CN86101420A - 萘的酰化 - Google Patents

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Abstract

在2位或β位有给电子取代基的萘衍生物可以用在实质上无水的氟化氢中的酰化试剂在6位进行高定向选择性酰化。此时，实质上无水的氟化氢既是催化剂又是溶剂。

Description

在专利和技术文献中，有许多关于在任一种弗里德尔-克拉夫茨催化剂存在下进行β位有取代基的萘的弗里德尔-克拉夫茨型酰化的一般评述。这种论述被具体的实验证实，可以使用在硝基苯或氯代烃中的三氯化铝或二氯化锌催化剂。或者，最好使用氟化氢存在下的三氟化硼。
在有代表性的上述参考文献中，没有鉴定酰基在萘环上的取代位置，或者没有提供充分的6位定向选择性。使用公开技术能够大规模生产方案。
我们的工作包括研制用于生产聚酯、药物和其它贵重化学品的芳烃单体的母体。我们感兴趣的是以高转化率及高定向选择性获得几乎全部是6-酰基-2-萘酚和相应的6-酰基-2-取代基萘。
文献检索可提供下述相应的先有技术：
在日本公开昭和54〔1979〕年-135756号中，Yasui等人描述了2-烷基-6-酰基萘的制备方法：用2-烷基萘和酰氟做原料，在氟化氢中，用三氟化硼做催化剂，或用三氟化硼做催化剂-溶剂。在权利要求书中指出反应进行温度为-50℃至+100℃。不过，公开的原文部分解释说：在约-10℃至+10℃温度范围以外，收率和6-2-位选择性明显下降。
Eiglmeier在美国专利4，082，807号中指出：2-甲氧基萘在无水氟化氢中与双烯酮在-25℃至-35℃进行酰化反应，得到1-乙酰乙酰基-2-甲氧基萘收率为88%。
还有一些参考文献涉及到萘及其α取代衍生物的弗里德尔-克拉夫茨酰化反应。包括：
Alvarez在美国专利3，758，544号和美国专利3，873，594号中指出：在常规的惰性溶剂中，例如氯代烃中，2-甲氧基萘与乙酰氯的弗里德尔-克拉夫茨酰化反应，只能得到很低的收率。他发现：1位的氯化是改进相应的6-乙酰-衍生物收率的必要条件。在引用的专利中，无水氟化氢被认为是典型的、但不是最佳的弗里德尔-克拉夫茨催化剂。
Muessdoerffer和Niederprum在1977年10月27日公布的德国公开专利2，616，986号的权利要求书中指出：酚和取代酚与酰氯在氟化氢存在下进行的酰化反应，生产4-酰基衍生物有高收率和高选择性。发明人公开了：2-萘酚和7-氯-2-萘酚可按照他们的发明方法进行酰化。但是，他们没有指出萘酚衍生物的酰化方法，他们也没有指出按照权利要求书中所述的方法能够生成出哪种类型的异构物。考虑到引用的其它先有技术，可以设想将生产1-酰基-2-羟基萘。
Lodwijk在美国专利3，803，245号中公开了2-甲氧基萘的酰化。使用在硝基苯中的三氯化铝催化剂，三氯化铝，二氯化锌和类似的弗里德尔-克拉夫茨催化剂。
“有机合成”第53卷第5页中指出：2-甲氧基萘在硝基苯中与乙酰氯的酰化反应收率为45～48%。
萘的弗里德尔-克拉夫茨酰化反应还可参考下述文献：
Kacer和Krause    美国专利1，841，445号
Kranzlein等    美国专利1，910，470号
Skraup    美国专利1，995，402号
Skraup    美国专利2，087，213号
Boese    美国专利2，214，117号
Lieber    美国专利2，287，110号
Mikeska和Lieber    美国专利2，288，319号
Lieber    美国专利2，307，891号
Lieber    美国专利2，353，053号
Johnson和Graber    美国专利2，683，738号
Alvarez    美国专利3，637，767号
Giorano和Casagrande    美国专利4，328，356号
Given和Hammick化学会志    1947年1237页
Bui-Hoi等有机化学杂志16卷，988-94页（1951年）
Gupta和Haksar    Agra    Univ.J.of    Res.，（Sci）第11卷，第2篇，165-6页，（1962年）
Arai四面体通汛，24卷，14期，1531-34页，（1983年）
Girdler等化学会志1966年，C（有机），181页
Harrison等药物化学杂志13卷，203页，（1970年）
以及下述的化学文摘参考文献
化学文摘CA    50卷    5625c号
化学文摘CA    50卷    7139e号
化学文摘CA    56卷    14136d号
化学文摘CA    57卷    15022d号
化学文摘CA    58卷    6663e号
化学文摘CA    67卷    10907y号
化学文摘CA    74卷    16093w号
化学文摘CA    80卷    2790h号
如同前面引用的Alvarez专专利所公开的那样，本发明方法导致生产贵重药物的中间体。如同上述引文中Yasui日本专利所公开的那样，本发明方法也提供了生产单体的中间体。
使用上述引文中所述的方法使过程商品化是困难的。在无水状态下才能用做催化剂的三氯化铝、二氯化锌以及类似的盐类可以很快地吸水，水解，变成对反应无用的物质。用做溶剂的硝基和多囟代烃是高沸点的有毒物质。
使用硝基烃时，由于在常规的运行条件下不可避免地会存在着水，从而导致形成不可分离的乳液。此外，常规的弗里德尔-克拉夫茨催化剂与硝基烃混合时，会发生明显的放热反应，后者是很难控制的。反应的转化率低。当使用硝基烃中的金属囟化物时，通常生成异构物的混合物，此时需要增加附加的分离步骤。
由于所有上述的和其它的原因，我们开发了在本专利中申请的方法。
本发明涉及在2位被给电子取代基取代的萘的改进的酰化方法。按照本发明方法，将需要酰化的萘化合物与实质上无水的氟化氢接触，与适量的酰化试剂接触，从约40℃加热至约100℃，反应时间应足以保证萘化合物实质上全部转化成酰基萘，然后用蒸发方法除去氟化氢并分离出酰基萘。虽然本发明方法可用于任意一种合适的取代基萘的酰化，但特别适用于具有下述结构式的化合物的酰化
Figure 86101420_IMG3
此处R是羟基，低级烷基，低级烷氧基，低级烷硫基或囟基。
本发明方法使用的酰化试剂可以是常规的商品化的酰化试剂。当使用低级烷基羧酸，酸酐，酸的囟化物和烯酮时，反应是特别有效的。
本发明的目的是：（1）提高适用的β-取代基萘转化成酰基萘的转化率;（2）提供产物中6-酰基取代化合物的含量;（3）降低副产物特别是焦油状副产物的酰化产物中的含量;（4）简化获取所需产物必要的存在步骤和（5）从而降低产物的生产费用。研究本发明下述的说明及推荐实施例，对于熟悉本专业的人来说，实施本发明方法所带来的其它优越性是不言而喻的。
本发明方法所使用的化合物是2-取代基萘，其中取代基为传统的众所周知的邻一对位定位基，给电子基团或类似的标准物。此外，取代基应该对氟化氢无反应活性，例如形成不可逆的氢氟酸盐，以防止破坏基团的邻一对位定位效应。
在本发明方法中，典型的、最有用的化合物是以如下结构式为特征的化合物
Figure 86101420_IMG4
此处R是羟基，低级烷基，低级烷氧基，低级烷硫基或囟基。
在本专利说明书中，低级烷基指的是C1-C4烷基，包括有：甲基，乙基，正丙基，异丙基，正丁基，仲丁基，异丁基和叔丁基。
低级烷氧基指的是甲氧基，乙氧基，正丙氧基，异丙氧基，正丁氧基，仲丁氧基，异丁氧基和叔丁氧基。
低级烷硫基是甲硫基，乙硫基，正丙硫基，异丙硫基，正丁硫基，仲丁硫基，异丁硫基或叔丁硫基。
囟基包括氟基，氯基，溴基和碘基。
在本发明中，特别有用的化合物包括：
2-萘酚
2-甲基萘
2-乙基萘
2-异丙基萘
2′-（仲丁基）萘
2-甲氧基萘
2-乙氧基萘
2-正丙氧基萘
2-（叔丁氧基）萘
2-甲硫基萘
2-乙硫基萘
2-异丙硫基萘
2-氟萘
2-氯萘
2-溴萘
2-碘萘
和类似化合物。
在本发明方法中，特别有用的酰化试剂包括低级烷基羧酸或低级烷基羧酸衍生物，例如羧酸囟化物或酸酐。其中，低级烷基羧酸指的是C2-C4羧酸和它们的衍生物。
在本发明方法中，特别有用的酰化试剂的例子包括有：醋酸，丙酸，丁酸，异丁酸，醋酸酐，丙酸酐，乙酰氯，乙酰氟，丙酰氟，丁酰氟，乙酰碘，丙酰溴以及类似物。
本发明过程可采用间歇方式或半连续方式操作。过程的酰化步骤应在密闭系统中进行，因为氯化氢是有毒物质，且具有较高的蒸汽压，在大约室温环境下即可沸腾，并且，酰化步骤通常在高于室温条件下进行。例如，在约60℃至约80℃下进行。
本发明过程通常按下述方式进行：将适用的取代基萘与实质上是无水的氟化氢相接触。尽管使用过剩的氟化氢是可以接受的，并且不致于明显减少收率和定向选择性，不过，我们发现：萘衍生物与氟化氢的摩尔比最好为1∶25至1∶50。
反应可以在没有附加的溶剂存在下进行，然而，在反应中使用附加的惰性溶剂并没有坏处。典型的这类附加溶剂包括氯代烃或类似物。
冷却混合物到至少为约-30℃。最好是将含有混合物的容器先与液化气体、固体二氧化碳或类似物质的低温冷冻混合物相接触。加入酰化试剂，并将反应容器密封，以便经受住反应温度下的氯化氢的蒸汽压。
在加入酰化试剂前将反应器冷却的目的仅是尽量减少混合时所发生的反应和尽量减少反应物料在氟化氢中溶解时所产生的溶解热。冷却步骤是一项普通操作，并不限制或确定反应条件。
然后，将反应容器加热至反应温度。在此处所描述的和在专利中申请的过程中，虽然某些反应可以在低于约40℃，例如在室温环境下进行，但是，绝大多数转化成酰基萘的反应和绝大多数定向选择生成6-酰基异构物的反应是在约40℃至约100℃的温度条件下进行的。在推荐的实施例中，反应进行的温度范围是从约60℃至约80℃。
反应温度若超过上述温度范围很多，则导致焦油状深色产物生成。并且，这种产物难以用常规的分离和提纯技术从所需产物中分离出。
在允许温度范围内将反应进行到实质上全部生成酰基萘时为止。这需要约30分钟至约90分钟。
在一个推荐的实施例中，在推荐的温度范围内，当反应时间为约60分钟时，原料转化成产物的转化率高，酰基异构物中大部分是所需要的6-酰基产物，没有明显数量的共生的不需要的副产物。
上述的各个反应和氟化氢的加入顺序仅只是一个实例而已。在本发明范围内，也可考虑将β-取代基萘和酰化试剂混合，冷却至氟化氢沸点以下，然后加入氟化氢和惰性溶剂。将β-取代基萘加入到酰化试剂在氟化氢中的冷溶液中，也是一种实施本发明过程加料和混合步骤的等价方法。
反应物的加入顺序和加入方法不改变任何其它参数或上述的其它操作。
反应完成后，将含有反应产物的容器冷却至氟化氢沸点左右，然后使容器减压，用蒸发方法除去氟化氢，并将其回收。将剩余物溶于合适的溶剂中，中和所有残存的氟化氢，采用众所周知的技术，将生成的产物分离和提纯。
典型的过程和结果参见下述的实施特例。它们被提供作为本方法的说明，因此不表明本发明仅仅局限于此。
实施例1
在不锈钢高压釜中，将14.4克（0.1摩尔）β-萘酚和24.0克（0.2摩尔）醋酸溶液冷却至-30℃。将溶液用50磅/平方英寸压力的氮气吹扫15分钟。加入100克氟化氢（5.0摩尔）。将高压釜密封。将高压釜快速升温至80℃，保持此温度60分钟。然后，将高压釜快速冷却至40℃。在约40℃下，将氟化氢从高压釜中排放。然后，再用氮气吹扫1小时，以去除残存的可蒸馏的痕量氟化氢。将产物溶于醋酸乙酯中，倾在水上，用45%氢氧化钾水溶液中和，直至水溶液的PH值达到约6.5时为止。水层用醋酸乙酯再次萃取。将有机层合并，用氯化钠饱和水溶液洗涤，干燥。溶剂在真空下去除。
转化率93%。生成6-羟基-2-乙酰基萘及其醋酸盐的选择性为76%。
按照类似的方式，下述化合物转化成6-乙酰基衍生物：
2-甲氧基萘转化成6-甲氧基-2-乙酰基萘。
2-甲基萘转化成6-甲基-2-乙酰基萘。
实施例2
在-30℃下，先配制14.4克（0.1摩尔）β-萘酚和100克（5.0摩尔）氟化氢溶液，然后加入10.2克（0.1摩尔）醋酸酐。将高压反应釜密封。将高压釜快速加热至80℃。保持此温度1小时。生成的6-羟基-2-乙酰基萘和它的醋酸盐的离析和提纯方法同实施例1。转化率为98%。生成6-2位取代化合物的选择性为63%。如果在反应中使用0.2摩尔醋酸酐，则转化率为99%，选择性大于85%。
按照类似的方式，下述化合物可以转化成它们的6-酰基衍生物：
2-甲氧基萘转化成6-甲氧基-2-乙酰基萘
2-乙氧基萘转化成6-乙氧基-2-乙酰基萘
2-甲基萘转化成6-甲基-2-乙酰基萘
2-氯萘转化成6-氯-2-乙酰基萘。
实施例3
在-30℃下，将9.3克（0.15摩尔）乙酰氟与100克（5.0摩尔）氟化氢混合。然后，将混合物加入至含有14.6克（0.1摩尔）2-氟萘的不锈钢高压釜中。将高压釜密封。将釜温快速升至75℃。6-乙酰基-2-氟萘的回收方法与前二个实施例相同。
实施例4
在-30℃下，将乙烯酮（8.4克，0.2摩尔，用丙酮热解法生成）加入至含有100克氟化氢和14.4克2-萘酚的高压釜中。将高压釜密封。将其温度快速升至80℃。6-羟基-2-乙酰基萘的制备方法与前三个实施例相同。

Claims (10)

1、具有结构式如
Figure 86101420_IMG1
的萘化合物的酰化方法，其特征在于其中R是一种给电子基，该方法包括将萘化合物与酰化试剂的反应混合物在从约40℃至约100℃的稳定条件下与实质上是无水的氟化氢相接触，接触时间应足以保证萘化合物实质上完全酰化成6-酰基萘化合物，以及从其中分离出产物。
2、按照权利要求1所述的方法，其中酰化试剂是一种低级烷基羧酸，低级烷基羧酸酸酐，低级烷基羧酸囟化物或烯酮。
3、按照权利要求1所述的方法，其中R是羟基，或一种低级烷基，低级烷氧基，低级烷硫基或囟基。
4、按照权利要求1所述的方法，其中酰化温度为从约60℃至约80℃，反应时间为从约30分钟至约90分钟。
5、按照权利要求1所述的方法，其中萘化合物与氟化氢在反应混合物中的摩尔比为从约1∶25至约1∶50。
6、具有结构式如
Figure 86101420_IMG2
的萘化合物的酰化方法，其特征在于其中R是羟基或一种低级烷基，低级烷氧基，低级烷硫基或囟基与一种低级烷基羧酸，低级烷基羧酸酸酐，低级烷基羧酸囟化物或烯酮，将萘化合物与酰化试剂的反应混合物与实质上无水的氟化氢在约40℃至约100℃的温度条件下接触，接触时间应足以保证萘化合物实质上完全酰化相应的6-酰基化合物，以及从其中分离出产物。
7、按照权利要求6所述的方法，其中酰化温度为从约60℃至80℃，反应时间为从约30分钟至90分钟。
8、按照权利要求6所述的方法，其中萘化合物与氟化氢在反应混合物中的摩尔比为从约1∶25至约1∶50。
9、一种生产6-羟基-2-乙酰基萘的方法，该方法包括将醋酸酐与2-萘酚反应混合物与氟化氨按2-萘酚和氟化氢的摩尔比为1∶50和在约60℃至约80℃的温度条件下接触约30分钟至约90分钟，以及从其中分离出产物。
10、按照权利要求9所述的方法，其中反应在于80℃下进行约60分钟。
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