CN114920635A - 4-羟基-1-茚酮的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种4‑羟基‑1‑茚酮的制备方法，是以1,2‑苯并二氢吡喃酮为原料，加入催化剂，并经后处理制得，其中催化剂由三氯化铝和石墨组成。该方法所需温度较低，通过蒸汽加热即可实现，不仅操作安全，而且还具有防止静电的作用。通过该方法制备4‑羟基‑1‑茚酮，可以降低催化剂的使用量，且反应效率高，产物纯度和收率均较高，符合现在的清洁化生产理念，具有良好的工业应用价值。

Description

4-羟基-1-茚酮的制备方法
技术领域
本发明涉及4-羟基-1-茚酮合成技术领域，具体涉及一种4-羟基-1-茚酮的制备方法。
背景技术
茚酮类化合物是一类重要的有机中间体，研究发现近百种包含茚酮结构的天然产物具有药物活性。因此，茚酮类化合物的研究在药物化学和有机合成领域的重要性日益显著，优化这类化合物的合成方法已成为热门课题之一。
4-羟基-1-茚酮(中文别名：4-羟基-1-乙酸乙脂，4-羟基茚酮；英文名称：4-Hydroxyindan-1-one，分子式：C9H8O2)及相关的衍生物在药物化学及有机合成中具有广泛的应用。目前，该化合物的合成主要有以下几种方法：
方法1(WO2014/19344A1)是以1,2-苯并二氢吡喃酮(20.0g,135mmol) 为原料，在三氯化铝(90.0g,676mmol)和氯化钠的作用下，加热至150-200℃反应，反应后将混合物冷却至室温并缓慢倒入冰水(500mL)中淬灭，过滤、纯化后即可制得4-羟基-1-茚酮；该方法的合成路线如下：
Figure BDA0003625564480000011
方法2(US 20140303224 A1)是以苯并二氢呋喃4-酮(100g,0.68mol) 为原料，在三氯化铝(500g,3.75mol)和氯化钠(150g,2.57mol)作用下，加热至180℃反应8h后即可制得；该方法的合成路线如下：
Figure BDA0003625564480000012
方法3(US4322414,1982,A)将二氢香豆素(10.5g,0.07mol)和无水三氯化铝(19.0g,0.14mol)在200℃、氮气条件下反应，反应后将混合物在冰浴中冷却，并滴加盐酸水溶液(50mL浓HCl和50mL H2O)；最后，将反应混合物萃取、过滤即可制得；该方法的合成路线如下：
Figure BDA0003625564480000021
上述方法均存在如下问题：1)反应温度高且反应时间较长，对生产设备要求较高且存在安全隐患；2)三氯化铝和氯化钠的使用量大，猝灭和后处理时冰和酸液的使用量也随之增加，导致三废增多，与现在的清洁生产理念严重不相符；3)三氯化铝与冰水反应剧烈，且易形成絮状物导致产物分离困难。因此，亟需开发出符合清洁生产理念且操作安全简便的4-羟基-1-茚酮合成方法。
发明内容
本发明的目的是提供4-羟基-1-茚酮的制备方法，以解决现有制备方法中，催化剂用量大，以及高温反应后处理复杂的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：4-羟基-1-茚酮的制备方法，以1,2-苯并二氢吡喃酮为原料，加入催化剂，并经后处理制得，其中催化剂由三氯化铝和石墨组成。
进一步优选，所述1,2-苯并二氢吡喃酮和催化剂在120～140℃下进行混合，反应时间为2～8h。
进一步优选，后处理包括将经过催化反应的反应物倒入冰中，之后加入盐酸过滤，过滤后的滤饼用有机溶剂进行溶解，最后将经溶解后的溶液有机相进行再处理。
进一步优选，所述冰与三氯化铝的质量比为2.6～3.6:1。
进一步优选，1,2-苯并二氢吡喃酮、三氯化铝和石墨的摩尔比为1：0.1～1： 0.05～0.1。
进一步优选，所述石墨为片状石墨。
进一步优选，所述有机溶剂为二氯甲烷或四氢呋喃。
进一步优选，对溶解后的溶液有机相的再处理包括：浓缩、重结晶和干燥处理。
有益效果：一种1.4-羟基-1-茚酮的制备方法，以1,2-苯并二氢吡喃酮为原料，加入催化剂，并经后处理制得，其中催化剂由三氯化铝和石墨组成。该方法所需温度较低，通过蒸汽加热即可实现，不仅操作安全，而且还具有防止静电的作用。采用石墨作为催化剂，制备4-羟基-1-茚酮，可以降低催化剂的使用量，节约原料，降低成本；且反应效率高，产物纯度和收率均较高，符合现在的清洁化生产理念，具有良好的工业应用价值。
附图说明
图1为实施例4制得的4-羟基-1-茚酮的液相色谱图；
图2为实施例6制得的4-羟基-1-茚酮的液相色谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图1和2，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：
一种4-羟基-1-茚酮的制备方法，包括以下步骤：
S1：将1,2-苯并二氢吡喃酮(1800.0g,12.15mol)、三氯化铝(324.0g, 2.43mol)和片状石墨(8.8g,0.73mol)混合，并在120℃下反应6h；
S2：将步骤1中的反应物倒入冰水(1150g)中，加入盐酸后进行过滤；将过滤后的滤饼用二氯甲烷进行溶解；
S3：将溶解后的二氯甲烷溶液浓缩、重结晶、干燥，制得4-羟基-1-茚酮，其反应式如下：
Figure BDA0003625564480000041
通过上述步骤制得的4-羟基-1-茚酮1770.0g，收率为95.2％，纯度为96.8％。
实施例2：
一种4-羟基-1-茚酮的制备方法，包括以下步骤：
S1：将1,2-苯并二氢吡喃酮(1500g,10.12mol)、三氯化铝(673.7g, 5.05mol)和片状石墨(8.5g,0.71mol)混合，并在122℃下反应5h；
S2：将步骤1中的反应物倒入冰水(2200g)中，加入盐酸后进行过滤；将过滤后的滤饼用二氯甲烷进行溶解；
S3：将溶解后的二氯甲烷溶液浓缩、重结晶、干燥，制得4-羟基-1-茚酮，其反应式如下：
Figure BDA0003625564480000042
通过上述步骤制得的4-羟基-1-茚酮1454.0g，收率为94.8％，纯度为97.8％。
实施例3：
一种4-羟基-1-茚酮的制备方法，包括以下步骤：
S1：将1,2-苯并二氢吡喃酮(1200g,8.10mol)、三氯化铝(756.1g,5.67mol) 和片状石墨(7.8g,0.65mol)混合，并在120℃下反应4h；
S2：将步骤1中的反应物倒入冰水(2300g)中，加入盐酸后进行过滤；将过滤后的滤饼用二氯甲烷进行溶解；
S3：将溶解后的二氯甲烷溶液浓缩、重结晶、干燥，制得4-羟基-1-茚酮，其反应式如下：
Figure BDA0003625564480000051
通过上述步骤制得的4-羟基-1-茚酮1181.7g，收率为96.7％，纯度为98.2％。
实施例4：
一种4-羟基-1-茚酮的制备方法，包括以下步骤：
S1：将1,2-苯并二氢吡喃酮(1000g,6.75mol)、三氯化铝(813.4g,6.10mol) 和片状石墨(7.3g,0.61mol)混合，并在120℃下反应4h；
S2：将步骤1中的反应物倒入冰水(2200g)中，加入盐酸后进行过滤；将过滤后的滤饼用二氯甲烷进行溶解；
S3：将溶解后的二氯甲烷溶液浓缩、重结晶、干燥，制得4-羟基-1-茚酮，其反应式如下：
Figure BDA0003625564480000052
通过上述步骤制得的4-羟基-1-茚酮997.6g，收率为98.2％，纯度为98.4％；制得的4-羟基-1-茚酮的液相色谱图如图1所示，其色谱分析结果如表1所示：
表1分析结果表
Figure BDA0003625564480000053
Figure BDA0003625564480000061
实施例5：
一种4-羟基-1-茚酮的制备方法，包括以下步骤：
S1：将1,2-苯并二氢吡喃酮(3000g,20.25mol)、三氯化铝(2700.0g, 20.26mol)和片状石墨(12.0g,1.0mol)混合，并在130℃下反应8h；
S2：将步骤1中的反应物倒入冰水(7050g)中，加入盐酸后进行过滤；将过滤后的滤饼用四氢呋喃进行溶解；
S3：将溶解后的四氢呋喃溶液浓缩、重结晶、干燥，制得4-羟基-1-茚酮，其反应式如下：
Figure BDA0003625564480000062
通过上述步骤制得的4-羟基-1-茚酮2853.3g，收率为91.4％，纯度为96.1％。
实施例6：
一种4-羟基-1-茚酮的制备方法，包括以下步骤：
S1：将1,2-苯并二氢吡喃酮(3000g,20.25mol)、三氯化铝(1350.5g, 10.13mol)和片状石墨(24.3g,2.025mol)混合，并在140℃下反应6h；
S2：将步骤1中的反应物倒入冰水(4000g)中，加入盐酸后进行过滤；将过滤后的滤饼用四氢呋喃进行溶解；
S3：将溶解后的四氢呋喃溶液浓缩、重结晶、干燥，制得4-羟基-1-茚酮，其反应式如下：
Figure BDA0003625564480000071
通过上述步骤制得的4-羟基-1-茚酮2811.0g，收率为92.2％，纯度为98.4％，且该4-羟基-1-茚酮的液相色谱图如图2所示，其色谱分析结果如表2所示：
表2分析结果表
Figure 1
上述实施例1-6中，1,2-苯并二氢吡喃酮与石墨和三氯化铝的反应温度为 120-140℃，通过蒸汽加热即可实现，而且还能通过蒸汽的加湿效果防止静电产生。
对比实验1：
S1：将1,2-苯并二氢吡喃酮(500g,3.38mol)、三氯化铝(450.7g,3.38mol) 混合，并在140℃下反应4h；
S2：将步骤1中的反应物倒入冰水(1400g)中，加入盐酸后进行过滤；将过滤后的滤饼用二氯甲烷进行溶解；
S3：将溶解后的二氯甲烷溶液浓缩、重结晶、干燥，制得4-羟基-1-茚酮，其反应式如下：
Figure BDA0003625564480000081
通过上述步骤制得的4-羟基-1-茚酮262.5g，收率为46.3％，纯度为88.2％。
通过与对比实验1得到的4-羟基-1-茚酮的质量、回收率以及纯度，与实施例1-6得到的4-羟基-1-茚酮的质量、回收率以及纯度对比可知，本发明制得的 4-羟基-1-茚酮纯度和收率均较高，反应温度低，催化剂用量少且石墨可以回收，有效避免三氯化铝用量过多，反应过程形成絮状物搅拌困难及产品难以倒出的问题。
对比实验2：
S1：将1,2-苯并二氢吡喃酮(800g,5.40mol)和石墨(6.5g,0.54mol) 混合，并在140℃下反应4h；
S2：将步骤1中的反应物倒入冰水(1000g)中，加入盐酸后进行过滤；将过滤后的滤饼用二氯甲烷进行溶解；
S3：将溶解后的二氯甲烷溶液浓缩、重结晶、干燥，无4-羟基-1-茚酮生成。
下面将对现有方法与本发明的环境因子E进行对比，对比结果如表3所示：
表3现有方法与本发明的环境因子E对比
方法 规模/公斤 E-因子 备注
US 20140303224A1 1 21.9 未计入后处理溶剂
US4322414,1982,A 1 13.2 未计入后处理溶剂
US201579028,2015,A1 1 32.1 未计入后处理溶剂
CN108997163,2018,A 1 ≥17.9 未计入后处理溶剂
本发明 1 3.0-3.5 未计入后处理溶剂
对比例1 1 6.4 未计入后处理溶剂
注：E＝废物产物质量/目标产物质量，废物产物为未充分回收的溶剂、催化剂、反应的杂质等。
通过表3可以看出，本发明中的E-因子数值最低，也就是说产废率低，相对于现有技术，大大减少三废排放量，环境因子E值小，符合现在的清洁化生产理念，具有良好的工业应用价值。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.4-羟基-1-茚酮的制备方法，其特征在于，以1,2-苯并二氢吡喃酮为原料，加入催化剂，并经后处理制得，其中催化剂由三氯化铝和石墨组成。
2.根据权利要求1所述的4-羟基-1-茚酮的制备方法，其特征在于，所述1,2-苯并二氢吡喃酮和催化剂在120～140℃下进行混合，反应时间为2～8h。
3.根据权利要求1所述的4-羟基-1-茚酮的制备方法，其特征在于，后处理包括将经过催化反应的反应物倒入冰中，之后加入盐酸过滤，过滤后的滤饼用有机溶剂进行溶解，最后将经溶解后的溶液有机相进行再处理。
4.根据权利要求3所述的4-羟基-1-茚酮的制备方法，其特征在于，所述冰与三氯化铝的质量比为2.6～3.6:1。
5.根据权利要求1所述的4-羟基-1-茚酮的制备方法，其特征在于，1,2-苯并二氢吡喃酮、三氯化铝和石墨的摩尔比为1：0.1～1：0.05～0.1。
6.根据权利要求1所述的4-羟基-1-茚酮的制备方法，其特征在于，所述石墨为片状石墨。
7.根据权利要求1所述的4-羟基-1-茚酮的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为二氯甲烷或四氢呋喃。
8.根据权利要求3所述的4-羟基-1-茚酮的制备方法，其特征在于，对溶解后的溶液有机相的再处理包括：浓缩、重结晶和干燥处理。
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