CN112028739A - 邻二卤代芳烃化合物功能化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了邻二卤代芳烃化合物功能化的方法，所述方法包括：将邻二卤代芳烃化合物溶解于有机溶剂中，控制反应体系的温度不高于‑50℃；以及向所述有机溶剂中加入含有异丙基氯化镁‑氯化锂的有机试剂，进行格氏置换反应，以便将所述邻二卤代芳烃化合物功能化。本发明的方法反应条件温和，温度容易实现，反应产率高达70％以上，副产物少，尤其是不易形成苯炔，并且格氏置换后的功能性邻二卤代芳烃化合物可作为亲核试剂与多种可进行亲核反应的底物发生反应，从而制得各种功能材料，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及化学领域。具体地，本发明涉及邻二卤代芳烃化合物功能化的方法。
背景技术
邻二卤代芳烃化合物的卤素取代基可以进行多种类型的反应，例如可通过钯催化的偶合反应或亲电取代反应制备有机功能材料。此外，还可以通过将Ar-X键与强的亲核试剂如n-BuLi、tert-BuLi等反应将卤原子拔掉生成Ar–等活性中间体，其可与醛基、酯基、CH(COOEt)2等可进行亲核反应的底物进行反应，从而制备多种功能材料。对于邻二卤代芳烃化合物，尤其是溴代和碘代芳烃，使用n-BuLi等移除卤素时，在常规的-78℃反应条件下，加入1倍当量n-BuLi后生成的邻位卤代芳基负离子
非常容易继续与邻位的X1发生消除反应生成苯炔，导致反应失败。为了避免苯炔的形成，反应需要极低温度，通常要–110℃甚至以下，条件苛刻，操作困难。当使用LDA进行邻位H的锂化时，在消除LiX过程中，也经常生成苯炔中间体，生成副产物(参见如下反应式)；并且卤素邻位定位能力低，反应产物复杂。此外Ar-X键与烯烃卤键类似，很难直接与金属Mg作用。
因此，目前针对邻二卤代芳烃化合物通过格氏置换反应功能化的方法仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题至少之一。为此，本发明提出了邻二卤代芳烃化合物功能化的方法，该方法反应条件温和，温度容易实现，反应产率在70％以上，副产物少，尤其是不易形成苯炔，并且功能化后的邻二卤代芳烃可与多种可进行亲核反应的底物反应，具有广泛的应用前景。
为此，本发明提出了一种邻二卤代芳烃化合物功能化的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：将邻二卤代芳烃化合物溶解于有机溶剂中，控制反应体系的温度不高于-50℃；以及向所述有机溶剂中加入含有异丙基氯化镁-氯化锂的有机试剂，进行格氏置换反应，以便将所述邻二卤代芳烃化合物功能化。
异丙基氯化镁-氯化锂(i-PrMgCl·LiCl)是一种具有高选择性的高效有机格氏试剂，以溴代芳烃为原料，可通过氯化锂介导的Br/Mg交换反应制备功能化的芳基和杂芳基镁化合物。因此，发明人将邻二卤代芳烃化合物的二卤代中的一个位点利用i-PrMgCl·LiCl实现格氏置换。经过深入研究发现，反应温度对格氏置换影响显著，当采用-15℃左右时，产物得率较低，并且发现生成了大量类似于苯炔的结构，从而导致反应失败。进而，发明人经过大量实验得到较优反应温度—≤-50℃，该温度相对比较容易实现，反应条件温和，反应产率在70％以上，副产物少，尤其是不易形成苯炔，并且格氏置换后的功能性邻二卤代芳烃可作为亲核试剂与多种可进行亲核反应的底物反应，具有广泛的应用前景。
根据本发明的实施例，所述邻二卤代芳烃化合物功能化的方法还可以具有下列附加技术特征：
根据本发明的实施例，所述有机溶剂选自无水四氢呋喃或者无水乙醚，优选无水四氢呋喃。反应底物和产物在该溶剂中溶解性好，并且该溶剂不会对格氏置换反应造成干扰，保证反应顺利进行。
根据本发明的实施例，控制反应体系的温度为-50～-60℃。在此温度范围内，反应产率在70％以上，副产物少，尤其是不易形成苯炔，并且格氏置换后的功能性邻二卤代芳烃可与多种可进行亲核反应的底物反应，具有广泛的应用前景。
根据本发明的实施例，所述异丙基氯化镁-氯化锂的添加量为邻二卤代芳烃化合物的1.0～1.2当量。由此，可以使得格氏置换反应完全，产率高。
根据本发明的实施例，所述格氏置换反应的时间为1.2～3.0小时。由此，可以使得格氏置换反应完全，产率高。
根据本发明的实施例，所述邻二卤代芳烃化合物具有如下结构：
X1和X2分别选自F、Cl、Br或I，且X1和X2中的其中一个必须是Br或I；
FG是不与异丙基氯化镁–氯化锂反应的基团，选自H、F、Cl、烷基、烷氧基、芳基、含有取代基的芳基、二烷基氨基或者二芳基氨基。
根据本发明的实施例，所述方法进一步包括：将功能化的所述邻二卤代芳烃化合物与可进行亲核反应的底物反应。
根据本发明的实施例，所述可进行亲核反应的底物的添加量为所述功能化的邻二卤代芳烃化合物的0.7～1.0当量，所述反应的时间为1～3小时，温度为5～20℃。由此，以便使得可进行亲核反应的底物充分与功能化的邻二卤代芳烃反应。
根据本发明的实施例，所述反应后，依次进行如下操作：向反应体系中加入饱和氯化铵水溶液，用二氯甲烷萃取，无水硫酸镁干燥，过滤，减压蒸馏，过柱纯化。由此，所得到的产物产率高、纯度好。
根据本发明的实施例，所述可进行亲核反应的底物选自邻溴苯甲醛、间溴苯甲醛、对溴苯甲醛、酰氯类、酯类或者二氧化碳。该功能化合物具有部分正电荷，可以与格氏置换后的邻二卤代芳烃反应。
另外，本发明还提出了一种邻二卤代芳烃化合物功能化的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：将邻二卤代芳烃化合物溶解于四氢呋喃中，并控制反应体系的温度为-50～-60℃；向所述四氢呋喃中加入添加量为所述邻二卤代芳烃化合物1.0～1.2当量的含有异丙基氯化镁-氯化锂的四氢呋喃，反应1.2～3.0小时，以便将所述邻二卤代芳烃化合物功能化；将功能化的所述邻二卤代芳烃化合物与添加量为所述功能化的邻二卤代芳烃化合物0.7～1.0当量的可进行亲核反应的底物反应，于5～20℃进行1～3小时，然后恢复室温，加入饱和氯化铵水溶液，用二氯甲烷萃取、无水硫酸镁干燥，过滤，减压蒸馏除去溶剂，过柱纯化；其中，所述邻二卤代芳烃化合物具有如下结构：
X1和X2分别选自F、Cl、Br或I，且X1和X2中的其中一个必须是Br或I；FG是不与异丙基氯化镁–氯化锂反应的基团，选自H、F、Cl、烷基、烷氧基、芳基、含有取代基的芳基、二烷基氨基或者二芳基氨基。由此，根据本发明实施例的方法反应条件温和，温度容易实现，反应产率在70％以上，副产物少，尤其是不易形成苯炔，并且格氏置换后的功能性邻二卤代芳烃可与多种带部分正电荷的化合物反应，具有广泛的应用前景。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
在氮气保护下，将邻二溴苯0.98g(4.06mmol)加入经烘箱干燥的25mL三口烧瓶中，注入10mL无水四氢呋喃(THF)，搅拌，将反应体系冷却到-50℃并保持15分钟，逐滴滴加i-PrMgCl·LiCl的THF溶液(1.3M)3.40mL，保持低温反应2.5小时，通过TLC确定原料反应完全后，一次性加入邻溴苯甲醛0.74g(4.00mmol)，缓慢升到10℃，继续反应6小时。加入饱和氯化铵水溶液10mL，二氯甲烷3×20mL萃取，用硫酸镁干燥有机相，过滤除去硫酸镁，减压除去溶剂，使用硅胶柱分离产物，得白色固体产物二(2-溴苯基)甲醇0.96g，产率71％。MS(ESI)324.8822(M-OH).1H NMR(600MHz,Chloroform-d)δ7.58(d,J＝8.0Hz,2H),7.36–7.27(m,4H),7.18(d,J＝2.5Hz,2H),6.40(s,1H),2.53(s,1H).
实施例2
在氮气保护下，将邻二溴苯0.98g(4.06mmol)加入经烘箱干燥的25mL三口烧瓶中，注入10mL无水四氢呋喃，搅拌，将反应体系冷却到-50℃并保持15分钟，逐滴滴加i-PrMgCl·LiCl的THF溶液(1.3M)3.40mL，保持低温反应2.5小时，通过TLC确定原料反应完全后，一次性加入间溴苯甲醛0.74g(4.00mmol)，缓慢升到10℃，继续反应6小时。加入饱和氯化铵水溶液10mL，二氯甲烷3×20mL萃取，用硫酸镁干燥有机相，过滤出去硫酸镁，减压除去溶剂，使用硅胶柱分离产物，得白色固体产物2-溴苯基-3-溴苯基甲醇1.02g，产率76％。
实施例3
在氮气保护下，2-溴-1-碘苯1.31g(4.59mmol)加入经烘箱干燥的25mL三口烧瓶中，注入10mL无水四氢呋喃，搅拌，将反应体系冷却到-50℃并保持15分钟，逐滴滴加i-PrMgCl·LiCl的THF溶液(1.3M)3.70mL，保持低温反应1.2小时，通过TLC确定原料反应完全后，一次性加入邻溴苯甲醛0.81g(4.36mmol)，缓慢升到10℃，继续反应2小时。加入饱和氯化铵水溶液10mL，二氯甲烷3×20mL萃取，用硫酸镁干燥有机相，过滤出去硫酸镁，减压除去溶剂，使用硅胶柱分离产物，得白色固体产物二(2-溴苯基)甲醇0.96g，产率70％。MS(ESI)324.8822(M-OH).1H NMR(600MHz,Chloroform-d)δ7.58(d,J＝8.0Hz,2H),7.36–7.27(m,4H),7.18(d,J＝2.5Hz,2H),6.40(s,1H),2.53(s,1H).
实施例4
在氮气保护下，2-溴-1-碘苯1.31g(4.59mmol)加入经烘箱干燥的25mL三口烧瓶中，注入10mL无水四氢呋喃，搅拌，将反应体系冷却到-60℃并保持15分钟，注射器逐滴滴加i-PrMgCl·LiCl的THF溶液(1.3M)3.70mL，保持低温反应2.5小时，通过TLC确定原料反应完全后，一次性加入邻溴苯甲醛0.81g(4.36mmol)，缓慢升到10℃，继续反应2小时。加入饱和氯化铵水溶液10mL，二氯甲烷3×20mL萃取，用硫酸镁干燥有机相，过滤出去硫酸镁，减压除去溶剂，使用硅胶柱分离产物，得白色固体产物二(2-溴苯基)甲醇0.96g，产率70％。MS(ESI)324.8822(M-OH).1H NMR(600MHz,Chloroform-d)δ7.58(d,J＝8.0Hz,2H),7.36–7.27(m,4H),7.18(d,J＝2.5Hz,2H),6.40(s,1H),2.53(s,1H).
实施例5
在氮气保护下，2-氟-1-溴苯1.75g(10.06mmol)加入经烘箱干燥的50mL三口烧瓶中，注入10mL无水四氢呋喃，搅拌，将反应体系冷却到-50℃并保持15分钟，注射器逐滴滴加i-PrMgCl·LiCl的THF溶液(1.3M)8.08mL，保持低温反应2.5小时，通过TLC确定原料反应完全后，一次性加入邻氟苯甲醛1.12g(9.03mmol)，缓慢升到10℃，继续反应6小时。加入饱和氯化铵水溶液10mL，二氯甲烷3×20mL萃取，用硫酸镁干燥有机相，过滤除去硫酸镁，减压除去溶剂，使用硅胶柱分离产物，得白色固体产物二(2-氟苯基)甲醇1.37g，产率70％。MS(ESI)219.0(M+H).1H NMR(600MHz,Chloroform-d)δ7.45(m,2H),7.28(m,2H),7.15(m,2H),7.04(m,2H),6.43(s,1H),4.74(s,1H).
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种邻二卤代芳烃化合物功能化的方法，其特征在于，包括：
将邻二卤代芳烃化合物溶解于有机溶剂中，控制反应体系的温度不高于-50℃；以及
向所述有机溶剂中加入含有异丙基氯化镁-氯化锂的有机试剂，进行格氏置换反应，以便将所述邻二卤代芳烃化合物功能化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自无水四氢呋喃或者无水乙醚，优选无水四氢呋喃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制反应体系的温度为-50～-60℃；
任选地，所述异丙基氯化镁-氯化锂的添加量为邻二卤代芳烃化合物的1.0～1.2当量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述格氏置换反应的时间为1.2～3.0小时。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述邻二卤代芳烃化合物具有如下结构：
X1和X2分别选自F、Cl、Br或I，且X1和X2中的其中一个必须是Br或I；
FG是不与异丙基氯化镁–氯化锂反应的基团，选自H、F、Cl、烷基、烷氧基、二烷基氨基、二芳基氨基、芳基或者含有取代基的芳基。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将功能化的所述邻二卤代芳烃化合物与可进行亲核反应的底物反应。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述可进行亲核反应的底物的添加量为所述功能化的邻二卤代芳烃化合物的0.7～1.0当量，所述反应的时间为1～3小时，温度为5～20℃。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述反应后，依次进行如下操作：向反应体系中加入饱和氯化铵水溶液，用二氯甲烷萃取，无水硫酸镁干燥，过滤，减压蒸馏，过柱纯化。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述可进行亲核反应的底物选自邻溴苯甲醛、间溴苯甲醛、对溴苯甲醛、酰氯类、酯类或者二氧化碳。
10.一种邻二卤代芳烃化合物功能化的方法，其特征在于，包括：
将邻二卤代芳烃化合物溶解于四氢呋喃中，并控制反应体系的温度为-50～-60℃；
向所述四氢呋喃中加入添加量为所述邻二卤代芳烃化合物1.0～1.2当量的含有异丙基氯化镁-氯化锂的四氢呋喃，反应1.2～3.0小时，以便将所述邻二卤代芳烃化合物功能化；
将功能化的所述邻二卤代芳烃化合物与添加量为所述功能化的邻二卤代芳烃化合物0.7～1.0当量的可进行亲核反应的底物反应，于5～20℃进行1～3小时，然后恢复室温，加入饱和氯化铵水溶液，用二氯甲烷萃取、无水硫酸镁干燥，过滤，减压蒸馏除去溶剂，过柱纯化；
其中，所述邻二卤代芳烃化合物具有如下结构：
X1和X2分别选自F、Cl、Br或I，且X1和X2中的其中一个必须是Br或I；
FG是不与异丙基氯化镁–氯化锂反应的基团，选自H、F、Cl、烷基、烷氧基、芳基、含有取代基的芳基、二烷基氨基或者二芳基氨基。
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- 2019-06-04 CN CN201910482101.XA patent/CN112028739A/zh active Pending
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