶体产品的制备方法。本发明所提供的一种氯苯格氏试剂晶体产品的制备方法的具体步骤如下：
(1)制备溴代格氏试剂：
A.制备溴苯格氏试剂：
在氮气保护下，将溴苯和镁屑按计量比加入无水乙醚中，加入碘，用碘作引发剂来制备溴苯格氏试剂，反应温度45℃～50℃，反应2～4h制得含有溴苯格氏试剂的溶液，反应结束后，过滤，将含有溴苯格氏试剂的滤液制成乙醚的饱和溶液，然后在-20℃～-25℃低温下保存24h后制得溴苯格氏试剂块状晶体，所述溴苯格氏试剂块状晶体能作为步骤(2)反应中的引发剂；所述溴苯与镁屑的摩尔比为1:(1～2)，所述碘的质量占所述溴苯质量的1％；反应式如下：
B.制备1,2-二溴乙烷格氏试剂：
在氮气保护下，将1,2-二溴乙烷和镁屑按计量比加入无水乙醚中，加入碘，用碘作引发剂来制备1,2-二溴乙烷格氏试剂，反应温度45℃～50℃，反应2～4h制得含有1,2-二溴乙烷格氏试剂的溶液，反应结束后，过滤，将含有1,2-二溴乙烷格氏试剂的滤液制成乙醚的饱和溶液，然后在-20℃～-25℃低温下保存24h后制得1,2-二溴乙烷格氏试剂块状晶体，所述1,2-二溴乙烷格氏试剂块状晶体能作为步骤(2)反应中的引发剂；所述1,2-二溴乙烷与所述镁屑的摩尔比为1:(1～2)，所述碘的质量占所述1,2-二溴乙烷质量的1％；
其反应式如下：
(2)制备氯苯格氏试剂：
在氮气保护下，将氯苯和镁屑按计量比加入到含有无水乙醚的反应器中，将低温保存的所述步骤(1)制得的溴苯格氏试剂块状晶体或1,2-二溴乙烷格氏试剂块状晶体作为引发剂加入到所述反应器中，然后缓慢加热至回流状态，保持2～4h，镁屑逐渐被消耗，得到含有氯苯格氏试剂的粗产品，过滤后，将含有氯苯格氏试剂的滤液制成乙醚的饱和溶液，然后在-20℃～-25℃低温下保存48h后即有大量的块状氯苯格氏试剂晶体析出，所述氯苯与所述镁屑的摩尔比为1:(1～2)；反应式如下：
所述步骤(2)的具体操作如下：
先向反应瓶中加入镁屑，用乙醚将镁屑完全覆盖，再将氯苯和无水乙醚加入恒压滴液漏斗中，然后缓慢滴加到含有镁屑的反应瓶中，滴加速度为4～5mL/min，当溶液滴加到反应瓶体积1/10时，在反应瓶中加入适量低温保存的溴苯格氏试剂(PhMgBr)块状晶体或1,2-二溴乙烷格氏试剂(BrMgCH2CH2MgBr)块状晶体，本次所述溴苯格氏试剂块状晶体或1,2-二溴乙烷格氏试剂块状晶体的加入量占参与反应氯苯质量的1～1.5％，当镁粉开始逐渐消耗时，在搅拌条件下继续滴加氯苯的乙醚溶液，滴加速度为3～4mL/min，稍微加热，并使溶液逐渐呈微沸状态，滴加完毕后，在45℃～50℃温度下继续保持回流状态2～4h，然后冷却至室温，过滤，将滤液制备成乙醚的饱和溶液，并在该饱和溶液中加入低温下保存的溴苯格氏试剂块状晶体或1,2-二溴乙烷格氏试剂的块状晶体，本次所述溴苯格氏试剂块状晶体或1,2-二溴乙烷格氏试剂块状晶体的加入量占参与反应的氯苯质量的1～2％，所述溴苯格氏试剂块状晶体或1,2-二溴乙烷格氏试剂块状晶体作为制备氯苯格式试剂的晶种，再将溶液放置-20℃～-25℃的低温下保存48h后制得氯苯格氏试剂的块状晶体。
本发明具有以下技术特点：
(1)产品在-20℃～-25℃可形成块状晶体，在低温下过滤出乙醚溶液后可得到氯苯格氏试剂的块状晶体，氯苯格氏试剂块状晶体可以直接在低温下保存和运输。
(2)用少量PhMgBr或BrMgCH2CH2MgBr的晶体(占参与反应氯苯质量的1～1.5％)作为引发剂，不仅可以促进反应，而且还能提高氯苯格氏试剂的转化率。
(3)本发明所需原料易得，操作工序简单，原料利用率高，产品收率也相对较高，适合工业化生产。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例1：原料摩尔配比，4-氯苯甲醚：镁屑＝1:1。
(1)溴苯格氏试剂的制备：
在配有水浴、机械搅拌、温度计和滴液漏斗的250mL的三口烧瓶中，保持在无水无氧的条件下加入2.00g(83.33mmol)镁屑，通入干燥的氮气，加入0.13g(0.51mmol)碘，加热至碘蒸气充满整个反应瓶，停止加热。将13.00g(82.80mmol)溴苯溶于100mL无水乙醚中并滴加到上述反应瓶中，先少量滴加，并稍微加热，反应引发后，再缓慢滴加剩余的混合溶液(滴加速度为3～4mL/min)。滴加完毕后在50℃温度下加热回流1h，冷却至室温，过滤，然后制备成乙醚的饱和溶液，在低温(-20℃～-25℃)下保存24h有块状晶体析出，低温过滤得14.31g的溴苯格氏试剂晶体，收率95.5％，待下一步反应。
(2)4-氯苯甲醚格氏试剂的制备：
在配有水浴、机械搅拌、温度计和滴液漏斗的500mL的三口烧瓶中加入6.00g(250.00mmol)镁屑，通入干燥的氮气，并用乙醚将镁屑完全覆盖。将200mL无水乙醚和35.65g(250.00mmol)4-氯苯甲醚加入恒压滴液漏斗中，然后滴加到含有镁屑的反应瓶中(滴加速度为1mL/min)，当滴加到其1/10体积时，在反应瓶中加入0.50g(2.76mmol)低温保存的PhMgBr的块状晶体，当镁屑开始逐渐消耗时，在搅拌条件下继续滴加4-氯苯甲醚的乙醚溶液(滴加速度为3～5mL/min)，稍微加热，并使溶液逐渐呈微沸状态，滴加完毕后，在45℃～50℃下继续保持回流状态2h，然后冷却至室温，过滤，将滤液制备成乙醚的饱和溶液，并在该饱和溶液中加入0.50g(2.76mmol)低温保存的PhMgBr的块状晶体，再将溶液放置低温(-20℃～-25℃)下保存，48h后即可得到4-氯苯甲醚格氏试剂的块状晶体。得37.48g的对氯苯甲醚格氏试剂块状晶体，收率90％。
实施例2：原料摩尔配比，对甲基氯苯：镁屑＝1:1.5。
(1)1,2-二溴乙烷格氏试剂的制备：
在配有水浴、机械搅拌、温度计和滴液漏斗的250mL的三口烧瓶中，保持在无水无氧的条件下加入2.00g(83.33mmol)镁屑，通入干燥的氮气，加入0.13g(0.51mmol)碘，加热至碘蒸气充满整个反应瓶，停止加热。将12.00g(63.87mmol)1,2-二溴乙烷溶于100mL无水乙醚中并滴加到上述反应瓶中，先少量滴加并稍加热，反应引发后，再缓慢滴加剩余的混合溶液(滴加速度为3～5mL/min)。滴加完毕后在50℃温度下加热回流1h，冷却至室温，过滤，然后制备成乙醚的饱和溶液，在低温(-20℃～-25℃)下保存，过夜有块状晶体析出，低温过滤得14.31g的1,2-二溴乙烷格氏试剂晶体，收率95％，待下一步反应。
(2)对甲基氯苯格氏试剂的制备：
在配有水浴、机械搅拌、温度计和滴液漏斗的500ml的三口烧瓶中加入7.20g(300.00mmol)镁屑，通入干燥的氮气，并用乙醚将镁屑完全覆盖。将200ml无水乙醚和25.31g(200.00mmol)对甲基氯苯加入恒压滴液漏斗中，然后滴加到含有镁屑的反应瓶中(滴加速度为1mL/min)，当滴加到其1/10体积时，在反应瓶中加入0.26g(1.10mmol)低温保存的BrMgCH2CH2MgBr的块状晶体，当镁屑开始逐渐消耗时，在搅拌条件下继续滴加对甲基氯苯的乙醚溶液(滴加速度为3～5mL/min)，稍微加热，并使溶液逐渐呈微沸状态，滴加完毕后，在45℃～50℃下继续保持回流状态4h，然后冷却至室温，过滤，将滤液制备成乙醚的饱和溶液，并在该饱和溶液中加入0.38g(1.61mmol)低温保存的BrMgCH2CH2MgBr的块状晶体，再将溶液放置低温(-20℃～-25℃)下保存，48h后即可得到对甲基氯苯格氏试剂的块状晶体。得27.10g的对甲基氯苯格氏试剂块状晶体，收率90％。
实施例3：原料摩尔配比，氯苯：镁屑＝1:1.2。
(1)1,2-二溴乙烷格氏试剂的制备：同实施例2中的步骤(1)。
(2)氯苯格氏试剂的制备：
在配有水浴、机械搅拌、温度计和滴液漏斗的500mL的三口烧瓶中加入7.20g(300.00mmol)镁屑，，通入干燥的氮气，并用乙醚将镁屑完全覆盖。将200mL无水乙醚和28.14g(250.00mmol)氯苯加入恒压滴液漏斗中，然后滴加到含有镁屑的反应瓶中(滴加速度为3～4mL/min)，当滴加到其1/10体积时，在反应瓶中加入0.34g(1.44mmol)低温保存的BrMgCH2CH2MgBr的块状晶体，当镁屑开始逐渐消耗时，在搅拌条件下继续滴加氯苯的乙醚溶液(滴加速度为4～5mL/min)，稍微加热，并使溶液逐渐呈微沸状态，滴加完毕后，在45℃～50℃下继续保持回流状态4h，然后冷却至室温，过滤，将滤液制备成乙醚的饱和溶液，并在该饱和溶液中加入0.50g(2.12mmol)低温保存的BrMgCH2CH2MgBr的块状晶体，再将溶液放置低温(-20℃～-25℃)下保存，48h后即可得到氯苯格氏试剂的块状晶体。得31.41g的氯苯格氏试剂块状晶体，收率92％。
最后应当说明的是以上内容仅用以说明本发明的技术方案，并非是对本发明的限制，在本发明构思范围内，所进行的添加、变换、替换等均属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种氯苯格氏试剂晶体产品的制备方法，其特征在于该制备方法的具体步骤如下：
(1)制备溴代格氏试剂：
A.制备溴苯格氏试剂：
在氮气保护下，将溴苯和镁屑按计量比加入无水乙醚中，加入碘，用碘作引发剂来制备溴苯格氏试剂，反应温度45℃～50℃，反应2～4h制得含有溴苯格氏试剂的溶液，反应结束后，过滤，将含有溴苯格氏试剂的滤液制成乙醚的饱和溶液，然后在-20℃～-25℃低温下保存24h后制得溴苯格氏试剂块状晶体，所述溴苯格氏试剂块状晶体能作为步骤(2)反应中的引发剂；所述溴苯与镁屑的摩尔比为1:(1～2)，所述碘的质量占所述溴苯质量的1％；
B.制备1,2-二溴乙烷格氏试剂：
在氮气保护下，将1,2-二溴乙烷和镁屑按计量比加入无水乙醚中，加入碘，用碘作引发剂来制备1,2-二溴乙烷格氏试剂，反应温度45℃～50℃，反应2～4h制得含有1,2-二溴乙烷格氏试剂的溶液，反应结束后，过滤，将含有1,2-二溴乙烷格氏试剂的滤液制成乙醚的饱和溶液，然后在-20℃～-25℃低温下保存24h后制得1,2-二溴乙烷格氏试剂块状晶体，所述1,2-二溴乙烷格氏试剂块状晶体能作为步骤(2)反应中的引发剂；所述1,2-二溴乙烷与所述镁屑的摩尔比为1:(1～2)，所述碘的质量占所述1,2-二溴乙烷质量的1％；
(2)制备氯苯格氏试剂：
在氮气保护下，将氯苯和镁屑按计量比加入到含有无水乙醚的反应器中，将低温保存的所述步骤(1)制得的溴苯格氏试剂块状晶体或1,2-二溴乙烷格氏试剂块状晶体作为引发剂加入到所述反应器中，然后缓慢加热至回流状态，保持2～4h，镁屑逐渐被消耗，得到含有氯苯格氏试剂的粗产品，过滤后，将含有氯苯格氏试剂的滤液制成乙醚的饱和溶液，然后在-20℃～-25℃低温下保存48h后即有大量的块状氯苯格氏试剂晶体析出，所述氯苯与所述镁屑的摩尔比为1:(1～2)。
2.根据权利要求1所述的一种氯苯格氏试剂晶体产品的制备方法，其特征在于所述步骤(2)具体如下：先向反应瓶中加入镁屑，用乙醚将镁屑完全覆盖，再将氯苯和无水乙醚加入恒压滴液漏斗中，然后缓慢滴加到含有镁屑的反应瓶中，滴加速度为4～5mL/min，当溶液滴加到反应瓶体积1/10时，在反应瓶中加入适量低温保存的溴苯格氏试剂块状晶体或1,2-二溴乙烷格氏试剂块状晶体，本次所述溴苯格氏试剂块状晶体或1,2-二溴乙烷格氏试剂块状晶体的加入量占参与反应氯苯质量的1～1.5％，当镁粉开始逐渐消耗时，在搅拌条件下继续滴加氯苯的乙醚溶液，滴加速度为3～4mL/min，稍微加热，并使溶液逐渐呈微沸状态，滴加完毕后，在45℃～50℃温度下继续保持回流状态2～4h，然后冷却至室温，过滤，将滤液制备成乙醚的饱和溶液，并在该饱和溶液中加入低温下保存的溴苯格氏试剂块状晶体或1,2-二溴乙烷格氏试剂的块状晶体，本次所述溴苯格氏试剂块状晶体或1,2-二溴乙烷格氏试剂块状晶体的加入量占参与反应的氯苯质量的1～2％，所述溴苯格氏试剂块状晶体或1,2-二溴乙烷格氏试剂块状晶体作为制备氯苯格式试剂的晶种，再将溶液放置-20℃～-25℃的低温下保存48h后制得氯苯格氏试剂的块状晶体。
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