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一种由芳环上溴的氯代制备氯代芳烃的方法.pdf

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  • 文档编号:574612
  • 上传时间:2018-02-23
  • 格式:PDF
  • 页数:6
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201110165697.4

    申请日:

    2011.06.20

    公开号:

    CN102311298A

    公开日:

    2012.01.11

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C07B 39/00申请日:20110620|||公开

    IPC分类号:

    C07B39/00; C07C17/20; C07C25/02; C07C209/74; C07C211/52; C07C201/12; C07C205/12; C07C25/22; C07D213/61; C07C25/13; C07C25/08

    主分类号:

    C07B39/00

    申请人:

    大连理工大学

    发明人:

    包明; 冯秀娟; 于晓强; 韩艳磊

    地址:

    116100 辽宁省大连市甘井子区凌工路2号

    优先权:

    专利代理机构:

    大连理工大学专利中心 21200

    代理人:

    梅洪玉

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    内容摘要

    本发明属于精细化工领域,涉及医药化工中间体及相关化学技术,具体地说是一种由芳环上溴的氯代制备氯代芳烃的方法。其特征在于:以溴代芳烃为原料,以铜的氧化物或铜盐作催化剂,并使用L-脯氨酸等双齿配体,在有机溶剂中通过芳环上溴的氯代反应制备氯代芳烃。本发明主要是提供一种新的氯代芳烃的制备方法,该方法具有反应条件温和、官能团兼容性好、底物范围广、环境友好等优点。

    权利要求书

    1: 一种由芳环上溴的氯代制备氯代芳烃的方法, 以溴代芳烃为原料, 与氯源反应, 氯取 代芳环上的溴得到氯代芳烃, 其特征是合成路线如下 : 将溴代芳烃、 氯源、 催化剂、 配体, 依次加入到反应器中, 加入有机溶剂进行反应, 反应 温度 50℃~ 200℃ ; 反应时间 12 ~ 36h ; 催化剂为铜的氧化物或铜盐 ; 将获得的反应液, 经 硅胶柱分离制得氯代芳烃 ; 溴代芳烃包括溴代苯化合物、 溴代萘化合物或溴代杂环化合物 ; 溴代芳烃上的 R 是氢、 卤素、 烷基、 氨基、 氰基、 酰基、 羧基、 醛基、 酯基或硝基, 在芳环上 的邻位、 间位或对位。
    2: 根据权利要求 1 中所述的方法, 其特征在于, 所述氯源选自氯化铵、 氯化钠、 N-(N, N- 二甲基咪唑啉 ) 四甲基氯化胍、 四甲基氯化铵或四正丁基氯化铵 ; 溴代芳烃与氯源的摩 尔比为 1 ∶ 1 ~ 1 ∶ 20。
    3: 根据权利要求书 1 中所述的方法, 其特征在于, 所述铜的氧化物或铜盐催化剂选自 碘化亚铜、 溴化亚铜、 氯化亚铜、 氧化亚铜、 醋酸铜、 氯化铜或氧化铜 ; 溴代芳烃与催化剂的 摩尔比为 1 ∶ 0.01 ~ 1 ∶ 1。
    4: 根据权利要求书 1 中所述的方法, 其特征在于, 所述的配体选自含 4-[2-( 二苯基 膦 ) 苯基 ] 吗啉、 乙二胺、 L- 脯氨酸、 1, 6- 己二胺等 N, N- 双齿配体或 N, O- 双齿配体。
    5: 根据权利要求书 1 中所述的方法, 其特征在于, 所述的配体与催化剂的摩尔比为 1 ∶ 0.01 ~ 1 ∶ 1。
    6: 根据权利要求 1 中所述的方法, 其特征还在于, 所述有机溶剂选自苯、 甲苯、邻二甲 苯、 1, 4- 二氧六环、 二甲基亚砜、 乙醇、 甲醇、 叔丁醇、 异丙醇、 三氯甲烷、 二氯甲烷、 乙醚、 丙 醚、 正丁醚、 四氯化碳、 己二酸二甲酯、 乙酸乙酯、 石油醚、 甲基叔丁基醚、 四氢呋喃、 环己烷、 正己烷或正庚烷。
    7: 根据权利要求书 6 中所述的方法, 其特征在于, 所述的有机溶剂的量为 0.1 ~ 10mL。
    8: 根据权利要求 1 中所述的方法, 其特征还在于, 反应在氮气保护下进行。
    9: 根据权利要求 6 或 7 所述的一种氯代芳烃的制备方法, 其特征在于, 所述的有机溶剂 是单一溶剂或混合溶剂。

    说明书


    一种由芳环上溴的氯代制备氯代芳烃的方法

        技术领域 本发明涉及医药化工中间体及相关化学技术领域, 涉及到一种由芳环上溴的氯代 制备氯代芳烃的方法。
         背景技术 氯代芳烃是重要的化工中间体, 也是许多医药和农药分子的重要组成单元, 而且 氯原子的引入还可以改变芳香族化合物的一些物理和生物学性质。 制备氯代芳烃的经典方 法有芳烃的直接亲电取代氯化以及通过 Sandmeyer 反应的氯化等。但是, 由于前者反应剧 烈而存在反应选择性差的缺点, 通常生成一氯取代、 二氯取代及多氯取代产物的混合物 ; 而 后者需经硝化反应、 还原反应、 重氮化反应和氯代反应等多个反应步骤, 因而存在环境污染 严重、 能耗高等不足。
         1958 年, Hardy 等人首次报道了芳环上溴的氯代反应, 使用氯化亚铜作氯源, 成功的将 2- 乙酰胺基 -3- 溴蒽醌转变成 2- 乙酰氨基 -3- 氯蒽醌, 该氯代物是一种重 要的水溶性还原染料的中间体, 使用通常的氯化方法是难以制备的 ( 参见 : W.B.Hardy, R.B.Fortenbaugh, J.Am.Chem.Soc., 1958, 80 : 1716-1718.)。1975 年, Cramer 小组首次实 现了氯化镍催化剂作用下溴代芳烃上溴的氯代反应, 但是该反应需要 210℃的高温 ( 参见 : R.Cramer, D.R.Coulson, J.Org.Chem., 1975, 40 : 2267-2273.)。此外, 还有一些化学计量的 过渡金属作用下芳环上溴的氯代反应报道 ( 参见 : (a)R.G.R.Bacon, H.A.O.Hill, J.Chem. Soc., 1964, 1097-1107 ; (b)R.G.R.Bacon, H.A.O.Hill, J.Chem.Soc., 1964, 1108-1112 ; (c) R.K.Arvela, N.E.Leadbeater, Synlett, 2003, 1145-1148.), 但通常需要较为较苛刻的反应 条件 ( 反应温度大于 150℃或两倍量以上的过渡金属 ), 或需要在微波条件下进行。因此, 如何在较温和的条件下通过过渡金属催化溴代芳环上溴的氯代、 进而转化为相应的氯代芳 烃是一项十分有意义的研究工作。
         发明内容 本发明提供了一种新的氯代芳烃的制备方法, 该方法的合成路线短、 条件温和、 环 境友好、 易实现工业化 ; 该方法在 L- 脯氨酸等 N, N- 双齿或 N, O- 双齿配体存在下, 使用铜 的氧化物或铜盐作催化剂, 具有易得、 廉价的优点。
         本发明是以溴代芳烃为原料, 通过芳环上溴的催化氯代合成氯代芳烃。合成路线 如下 :
         该方法采用的技术方案如下 :
         (1) 氯代芳烃的合成 : 将溴代芳烃、 氯源、 铜的氧化物或铜盐催化剂、 配体, 依次加 入到反应器中, 氮气置换三次后, 加入一定量的有机溶剂, 置于油浴中反应。
         溴代芳烃包括溴代苯化合物、 溴代萘化合物或溴代杂环化合物。
         溴代芳烃上的 R 是氢、 卤素、 烷基、 氨基、 氰基、 酰基、 羧基、 醛基、 酯基或硝基等 ; 其 可以在芳环上的邻位、 间位或对位。
         溶剂包括 : 苯、 甲苯、 邻二甲苯、 1, 4- 二氧六环、 二甲基亚砜、 乙醇、 甲醇、 叔丁醇、 异丙醇、 三氯甲烷、 二氯甲烷、 乙醚、 丙醚、 正丁醚、 四氯化碳、 己二酸二甲酯、 乙酸乙酯、 石油 醚、 甲基叔丁基醚、 四氢呋喃、 环己烷、 正己烷或正庚烷。优选乙酸乙酯、 乙醇、 1, 4- 二氧六 环、 二甲基亚砜。
         反应温度范围为 50℃~ 200℃, 优选 80℃~ 120℃。
         反应时间范围为 12 小时~ 36 小时, 优选 20 小时~ 30 小时。
         所用氯源包括以下试剂 : 氯化铵、 氯化钠、 N-(N, N- 二甲基咪唑啉 ) 四甲基氯化胍、 四甲基氯化铵或四正丁基氯化铵等, 优选 N-(N, N- 二甲基咪唑啉 ) 四甲基氯化胍、 四甲基氯 化铵或四正丁基氯化铵。
         铜的氧化物或铜盐催化剂选自碘化亚铜、 溴化亚铜、 氯化亚铜、 氧化亚铜、 醋酸铜、 氯化铜或氧化铜等。优选碘化亚铜、 氧化亚铜或醋酸铜。
         配体选自含 4-[2-( 二苯基膦 ) 苯基 ] 吗啉、 乙二胺、 L- 脯氨酸、 1, 6- 己二胺等 N, N- 双齿配体或 N, O- 双齿配体。优选乙二胺、 L- 脯氨酸、 1, 6- 己二胺。 有机溶剂的量为 0.1 ~ 10mL。
         溴代芳烃与氯源的摩尔比为 1 ∶ 1 ~ 1 ∶ 20。
         溴代芳烃与催化剂的摩尔比为 1 ∶ 0.01 ~ 1 ∶ 1。
         配体与催化剂的摩尔比为 1 ∶ 0.01 ~ 1 ∶ 1。
         (2) 氯代芳烃的定量分析 : 反应步骤 (1) 中得到的反应液, 经硅胶柱滤至 10mL 的 容量瓶中, 并用有机溶剂将溶液体积定量至指定刻度。使用气相色谱进行分析。
         用于定量的有机溶剂包括 : 苯、 甲苯、 邻二甲苯、 1, 4- 二氧六环、 二甲基亚砜、 乙 醇、 甲醇、 叔丁醇、 异丙醇、 三氯甲烷、 二氯甲烷、 乙醚、 丙醚、 正丁醚、 四氯化碳、 己二酸二甲 酯、 乙酸乙酯、 石油醚、 甲基叔丁基醚、 四氢呋喃、 环己烷、 正己烷或正庚烷等。
         具体实施方式
         本发明所述的氯代芳烃的制备方法, 具有反应步骤少、 催化剂和配体价格低廉、 反 应条件温和及环境友好等优点, 展现出良好的应用前景。
         下面结合具体实施例, 进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用 于限制本发明的范围。 在本领域内的技术人员对本发明所做的简单替换或改进均属于本发 明所保护的技术方案之内。
         实施例 1 :
         准确称取对溴甲苯 (34.2mg, 0.2mmol)、 四甲基氯化铵 (TMAC, 43.9mg, 0.4mmol)、 氯化亚铜 (2.0mg, 0.02mmol)、 L- 脯氨酸 (4.6mg, 0.04mmol), 并依次加入到 25mL 的 Schlenk 瓶中, 加入精制过的异丙醇 (1.0mL), 置于 110℃油浴中反应 20h。反应结束后, 将反应液通 过硅胶柱滤至 10mL 的容量瓶中, 并用乙酸乙酯将溶液体积定量至指定刻度。使用气相色谱 进行分析, 对氯甲苯的产率为 98%。
         实施例 2 :准 确 称 取 对 溴 苯 胺 (34.4mg, 0.2mmol)、 TMAC(43.9mg, 0.4mmol)、 氯化亚铜 (2.0mg, 0.02mmol)、 L- 脯氨酸 (4.6mg, 0.04mmol), 并依次加入到 25mL 的 Schlenk 瓶中, 加 入精制过的异丙醇 (1.0mL), 置于 110℃油浴中反应 20h。反应结束后, 将反应液通过硅胶 柱滤至 10mL 的容量瓶中, 并用乙酸乙酯将溶液体积定量至指定刻度。使用气相色谱进行分 析, 对氯苯胺的产率为 93%。
         实施例 3 :
         准 确 称 取 对 溴 甲 苯 (34.2mg, 0.2mmol)、 TMAC(43.9mg, 0.4mmol)、 氧化亚铜 (2.9mg, 0.02mmol)、 L- 脯氨酸 (4.6mg, 0.04mmol), 并依次加入到 25mL 的 Schlenk 瓶中, 加 入精制过的 DMSO(1.0mL), 置于 110℃油浴中反应 20h。 反应结束后, 将反应液通过硅胶柱滤 至 10mL 的容量瓶中, 并用乙酸乙酯将溶液体积定量至指定刻度。使用气相色谱进行分析, 对氯甲苯的产率为 65%。
         实施例 4 :
         准 确 称 取 对 溴 甲 苯 (34.2mg, 0.2mmol)、 TMAC(43.9mg, 0.4mmol)、 CuI(3.8mg, 0.02mmol)、 L- 脯氨酸 (4.6mg, 0.04mmol), 并依次加入到 25mL 的 Schlenk 瓶中, 加入精制过 的乙醇 (1.0mL), 置于 110℃油浴中反应 20h。反应结束后, 将反应液通过硅胶柱滤至 10mL 的容量瓶中, 并用乙酸乙酯将溶液体积定量至指定刻度。 使用气相色谱进行分析, 对氯甲苯 的产率为 83%。
         实施例 5 :
         准 确 称 取 对 溴 甲 苯 (34.2mg, 0.2mmol)、 TMAC(43.9mg, 0.4mmol)、 氧化亚铜 (2.9mg, 0.02mmol), 并依次加入到 25mL 的 Schlenk 瓶中, 加入乙二胺 (2.4μL, 0.04mmol)、 精制过的乙醇 (1.0mL), 置于 110℃油浴中反应 20h。反应结束后, 将反应液通过硅胶柱滤 至 10mL 的容量瓶中, 并用乙酸乙酯将溶液体积定量至指定刻度。使用气相色谱进行分析, 对氯甲苯的产率为 51%。
         实施例 6 :
         准 确 称 取 对 溴 甲 苯 (34.2mg, 0.2mmol)、 氯 化 钠 (23.4mg, 0.4mmol)、 氧化亚铜 (2.9mg, 0.02mmol)、 L- 脯氨酸 (4.6mg, 0.04mmol), 并依次加入到 25mL 的 Schlenk 瓶中, 加 入精制过的乙醇 (1.0mL), 置于 110℃油浴中反应 20h。 反应结束后, 将反应液通过硅胶柱滤 至 10mL 的容量瓶中, 并用乙酸乙酯将溶液体积定量至指定刻度。使用气相色谱进行分析, 对氯甲苯的产率为 72%。
         实施例 7 :
         准 确 称 取 间 溴 硝 基 苯 (40.4mg, 0.2mmol)、 TMAC(43.9mg, 0.4mmol)、 氧化亚铜 (2.9mg, 0.02mmol)、 L- 脯氨酸 (4.6mg, 0.04mmol), 并依次加入到 25mL 的 Schlenk 瓶中, 加 入精制过的乙醇 (1.0mL), 置于 110℃油浴中反应 20h。 反应结束后, 将反应液通过硅胶柱滤 至 10mL 的容量瓶中, 并用乙酸乙酯将溶液体积定量至指定刻度。使用气相色谱进行分析, 间氯硝基苯的产率为 92%。
         实施例 8 :
         准 确 称 取 1- 溴 代 萘 (27.8μL, 0.2mmol)、 TMAC(87.7mg, 0.8mmol)、 氧化亚铜 (5.8mg, 0.04mmol)、 L- 脯氨酸 (9.2mg, 0.08mmol), 并依次加入到 25mL 的 Schlenk 瓶中, 加 入精制过的乙醇 (1.0mL), 置于 110℃油浴中反应 20h。 反应结束后, 将反应液通过硅胶柱滤至 10mL 的容量瓶中, 并用乙酸乙酯将溶液体积定量至指定刻度。使用气相色谱进行分析, 1- 氯代萘的产率为 86%。
         实施例 9 :
         准 确 称 取 2- 溴 吡 啶 (19.1μL, 0.2mmol)、 TMAC(43.9mg, 0.4mmol)、 氧化亚铜 (2.9mg, 0.02mmol)、 L- 脯氨酸 (4.6mg, 0.04mmol), 并依次加入到 25mL 的 Schlenk 瓶中, 加 入精制过的乙醇 (1.0mL), 置于 110℃油浴中反应 20h。 反应结束后, 将反应液通过硅胶柱滤 至 10mL 的容量瓶中, 并用乙酸乙酯将溶液体积定量至指定刻度。使用气相色谱进行分析, 2- 氯吡啶的产率为 94%。
         实施例 10 :
         准 确 称 取 对 溴 氟 苯 (22.0μL, 0.2mmol)、 TMAC(43.9mg, 0.4mmol)、 氧化亚铜 (2.9mg, 0.02mmol)、 L- 脯氨酸 (4.6mg, 0.04mmol), 并依次加入到 25mL 的 Schlenk 瓶中, 加 入精制过的乙醇 (1.0mL), 置于 110℃油浴中反应 20h。 反应结束后, 将反应液通过硅胶柱滤 至 10mL 的容量瓶中, 并用乙酸乙酯将溶液体积定量至指定刻度。使用气相色谱进行分析, 对氯氟苯的产率为 95%。
         实施例 11 : 准 确 称 取 对 二 溴 苯 (47.2mg, 0.2mmol)、 TMAC(87.7mg, 0.8mmol)、 氧化亚铜 (2.9mg, 0.02mmol)、 L- 脯氨酸 (4.6mg, 0.04mmol), 并依次加入到 25mL 的 Schlenk 瓶中, 加 入精制过的乙醇 (1.0mL), 置于 110℃油浴中反应 20h。 反应结束后, 将反应液通过硅胶柱滤 至 10mL 的容量瓶中, 并用乙酸乙酯将溶液体积定量至指定刻度。使用气相色谱进行分析, 对二氯苯的产率为 99%。
         6

    关 键  词:
    一种 芳环上溴 制备 芳烃 方法
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