三氟化硼乙醚无溶剂催化合成二苯甲酮衍生物

2018-11-24黄年玉刘明国

三峡大学学报(自然科学版) 2018年6期

周明黄年玉刘明国

(三峡大学生物与制药学院，湖北宜昌 443002)

二苯甲酮是紫外线吸收剂、有机颜料、医药、香料、杀虫剂的中间体．作为紫外吸收剂——自由基(II)光引发剂，二苯甲酮主要应用于自由基紫外光固化清漆体系，如UV涂料、UV油墨、UV粘合剂等，同时也可作为抗紫外线成分用于防晒系列化妆品中．其次在医药工业中用于生产双环己哌啶、苯甲托品氢溴酸盐、苯海拉明盐酸盐等药品．二苯甲酮也是苯乙烯聚合抑制剂和香料定香剂，能赋予香精以甜的气息，用在多种香水和皂用香精中，也可用于调配杏仁、桃子、奶油、椰子等食用香精．

目前二苯甲酮主要合成方法有以下几类:经典Friedel-Crafts反应合成方法，如JBeger等[1]报道了以Lewis酸(如氯化铝、氯化锌或三氯化铁等)催化苯甲酰氯与间苯二酚合成二苯甲酮，但合成产率不高(80%左右)，产品颜色较深，需要脱色处理，最大的缺点是产生大量废酸．Sarvesh Kumar等[2]报道了以苯和2,4-二羟基苯甲酰氯进行Friedel-Crafts反应制备二苯甲酮，但酰氯成本较高，且副产物仍有氯化氢，没有从根本上解决环境友好的问题．采用氯化铝等[3-6]催化三氯甲苯与间苯二酚在较低温度下反应，再水解后得到UV-0，该工艺成本较低，收率高，但产物颜色较深，产生大量的废气和废酸污染环境．在考虑环境条件下，陆续报道了在不同催化剂的作用下以苯甲酸和间苯二酚为底物酰化反应[7-11]制备二苯甲，该方法较为绿色高效，副产物为水．报道采用间苯二酚与苯甲腈[12]或苯甲酸衍生物[13]反应合成二苯甲酮．在2000年有报道以苯甲醛[14-15]为原料制备二苯甲酮的新方法，该类方法通过过渡金属实现了芳醛和苯的分子间脱氢偶联，原子经济性高，是有机合成领域的新思路，但操作复杂，反应时间长，且收率中等，原料成本可能较高．

三氟化硼乙醚在有机合成中用作乙酰化、烷基化、聚合、脱水和缩合反应的催化剂．在此基础上，为探讨二苯甲酮衍生物的高效合成方法，采用三氟化硼乙醚为催化剂，以期获得简洁高效的合成方法，降低生产成本及合成难度．

1 实验部分

1.1 试剂与器材

苯甲酸、间苯二酚、乙酸乙酯、石油醚、三氟化硼乙醚均为分析纯试剂．实验仪器包括X-4数字显示显微熔点测定仪、SHB-IIIA循环水式多用真空泵、Bruker AV 400-MHz核磁共振谱仪、AVATAR 330型红外光谱仪、EYELA SB-1100旋转蒸发仪等．

1.2 实验步骤

将间苯二酚，苯甲酸和三氟化硼乙醚加入到1 L的三口反应瓶中，升温反应，TLC点板监测，待反应完全后，蒸出溶剂，用少量乙酸乙酯溶解，先后用等量饱和的碳酸氢钠、饱和的食盐水洗涤，分出有机层，干燥，蒸出乙酸乙酯，得黄色粗产物．在倒入适量甲醇和蒸馏水中重结晶，得白色固体．

1.3 实验结果与讨论

1.3.1 条件筛选

反应式如下，条件筛选见表1．

表1 反应条件的筛选a

No.T/℃t/minBF3.Et2O/mmolYieldb/%m.p./℃1951516trace1432105151630.41433110151640.91434952016trace1435105201660.51436110201680.51437952516trace1438105251680.21439110251695.414310110251294.21431111025893.81431211025493.714313110253.293.5143

续表1 反应条件的筛选a

a反应条件：苯甲酸1a(4 mmol)，间苯二酚2a(4 mmol)；b重结晶产率

1.3.2 实验结果

根据实验发现，随着温度的升高产率会增高，但考虑到工业生产安全，将温度最高定为110℃．但是延长反应时间会增加副反应，影响收率．故选择催化剂当量为0.4倍，反应温度为110℃，时间25 min为最佳反应条件．

1.4 底物拓展

在确定这类反应的最佳反应条件后，研究苯甲酸衍生物对反应的影响．实验表明，当取代基为吸电子基团时有利于反应的进行，诱导效应越大，越有利于反应，但产率都不如苯甲酸．同时还将间苯二酚换成对甲基苯酚实验，发现给电子基团不利于反应的进行，见表2．

表2 反应底物拓展

3a: 熔点:143.6℃，白色固体，Rf=0.5(石油醚∶乙酸乙酯=3∶1).1HNMR(400 MHz, Chloroform-d) δ:12.65(s, 1H), 7.65～7.60(m, 2H), 7.59～7.54(m, 1H), 7.51～7.47(m, 3H), 6.46(d,J=2.4 Hz, 1H), 6.36(dd,J=8.8, 2.4 Hz, 1H).13CNMR(100 MHz, Chloroform-d) δ:200.35, 166.03, 163.11, 138.04, 136.16, 131.58, 128.80, 128.33, 113.35, 107.76, 103.61.

3b: 熔点:148.9℃, 淡黄白色粉末, Rf=0.5(石油醚∶乙酸乙酯=3∶1).1HNMR(400 MHz, Chloroform-d) δ:12.41(s, 1H), 8.11～7.63(m, 2H), 7.46～7.34(m, 3H), 7.13(d,J=8.8 Hz, 1H), 6.49(s, 1H), 6.35(d,J=8.9 Hz, 1H).13CNMR(100 MHz, Chloroform-d) δ:199.43, 166.02, 163.98, 139.46, 136.10, 131.17, 128.48, 127.33, 113.54, 108.50, 103.59.

3c: 熔点:145.3℃, 淡黄白色粉末, Rf=0.5(石油醚∶乙酸乙酯=3∶1.1HNMR(400 MHz, Chloroform-d) δ:12.41(s, 1H), 8.12～8.03(m, 1H), 7.96(dd,J=8.0, 1.0 Hz, 1H), 7.52～7.48(m, 1H), 7.32(d,J=1.7 Hz, 1H), 7.26～7.19(m, 1H), 7.12(d,J=8.8 Hz, 1H), 6.50(d,J=2.4 Hz, 1H), 6.35(dd,J=8.8, 2.4 Hz, 1H).13CNMR(100 MHz, Chloroform-d) δ: 200.87, 166.22, 163.62, 139.57, 136.15, 131.05, 128.06, 127.91, 113.47, 108.30, 103.68.3d: 熔点: 124℃, 粉白色固体, Rf=0.6(石油醚∶乙酸乙酯=3∶1).1HNMR(400 MHz, Chloroform-d) δ: 12.72(d,J=9.5 Hz, 1H), 7.99～7.93(m, 1H), 7.68(d,J=2.0 Hz, 1H), 7.66(d,J=2.1 Hz, 1H), 7.63(dd,J=8.4, 3.4 Hz, 1H), 7.57(dd,J=12.8, 8.8 Hz, 2H), 6.53(d,J=2.3 Hz, 1H), 6.44(dd,J=8.6, 6.2, 2.4 Hz, 1H), 3.05～2.94(m, 3H).13CNMR(100 MHz, Chloroform-d) δ: 202.88, 174.19, 165.07, 163.22, 162.11, 136.78, 135.78, 133.12, 130.92, 119.57, 117.75, 114.11, 111.55, 108.24, 103.47.

3e: 熔点: 198℃，白色固体, Rf=0.4(石油醚∶乙酸乙酯=3∶1).1HNMR(400 MHz, Chloroform-d) δ: 12.73(d,J=18.5 Hz, 1H), 8.06～7.96(m, 1H), 7.70～7.39(m, 4H), 7.02～6.96(m, 2H), 6.56～6.40(m, 2H).13CNMR(100 MHz, Chloroform-d) δ: 199.005, 165.85, 163.72, 161.95, 135.81, 135.20, 131.42, 130.49, 115.32, 114.11, 113.13, 107.85, 103.62.

3f: 熔点: 84℃，黄色结晶粉末，Rf=0.8(石油醚∶乙酸乙酯=3∶1).13CNMR(100 MHz, Chloroform-d) δ: 201.607, 165.39, 137.39, 135.52, 133.50, 131.81, 130.17, 129.76, 128.55, 121.39, 118.21, 20.92.