CN109305981B

CN109305981B - 2-羟基萘-1-硼酸的合成方法

Info

Publication number: CN109305981B
Application number: CN201811380918.8A
Authority: CN
Inventors: 李显跃; 宋文志; 吴清来; 郭磊; 傅春荣; 余鹏
Original assignee: Baiyin Bangnuo New Materials Co ltd
Current assignee: Bangnuo Suzhou New Materials Co ltd
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2021-10-29
Anticipated expiration: 2038-11-20
Also published as: CN109305981A

Abstract

本发明公开了一种2‑羟基萘‑1‑硼酸的合成方法，包括以下步骤：1)、1‑溴‑2‑萘酚的合成；2)、羟基烷基化保护：钠氢、含1‑溴‑2‑萘酚的混合液、硫酸二甲酯进行保温反应，得1‑溴‑2‑甲氧基萘；3)、溴位硼酸基化取代：1‑溴‑2‑甲氧基萘、硼酸酯类物、正丁基锂等进行保温反应，得2‑甲氧萘‑1‑硼酸；4)、脱甲基反应：2‑甲氧萘‑1‑硼酸、三溴化硼反应后经后处理，得2‑羟基‑萘‑1‑硼酸。采用本发明的方法能得到单一高纯度、高收率的目标产物，有效地解决了2‑羟基‑萘‑1‑硼酸制备过程不稳定问题。

Description

2-羟基萘-1-硼酸的合成方法

技术领域

本发明涉及有机物合成方法，尤其涉及一种高纯度中间体2-羟基萘-1-硼酸的合成及精制方法。

背景技术

2-羟基萘-1-硼酸是一种有机化合物中间体，可应用于OLED材料、医药和农药行业。由于其合成方法在现有技术中公开较少，所以市售的高纯度2-羟基萘-1-硼酸很少，且价格昂贵。

文献上采用2-萘酚为原料，通过羟基醚化保护，硼酸化和水解脱保护三步反应(如式1)来实现，但经检测产物90％以上为2-羟基萘-3-硼酸，而非目标产物。这是因为2-萘酚不同位点上的能级不同，在硼酸化反应过程中，硼酸基团更容易发生3位取代而非1位。

为了实现硼酸基团的准确定位，采用溴取代定位法。首先，2-萘酚的1位发生溴化取代，然后再进行羟基醚化保护，溴位硼酸基化取代和水解脱保护反应，反应步骤如下式2：

在实际操作中发现，在最后的水解脱保护反应中，在酸性条件下，目标产物很不稳定，极易发生脱硼酸而转化为原料2-萘酚，仅能得到低于5％的目标产物。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供新的合成2-羟基-萘-1-硼酸方法，得到单一高纯度(纯度≥99.5％)、高收率(最终收率≥30％)的目标产物，有效地解决了2-羟基-萘-1-硼酸制备过程不稳定问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种2-羟基萘-1-硼酸的合成方法，包括以下步骤：

1)、1-溴-2-萘酚的合成：

在2-萘酚中加入溶剂Ⅰ，均匀搅拌后降温至0～5℃，再滴加(滴加过程中，控制温度不超过5℃，滴加时间约为20～30分钟)溴化试剂，滴加完毕后于0～5℃保温反应10～30分钟；得含1-溴-2-萘酚的混合液；

2-萘酚：溴化试剂＝1：0.5～1的摩尔比；

注：采用HPLC监控，原料2-萘酚小于1％，可结束反应；

2)、羟基烷基化保护：

将钠氢(氢化钠)溶于溶剂Ⅰ，降温至0～5℃，滴加(滴加时间为20～30分钟)步骤1)所得全部的含1-溴-2-萘酚的混合液，搅拌均匀后，再滴加(滴加时间为20～30分钟)硫酸二甲酯，滴加完毕后，于20±5℃保温反应20±5分钟，得1-溴-2-甲氧基萘；

硫酸二甲酯：步骤1)中的2-萘酚＝1.8～2.1:1(优选2:1)的摩尔比；

钠氢：步骤1)中的2-萘酚＝1～1.2:1(优选1.1:1)的摩尔比；

注：采用HPLC监控，1-溴-2-萘酚含量小于1％，可结束反应；

3)、溴位硼酸基化取代：

将1-溴-2-甲氧基萘与溶剂Ⅱ混合后，于回流条件下分水；然后加入THF(四氢呋喃，作为溶剂)，于惰性气体(例如N₂)保护下，滴加(滴加时间为20～30分钟)硼酸酯类物，滴加完毕后降温至-65～-60℃，滴加(滴加时间为50～60分钟)正丁基锂，滴加完毕后于-65～-60℃保温反应10～20分钟；得2-甲氧萘-1-硼酸(即，2-甲氧基萘-1-硼酸)；

1-溴-2-甲氧基萘：硼酸酯类物＝1：1.8～2.0的摩尔比；

1-溴-2-甲氧基萘：正丁基锂＝1：1.1～1.2的摩尔比；

注：采用HPLC监控，1-溴-2-甲氧基萘小于5％，2-甲氧萘-1-硼酸含量大于77％时，可结束反应；上述于回流条件下分水，溶剂Ⅱ(例如为甲苯)与水共沸，溶剂Ⅱ裹着水去除；

4)、脱甲基反应：

在2-甲氧萘-1-硼酸中加入溶剂Ⅲ，于惰性气体(例如N₂)保护下，降温至-60～-70℃，滴加三溴化硼，滴加过程中控制温度≤-70℃(滴加时间约为5～10分钟)；2-甲氧萘-1-硼酸：三溴化硼＝1：1.1～1.2的摩尔比；

滴加完毕后，经后处理，得2-羟基-萘-1-硼酸。

作为本发明的2-羟基萘-1-硼酸的合成方法的改进，步骤4)的后处理为：

滴加完毕后，先通过加入乙醇淬灭反应；向所得的反应液中滴加质量浓度为5％～10％的氢氧化钠溶液至pH为中性，分层；

取出有机层(位于下层)进行减压脱溶剂(55-65℃、-0.05Mpa)，而后加入石油醚，进行减压抽滤、常压干燥，得2-羟基-萘-1-硼酸(类白色粉末)。

作为本发明的2-羟基萘-1-硼酸的合成方法的进一步改进：

所述步骤1)的保温反应结束后，向所得的反应液中加水淬灭反应，再利用甲苯、水进行萃取，萃取所得的有机层去除甲苯后再加入溶剂Ⅰ，得含1-溴-2-萘酚的混合液。

注：每1mol 2-萘酚配用200±50ml的溶剂Ⅰ。

作为本发明的2-羟基萘-1-硼酸的合成方法的进一步改进：

所述步骤2)中的保温反应结束后，向所得的反应液中加乙醇淬灭反应，再加入冰水(0℃)析出晶体；得1-溴-2-甲氧基萘。

作为本发明的2-羟基萘-1-硼酸的合成方法的进一步改进：

所述步骤3)中的保温反应结束后，向所得的反应液中加入盐酸溶液(5％)淬灭反应，静止分层后，对有机层进行水洗、抽滤等，得2-甲氧萘-1-硼酸。

作为本发明的2-羟基萘-1-硼酸的合成方法的进一步改进：

所述步骤1)中的溴化试剂(溴代物)为NBS(N-溴代丁二酰亚胺)、二溴海因。

作为本发明的2-羟基萘-1-硼酸的合成方法的进一步改进：

所述步骤3)中的硼酸酯类物为硼酸三异丙酯、硼酸三丁酯，硼酸三甲酯。

作为本发明的2-羟基萘-1-硼酸的合成方法的进一步改进：

溶剂Ⅰ为DMF(二甲基甲酰胺)、DCM、THF；

溶剂Ⅱ为甲苯；

溶剂Ⅲ为DCM(二氯甲烷)。

注：

步骤1)中，每1mol 2-萘酚配用250～300ml的溶剂Ⅰ；

步骤2)中，每1.1mol钠氢配用300～400ml溶剂Ⅰ。

步骤3)中，每1mol 1-溴-2-甲氧基萘配用200±50溶剂Ⅱ，配用1000±100ml THF；

步骤4)中，每0.1mol 2-甲氧萘-1-硼酸配用100±30ml溶剂Ⅲ。

本发明的合成路径如下：

在本发明中，步骤1)：以2-萘酚为原料，首先在1位溴取代反应生成1-溴-2-萘酚；溴取代反应准确定位了后续硼酸的取代位置，实现硼酸基团的精准定位。步骤2)：进行羟基烷基化保护；由羟基烷基化反应，代替了羟基醚化反应，避免了后续醚键水解反应的酸性环境导致产物变质。步骤3)：于溴位处进行硼酸基化取代反应。步骤4)：进行脱甲基反应，生产2-羟基-萘-1-硼酸。

本发明的方法提供一种全新的制备2-羟基-萘-1-硼酸的合成路径，具有如下技术优势：

1、选用价格低廉的苯酚为反应原料；

2、工艺步骤简单易行；

3、可以有效地合成高纯度2-羟基-萘-1-硼酸；且收率高。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1、一种2-羟基萘-1-硼酸的合成方法，依次进行以下步骤：

1)、1-溴-2-萘酚的合成(采用2-萘酚和NBS在溶剂中反应合成1-溴-2-萘酚)：

在1000ml反应瓶中加入144.2g 2-萘酚(1mol)和280ml DMF(二甲基甲酰胺)，均匀搅拌后(搅拌时间约为10分钟)，降温至0-5℃，再滴加(滴加时间约为20～30分钟)178g NBS(N-溴代丁二酰亚胺，1mol)，使用水浴控制反应瓶内溶液的温度不超过5℃，加完后于0-5℃保温反应20分钟，此时采用HPLC监控，原料2-萘酚小于1％。

向反应瓶内的液体中加入500ml水，淬灭(从而反应结束)，再加入甲苯200ml，分层，有机层位于上层，将有机层液转移至梨形分离漏斗中，再重复甲苯萃取操作一次，向位于梨形分离漏斗中的有机层液加100ml水进行萃取，去除水层(下层)，重复加水萃取操作一次，将有机层溶液转移至旋转蒸发仪的球形瓶内，保温60-70℃，至甲苯不再蒸出为止，降低至室温，向球形瓶中加入200ml DMF，备用。此时的溶液为1-溴-2-萘酚和DMF的混合液。

该混合液中含有0.992mol的1-溴-2-萘酚，因此本步骤的原子转化率高达99.2％。

2)、羟基烷基化保护：

向1000ml反应瓶中加入360ml DMF和45g钠氢(1.1mol)，降温至0℃，滴加步骤1)所得的全部的1-溴-2-萘酚和DMF的混合液(滴加时间为20～30分钟)，搅拌均匀后，再滴加硫酸二甲酯252g(2mol)，滴加时间为30分钟，滴加完毕后，20℃保温20分钟，采用HPLC监控，此时1-溴-2-萘酚含量小于1％，滴加50ml乙醇淬灭反应。

再加入1000ml 0℃冰水中，搅拌20min，有白色固体逐步析出。-0.05Mpa抽滤、水洗3次(每次水的用量为500ml)，烘干60℃至恒重，得1-溴-2-甲氧基萘224g，含量98％，收率95％。

3)、溴位硼酸基化取代(2-甲氧萘-1-硼酸的合成与精制)

向2000ml反应瓶中加入237g1-溴-2-甲氧基萘(1mol)和200ml甲苯，在110℃进行回流分水，分水完毕后，向反应瓶中加入1000ml THF，在N₂保护下，滴加(滴加时间为30分钟)344g硼酸三异丙酯(液体，1.8mol)，降温至-65～-60℃，再滴加(滴加时间为60分钟)450ml正丁基锂(1.125mol)，于-65～-60℃反应20分钟；此时采用HPLC监控，1-溴-2-甲氧基萘小于5％，2-甲氧萘-1-硼酸含量大于77％，向反应液中加入250ml 5％盐酸溶液，淬灭反应，静止分层，上层为有机层，对有机层进行水洗一次(水的用量为500ml)，静止分层，取有机层在55-65℃-0.05Mpa下进行减压脱溶剂至为原体积的10％(呈泥浆态)，加入400ml DCM搅拌均匀后在-0.05Mpa下减压抽滤，滤饼50℃常压烘干至恒重，得类白色粉末2-甲氧萘-1-硼酸120g(0.594mol)，含量99.2％；收率为58.9％。

备注说明：上述回流分水的目的是为了除水，因为后续加入的丁基锂怕水；

4)、脱甲基反应

向500ml反应瓶中加入20.2g 2-甲氧萘-1-硼酸(0.1mol)，100ml DCM，在N₂的保护下，降温至-70℃，滴加三溴化硼30g(0.12mol)，滴加过程中控制温度≤-70℃(滴加时间约为5～10分钟)；滴加完毕后，滴加20ml乙醇淬灭反应。向反应液中滴加5％氢氧化钠溶液至中性，分层，有机层位于下层，取出有机层在55-65℃、-0.05Mpa下进行减压脱溶剂直至溶剂不再脱出，然后向其中加入100ml石油醚，搅拌20分钟后，-0.05Mpa减压抽滤，再重复上述加入石油醚搅拌、减压抽滤的步骤2次，50℃常压干燥至恒重，得类白色粉末2-羟基-萘-1-硼酸10.5g(0.056mol)，含量99.8％，收率为55.7％。

实施例2-1、步骤1)为采用2-萘酚和二溴海因在溶剂中反应合成1-溴-2-萘酚；

即，将实施例1步骤1)NBS 178g(1mol)改为二溴海因143g(0.5mol)，其余等同于实施例1的步骤1)；

所得的1-溴-2-萘酚和DMF的混合液中，含有0.991mol的1-溴-2-萘酚，因此本步骤的原子转化率为99.1％。

实施例3-1、

将实施例1步骤3)中的硼酸三异丙酯1.8mol改成硼酸三丁酯1.9mol，其余等同于实施例1的步骤3)；

得类白色粉末2-甲氧萘-1-硼酸118g(0.58mol)，含量99.7％；其收率为58％。

实施例3-2、

将实施例1步骤3)中的硼酸三异丙酯1.8mol改成硼酸三甲酯2.0mol，其余等同于实施例1的步骤3)；

得类白色粉末2-甲氧萘-1-硼酸119g(0.59mol)，含量99.5％；其收率为58.6％。

对比例1-1、将实施例1步骤4)中的DCM(二氯甲烷)改成THF(四氢呋喃)，体积量不变；其余等同于实施例1的步骤4)；

所得结果为：得类白色粉末6.4g，其中2-羟基-萘-1-硼酸含量35％，收率约为11.9％。

对比例1-2、将实施例1步骤4)中的DCM(二氯甲烷)改成甲醇，体积量不变；其余等同于实施例1的步骤4)；

所得结果为：得类白色粉末3.2g，其中2-羟基-萘-1-硼酸含量27％，收率约为4.59％。

对比例1-3、将实施例1步骤4)中的DCM(二氯甲烷)改成氯仿，体积量不变；其余等同于实施例1的步骤4)；

所得结果为：得类白色粉末8.8g，其中2-羟基-萘-1-硼酸含量31％，收率约为14.6％。

对比例2-1、将实施例1步骤4)中的三溴化硼的用量由0.12mol改成0.14mol；其余等同于实施例1的步骤4)；

所得结果为：得类白色粉末9.0g，其中2-羟基-萘-1-硼酸含量90.9％，收率约为43.6％。

对比例2-2、将实施例1步骤4)中的三溴化硼的用量由0.12mol改成0.10mol；其余等同于实施例1的步骤4)；

所得结果为：得类白色粉末10g，其中2-羟基-萘-1-硼酸含量91.2％，收率约为48.3％。

对比例3-1、将实施例1步骤4)中的反应温度由“-70℃”改成“-50℃”，其余等同于实施例1的步骤4)；

所得结果为：得类白色粉末6.5g，其中2-羟基-萘-1-硼酸含量78％，收率约为26.9％。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.2-羟基萘-1-硼酸的合成方法，其特征是包括以下步骤：

1）、1-溴-2-萘酚的合成：

在2-萘酚中加入溶剂Ⅰ，均匀搅拌后降温至0~5℃，再滴加溴化试剂，滴加完毕后于0~5℃保温反应10~30分钟；保温反应结束后，向所得的反应液中加水淬灭反应，再利用甲苯、水进行萃取，萃取所得的有机层去除甲苯后再加入溶剂Ⅰ，得含1-溴-2-萘酚的混合液；

2-萘酚：溴化试剂=1：0.5~1的摩尔比；

溶剂Ⅰ为DMF、DCM、THF；

溴化试剂为NBS、二溴海因；

2）、羟基烷基化保护：

将钠氢溶于溶剂Ⅰ，降温至0~5℃，滴加步骤1）所得全部的含1-溴-2-萘酚的混合液，搅拌均匀后，再滴加硫酸二甲酯，滴加完毕后，于20±5℃保温反应20±5分钟，得1-溴-2-甲氧基萘；

硫酸二甲酯：步骤1）中的2-萘酚=1.8~2.1:1的摩尔比；

钠氢：步骤1）中的2-萘酚=1~1.2:1的摩尔比；

3）、溴位硼酸基化取代：

将1-溴-2-甲氧基萘与溶剂Ⅱ混合后，于回流条件下分水；然后加入THF，于惰性气体保护下，滴加硼酸酯类物，滴加完毕后降温至-65~-60℃，滴加正丁基锂，滴加完毕后于-65~-60℃保温反应10~20分钟；得2-甲氧萘-1-硼酸；

1-溴-2-甲氧基萘：硼酸酯类物=1：1.8~2.0的摩尔比；

1-溴-2-甲氧基萘：正丁基锂=1：1.1~1.2的摩尔比；

溶剂Ⅱ为甲苯；

硼酸酯类物为硼酸三异丙酯、硼酸三丁酯，硼酸三甲酯

4）、脱甲基反应：

在2-甲氧萘-1-硼酸中加入溶剂Ⅲ，于惰性气体保护下，降温至-60~-70℃，滴加三溴化硼，滴加过程中控制温度≤-70℃；2-甲氧萘-1-硼酸：三溴化硼=1：1.1~1.2的摩尔比；

溶剂Ⅲ为DCM；

滴加完毕后，经后处理，得2-羟基-萘-1-硼酸；

所述后处理为：

滴加完毕后，先通过加入乙醇淬灭反应；向所得的反应液中滴加质量浓度为5%~10%的氢氧化钠溶液至pH为中性，分层；

取出有机层进行减压脱溶剂，而后加入石油醚，进行减压抽滤、常压干燥，得2-羟基-萘-1-硼酸。

2.根据权利要求1所述的2-羟基萘-1-硼酸的合成方法，其特征是：

所述步骤2）中的保温反应结束后，向所得的反应液中加乙醇淬灭反应，再加入冰水析出晶体；得1-溴-2-甲氧基萘。

3.根据权利要求2所述的2-羟基萘-1-硼酸的合成方法，其特征是：

所述步骤3）中的保温反应结束后，向所得的反应液中加入盐酸溶液淬灭反应，静止分层后，对有机层进行水洗、抽滤，得2-甲氧萘-1-硼酸。