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摘 要:6—氟-4-色满酮-2-甲酸,是具有生理和药理活性的化合物,因此,对其制备的研究具有很重要的价值。文章综述了酚酯化、羧基酯化、Fries重排和Mi曲ale加成这4种合成6—氟-4-色满酮-2-甲酸的方法,并对这4种方法进行了综合比较和分析,确定了Mi曲ale加成法为最佳的合成方法。
关键词:酚酯化;羧基酯化;Fries重排;Mi曲ale加成
6—氟-4-色满酮-2-甲酸是6—取代-4-色满酮-2-甲酸的一种衍生物,它具有生理和药理活性,因此,对其制备的研究具有很重要的价值。6-氟-4-色满酮-2-甲酸是一种合成和开发药物的重要中间体,也可以作为一些含氟苯并吡喃类化合物的中间体,在药物合成的工艺中占据很重要的地位。
1 6—氟-4-色满酮-2-甲酸的合成方法
1.1对氟苯酚与顺丁烯二酸酐酚酯化
酚类物质与酸酐的酯化反应所用的催化剂有碱性和酸性两类,u,对氟苯酚与顺丁烯二酸酐发生酚酯化反应时,可以先让氟苯酚和氢氧化钠作用形成钠盐,目的是增加其亲核性,再选择室温条件下,与顺丁烯二酸酐发生反应,同时,氢氧化钠还起催化作用[2]。
1.1.1反應原理
此合成法的反应原理如图1所示。
1.1.2操作流程
(l)称量对氟苯酚2.35g,并用1 mol/L 25 mL的氢氧化钠溶液将其溶解。
(2)称量顺丁烯二酸酐1.18 g,加入上述混合液中,搅拌使其全部溶解,再继续搅拌反应1h。
(3)将上述反应后的液体倒入盐酸与冰的混合体系中,再过滤、水洗、干燥,可得产品1.76 g,计算产率约为70.0%。
1.2 3—(4-氟—苯基)-3-氧代-2-T烯酸羧基酯化
在工业生产中,羧基酯化多采用无机酸作催化剂[3],酯化率较高,但存在因浓硫酸的强氧化性导致:生产设备易腐蚀、有机物易失水、碳化、反应后处理繁琐等缺点[4]。对3—(4-氟—苯基)-3-氧代-2-丁烯酸进行羧基酯化时,可以选择对甲苯磺酸作为催化剂,因为有机酸能够与有机相更好地相溶,能促进反应向着正相进行,让酯化达到更好的效果。
1.2.1反应原理
此合成法的反应原理如图2所示。
1.2.2操作流程
(1)在圆底二颈瓶中分别加入:5.88 g的3—(4-氟—苯基)—3 -氧代-2-T烯酸,0.24 g对苯二酚,76 g对甲苯磺酸,30 mL苯和IO mL无水乙醇.再安装一油水分离装置,用氮气做保护,在90℃的温度条件下,进行油浴加热,回流搅拌反应8h。
(2)将反应液进行减压蒸馏除去苯,再加入IO mL乙酸乙酯,并用饱和碳酸氢钠溶液进行中和、洗涤3次。
(3)将洗涤之后的反应液,先用饱和氯化钠水溶液洗至中性,再用无水硫酸钠进行干燥,之后减压蒸馏除去乙酸乙酯,将得到的桔黄色油状物再经减压蒸馏,可获产物5.39 g,计算得出产率为81.0%。
1.3 3—(4-氟—苯基)-3-氧代-2-T烯酸酯的Fries重排
酚酯在Lewis酸或者Bronsted酸催化下[5]可以发生Fries重排反应。酚酯发生酰基重排之后,可以形成邻、对位羟基芳酮,这为合成芳基酮提供了方法[6]。3-(4-氟—苯基)-3-氧代—2-T烯酸酯的Fries重排就是在氯化铝催化的条件下反应的[7]。
1.3.1反应原理
此合成法的反应原理如图3所示。
1.3.2操作流程
(1)在100 mL烧瓶中先加入20 mL硝基苯,再迅速加入4.01g无水氯化铝,并搅拌溶解,待温度降至室温。慢搅拌,慢滴加3.57 g的3—(4-氟—苯基)2-氧代—2-丁烯酸酯。再缓慢将温度升至110℃,回流、搅拌反应6h。
(2)对反应之后的混合液中缓缓滴加40 mL l mol/L盐酸水溶液,慢搅拌至固体全部溶解。用分液漏斗将反应液分层:用10 mL无水乙醚对水层萃取,再与有机层混合。将混合之后的有机层用10%氢氧化钠溶液提取数次。
(3)再进行分液,用10 mL无水乙醚萃取分液后水层。将水层中残留的乙醚蒸去后,在冰浴下用浓盐酸调整至酸性,经过滤、干燥,可得黄色固体1.92 g,计算产率为61.4%。
1.4 3-(4-氟-2-羟基苯基)-3 -氧代-2-丁烯酸的环化
Michacl加成反应是一个亲电的共轭体系(受体)和一个亲核碳负离子(给体)进行共轭加成的反应。Michae功口成在有机合成中应用较广泛。3—(4-氟-2-羟基苯基)-3-氧代-2-T烯酸环合反应是以碳酸氢钠溶液做催化剂,在羧基。—位碳原子发生1,4-Michae功口成,环合得到产物[8]。
1.4.1反应原理
此合成法的反应原理如图4所示。
1.4.2操作流程
(1)在100 mL的圆底烧瓶中先加入2.1 9 3—(4-氟—2—羟基苯基) -3-氧代-2-丁烯酸,再加入50 mLIO%的碳酸氢钠溶液将其溶解。
(2)边搅拌边加热至90℃,回流反应15 min,待冷却后,缓慢加入浓盐酸,将溶液的pH调节至1。溶液变浑浊,静置,等待白色晶体完全析出。
(3)将析出的白色晶体进行抽滤、水洗、风干,可制得白色固体1.8 g,计算产率为86.0%。
2 综合比较
将上所述的6—氟-4-色满酮-2-甲酸的4种合成方法:酚酯化、羧基酯化、Fries重排、Michale加成,做比较,如表1所示。
3 结语
综合考虑反应时间、温度、催化剂等因素的影响及产率的高低,结合表1可以得出相对比较优越的工艺合成方法:Michale加成,即3—(4-氟12-羟基苯基) -3-氧代—2-丁烯酸环合反应合成法,此方法的反应时间短、产率高,具有很明显的优势,而且反应的温度也不高,易控制。可以说,这是一条比较好的合成路线,有很好的开发前景。
[参考文献]
[1]黄仲九,房鼎业.化学工艺[M].北京:高等教育出版社,2001.
[2]黄宪,王彦广,陈振初,新编有机合成化学[M].北京:化学工业出版社,2003.
[3]汪艳飞,黄宝华,方岩雄,等醇酸酯化反应催化剂研究进展[J].广东化工,2007, 34 (7):62-66.
[4]INUI K, KURABAYASHI T,SATO S.Direct synthesis of ethylacetate from ethanolcarried out under pressure [J].Jourmal ofCatalysis, 2002,2(2):207-215.
[5]OLIVEIRA A, OLINEIRA-CAMPOSA, RAPOSO M,et aI.Fries rearrangement of dibenzofuran-2-yl ethanoateunder photochemical and Lewis-acid-catalyzed conditions[J].Tetrahedron, 2004, 60 (29): 6145-6154.
[6]郑梅花,刘 洋,赵瑾,等.Fries重排反应催化剂的研究进展杰[J].化工进展,2008, 27 (1):78-82.
[7]王玉炉有机合成化学[M].北京:科学出版社,2005.
[8]柏一慧.奈必洛尔全合成[D].杭州:浙江大学,2007.
关键词:酚酯化;羧基酯化;Fries重排;Mi曲ale加成
6—氟-4-色满酮-2-甲酸是6—取代-4-色满酮-2-甲酸的一种衍生物,它具有生理和药理活性,因此,对其制备的研究具有很重要的价值。6-氟-4-色满酮-2-甲酸是一种合成和开发药物的重要中间体,也可以作为一些含氟苯并吡喃类化合物的中间体,在药物合成的工艺中占据很重要的地位。
1 6—氟-4-色满酮-2-甲酸的合成方法
1.1对氟苯酚与顺丁烯二酸酐酚酯化
酚类物质与酸酐的酯化反应所用的催化剂有碱性和酸性两类,u,对氟苯酚与顺丁烯二酸酐发生酚酯化反应时,可以先让氟苯酚和氢氧化钠作用形成钠盐,目的是增加其亲核性,再选择室温条件下,与顺丁烯二酸酐发生反应,同时,氢氧化钠还起催化作用[2]。
1.1.1反應原理
此合成法的反应原理如图1所示。
1.1.2操作流程
(l)称量对氟苯酚2.35g,并用1 mol/L 25 mL的氢氧化钠溶液将其溶解。
(2)称量顺丁烯二酸酐1.18 g,加入上述混合液中,搅拌使其全部溶解,再继续搅拌反应1h。
(3)将上述反应后的液体倒入盐酸与冰的混合体系中,再过滤、水洗、干燥,可得产品1.76 g,计算产率约为70.0%。
1.2 3—(4-氟—苯基)-3-氧代-2-T烯酸羧基酯化
在工业生产中,羧基酯化多采用无机酸作催化剂[3],酯化率较高,但存在因浓硫酸的强氧化性导致:生产设备易腐蚀、有机物易失水、碳化、反应后处理繁琐等缺点[4]。对3—(4-氟—苯基)-3-氧代-2-丁烯酸进行羧基酯化时,可以选择对甲苯磺酸作为催化剂,因为有机酸能够与有机相更好地相溶,能促进反应向着正相进行,让酯化达到更好的效果。
1.2.1反应原理
此合成法的反应原理如图2所示。
1.2.2操作流程
(1)在圆底二颈瓶中分别加入:5.88 g的3—(4-氟—苯基)—3 -氧代-2-T烯酸,0.24 g对苯二酚,76 g对甲苯磺酸,30 mL苯和IO mL无水乙醇.再安装一油水分离装置,用氮气做保护,在90℃的温度条件下,进行油浴加热,回流搅拌反应8h。
(2)将反应液进行减压蒸馏除去苯,再加入IO mL乙酸乙酯,并用饱和碳酸氢钠溶液进行中和、洗涤3次。
(3)将洗涤之后的反应液,先用饱和氯化钠水溶液洗至中性,再用无水硫酸钠进行干燥,之后减压蒸馏除去乙酸乙酯,将得到的桔黄色油状物再经减压蒸馏,可获产物5.39 g,计算得出产率为81.0%。
1.3 3—(4-氟—苯基)-3-氧代-2-T烯酸酯的Fries重排
酚酯在Lewis酸或者Bronsted酸催化下[5]可以发生Fries重排反应。酚酯发生酰基重排之后,可以形成邻、对位羟基芳酮,这为合成芳基酮提供了方法[6]。3-(4-氟—苯基)-3-氧代—2-T烯酸酯的Fries重排就是在氯化铝催化的条件下反应的[7]。
1.3.1反应原理
此合成法的反应原理如图3所示。
1.3.2操作流程
(1)在100 mL烧瓶中先加入20 mL硝基苯,再迅速加入4.01g无水氯化铝,并搅拌溶解,待温度降至室温。慢搅拌,慢滴加3.57 g的3—(4-氟—苯基)2-氧代—2-丁烯酸酯。再缓慢将温度升至110℃,回流、搅拌反应6h。
(2)对反应之后的混合液中缓缓滴加40 mL l mol/L盐酸水溶液,慢搅拌至固体全部溶解。用分液漏斗将反应液分层:用10 mL无水乙醚对水层萃取,再与有机层混合。将混合之后的有机层用10%氢氧化钠溶液提取数次。
(3)再进行分液,用10 mL无水乙醚萃取分液后水层。将水层中残留的乙醚蒸去后,在冰浴下用浓盐酸调整至酸性,经过滤、干燥,可得黄色固体1.92 g,计算产率为61.4%。
1.4 3-(4-氟-2-羟基苯基)-3 -氧代-2-丁烯酸的环化
Michacl加成反应是一个亲电的共轭体系(受体)和一个亲核碳负离子(给体)进行共轭加成的反应。Michae功口成在有机合成中应用较广泛。3—(4-氟-2-羟基苯基)-3-氧代-2-T烯酸环合反应是以碳酸氢钠溶液做催化剂,在羧基。—位碳原子发生1,4-Michae功口成,环合得到产物[8]。
1.4.1反应原理
此合成法的反应原理如图4所示。
1.4.2操作流程
(1)在100 mL的圆底烧瓶中先加入2.1 9 3—(4-氟—2—羟基苯基) -3-氧代-2-丁烯酸,再加入50 mLIO%的碳酸氢钠溶液将其溶解。
(2)边搅拌边加热至90℃,回流反应15 min,待冷却后,缓慢加入浓盐酸,将溶液的pH调节至1。溶液变浑浊,静置,等待白色晶体完全析出。
(3)将析出的白色晶体进行抽滤、水洗、风干,可制得白色固体1.8 g,计算产率为86.0%。
2 综合比较
将上所述的6—氟-4-色满酮-2-甲酸的4种合成方法:酚酯化、羧基酯化、Fries重排、Michale加成,做比较,如表1所示。
3 结语
综合考虑反应时间、温度、催化剂等因素的影响及产率的高低,结合表1可以得出相对比较优越的工艺合成方法:Michale加成,即3—(4-氟12-羟基苯基) -3-氧代—2-丁烯酸环合反应合成法,此方法的反应时间短、产率高,具有很明显的优势,而且反应的温度也不高,易控制。可以说,这是一条比较好的合成路线,有很好的开发前景。
[参考文献]
[1]黄仲九,房鼎业.化学工艺[M].北京:高等教育出版社,2001.
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[3]汪艳飞,黄宝华,方岩雄,等醇酸酯化反应催化剂研究进展[J].广东化工,2007, 34 (7):62-66.
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[5]OLIVEIRA A, OLINEIRA-CAMPOSA, RAPOSO M,et aI.Fries rearrangement of dibenzofuran-2-yl ethanoateunder photochemical and Lewis-acid-catalyzed conditions[J].Tetrahedron, 2004, 60 (29): 6145-6154.
[6]郑梅花,刘 洋,赵瑾,等.Fries重排反应催化剂的研究进展杰[J].化工进展,2008, 27 (1):78-82.
[7]王玉炉有机合成化学[M].北京:科学出版社,2005.
[8]柏一慧.奈必洛尔全合成[D].杭州:浙江大学,2007.