芳香酮类化合物的合成方法

摘要

本发明涉及芳香酮类化合物的合成方法，特别涉及一种深共融溶剂(Deep Eutectic Solvents，DES)催化的傅克(F-C)酰基化反应的方法。使用芳香烃类化合物与酰基化试剂通过F-C酰基化反应合成芳香酮类化合物，反应过程中使用DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)作为催化剂。本发明中的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)既作反应溶剂同时又作反应催化剂；工艺简单，稳定性强，不挥发，催化活性高；反应后处理时不需要加酸，简单方便，绿色环保。

权利要求

1.一种芳香酮类化合物的合成方法，使用芳香烃类化合物与酰基化试剂通过F-C酰基化反应合成芳香酮类化合物，其特征在于，反应过程中使用DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)作为催化剂；所述的芳香烃类化合物为取代芳环类化合物，所述的酰基化试剂为酰卤类化合物；基于1当量取代芳环类化合物为标准，所述的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)的量为0.25-2当量，所述的酰卤的量为1.1当量，反应温度为55-100℃，反应时间为10-40min；

所述的反应体系不需要加入其它溶剂，所述的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)既作反应溶剂同时又作反应催化剂；

所述的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)为氯化锌(ZnCl2)/氯化胆碱(ChCl)摩尔比为2/1的深共融溶剂，其结构表示如下：

2.一种芳香酮类化合物的合成方法，使用芳香烃类化合物与酰基化试剂通过F-C酰基化反应合成芳香酮类化合物，其特征在于，反应过程中使用DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)作为催化剂；所述的芳香烃类化合物为芳杂环类化合物，所述的酰基化试剂为酰卤类化合物；基于

1当量芳杂环类化合物为标准，所述的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)的量为0.5-1.5当量，所述的酰卤的量为1.1当量，反应温度为55℃，反应时间为15-40min；

所述的反应体系不需要加入其它溶剂，所述的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)既作反应溶剂同时又作反应催化剂；

所述的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)为氯化锌(ZnCl2)/氯化胆碱(ChCl)

3.一种芳香酮类化合物的合成方法，使用芳香烃类化合物与酰基化试剂通过F-C酰基化反应合成芳香酮类化合物，其特征在于，反应过程中使用DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)作为催化剂；所述的芳香烃类化合物为取代芳环类化合物，所述的酰基化试剂为酸酐类化合物；基于1当量取代芳环类化合物为标准，所述的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)的量为0.5-1.5当量，所述的酸酐的量为1.1当量，反应温度为55℃，反应时间为15-40min；

所述的反应体系不需要加入其它溶剂，所述的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)既作反应溶剂同时又作反应催化剂；

所述的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)为氯化锌(ZnCl2)/氯化胆碱(ChCl)

4.根据权利要求1-3所述的方法中，其特征在于，所述的反应体系不需要加入其它溶剂，所述的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)既作反应溶剂同时又作反应催化剂。

5.根据权利要求1-3所述的方法中，其特征在于，所述的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)可重复使用，绿色环保，在回收4次后催化效果基本保持不变。

6.根据权利要求1-3所述的方法中，其特征在于，所述反应后处理时，不需要加酸酸化，直接萃取，碱洗，干燥，减压蒸馏，柱分离即可获得酮类化合物。

说明书

芳香酮类化合物的合成方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种催化制备芳香酮类化合物的方法，更具体的说，涉及一种利用深共融溶剂通过傅克酰基化反应催化合成芳香酮类化合物的方法。

背景技术

[0002] 傅克(F-C)酰基化反应是一种重要的制备芳香酮类化合物的反应，其得到的产物芳香酮类化合物是一类重要的中间体，该类化合物可以用来合成药物(如萘普生、右美沙芬)，染料和农用化学药品等，由于其具有广泛的应用前景，人们对于其合成方法进行了深入的研究。

[0003] F-C酰基化反应是一种芳香族化合物与酰化试剂间的亲电取代反应，酰化试剂通常为酰氯、酸酐、羧酸，而催化剂的选择是该类反应的核心问题，一般是以质子酸或路易斯酸(工业上一般采用无水AlCl3)作催化剂。然而这些催化剂自身具有较高的毒性和挥发性，对仪器和设备具有强腐蚀性；催化剂对水敏感，用量大，多为价格昂贵的重金属，循环使用率低，反应后处理过程中可能产生腐蚀性气体和大量废液，造成严重的环境污染，不符合绿色化学理念的要求。

[0004] 为了解决传统催化剂的不足，近年来国内外对催化剂进行了较多的研究，尝试使用不同种类的催化剂，以改善反应条件、提高F-C酰基化反应的产率、催化剂的使用寿命和可回收性。有文献报道使用过渡金属(In，Hf，Ag，Ga)催化F-C酰基化反应(参见：(a)Phuong Hoang Tran,Fritz Duus,Thach Ngoc Le，Friedel–Crafts acylation using bismuth triflate in[BMI][PF6]，Tetrahedron Letters,2012,53,222–224.(b)Ramarao Parella,Naveen,Amit Kumar,Srinivasarao Arulananda Babu，Catalytic Friedel–Crafts acylation:magnetic nanopowder CuFe2O4as an efficient and magnetically separable catalyst，Tetrahedron Letters, 2013,54,1738–1742.)，虽然产率相对较好，但过渡金属价格昂贵，反应转化时间较长。也有文献报道使用金属-OTf类催化剂(参见：(a)Kobayashi S,Iwamoto S,Catalytic Friedel-Crafts acylation of benzene，chlorobenzene，and fluorobenzene using a novel catalyst system，hafnium triflate and trifluoromethanesulfonic acid，Tetrahedron Letters，1998,39,4697-4700.(b)Hwang J P,Surya Prakash G K,George A O,Trifluoromethanesulfonic acid catalyzed novel Friedel-Crafts acylation of aromatics with methyl benzoate，Tetrahedron，2000,56,7199-7203.)，但该类催化剂催化活性不高，价格昂贵，难以制备，不适于工业生产。

[0005] 此外，多数F-C酰基化反应需要在有机溶剂中进行，而有机溶剂存在易挥发、易燃、价格较高、多数有毒、对环境不友好等缺点，因此对于化学工业中产生的大量废液的处理也是人们面临的主要难题。随着社会的发展，人们更渴望追求绿色环保的生活品质，绿色化学受到了越来越多的重视，寻找一种绿色溶剂，绿色催化剂是至关重要的，一直倍受到世界科学家的广泛重视。

[0006] 本专利中，发展了一种新的环境友好型反应体系，在该反应体系中的反应介质既做催化剂也做反应溶剂，且该反应介质价格便宜、可重复利用，实现了一种合成芳香酮类化合物的便宜、安全、环保的方法。

发明内容

[0007] 本发明的目的是针对当前技术中存在的催化剂毒性大、腐蚀性高、环境污染严重、催化剂稳定性差而且难以重复使用等不足，提供一种用于F-C酰基化制备芳香酮类化合物的深共融溶剂(Deep Eutectic Solvents，DES)催化剂,以及利用DES通过F-C酰基化反应催化合成芳香酮类化合物的方法。

[0008] DES催化条件下的F-C酰基化反应通式为：

[0009]

[0010] 1为取代芳环、芳杂环类化合物，2为酰卤、酸酐类化合物，3为芳香酮类化合物，DES为氯化锌(ZnCl2)/氯化胆碱(ChCl)摩尔比为2/1的深共融溶剂。

[0011] 本发明的一种芳香酮类化合物的合成方法，使用芳香烃类化合物与酰基化试剂通过F-C酰基化反应合成芳香酮类化合物，其特征在于，反应过程中使用DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)作为催化剂。

[0012] 根据以上所述的方法中，优选，所述的芳香烃类化合物为取代芳环类化合物，所述的酰基化试剂为酰卤类化合物。

[0013] 根据以上所述的方法中，优选，基于1当量取代芳环类化合物为标准，所述的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)的量为0.25-2当量，所述的酰卤的量为1.1当量，反应温度为55-100℃，反应时间为10-40min。

[0014] 根据以上所述的方法中，优选，所述的芳香烃类化合物为芳杂环类化合物，所述的酰基化试剂为酰卤类化合物。

[0015] 根据以上所述的方法中，优选，基于1当量芳杂环类化合物为标准，所述的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)的量为0.5-1.5当量，所述的酰卤的量为1.1当量，反应温度为55℃，反应时间为15-40min。

[0016] 根据以上所述的方法中，优选，所述的芳香烃类化合物为取代芳环类化合物，所述的酰基化试剂为酸酐类化合物。

[0017] 根据以上所述的方法中，优选，基于1当量取代芳环类化合物为标准，所述的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)的量为0.5-1.5当量，所述的酸酐的量为1.1当量，反应温度为55℃，反应时间为15-40min。

[0018] 根据以上所述的方法中，优选，所述的反应体系不需要加入其它溶剂，所述的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)既作反应溶剂同时又作反应催化剂。

[0019] 根据以上所述的方法中，优选，所述的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)可重复使用，绿色环保，在回收4次后催化效果基本保持不变。

[0020] 根据以上所述的方法中，优选，所述反应后处理时，不需要加酸酸化，直接萃取，碱洗，干燥，减压蒸馏，柱分离即可获得酮类化合物。

[0021] 本发明的技术方案为：一种芳香酮类化合物的合成方法，使用芳香烃类化合物与酰基化试剂通过F-C酰基化反应合成芳香酮类化合 物，反应过程中使用DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)作为催化剂。包括以下步骤：

[0022] 将25mmol(3.49g)氯化胆碱(ChCl)和50mmol(6.82g)氯化锌(ZnCl2)加入到250ml的圆底烧瓶中，将混合物在150℃条件下搅拌8h既得一种透明液体，即DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)。

[0023] 将0.25-2当量的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)加入到反应容器中，然后加入1当量的化合物1，升温至55℃，缓慢加入1.1当量的化合物2，搅拌反应10-40min后停止反应。加入水和乙酸乙酯萃取，乙酸乙酯层进行碱洗，经干燥，减压蒸馏，柱分离即得目标产物。

[0024] 所述步骤中所述的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)既作反应溶剂同时又

[0025] 作反应催化剂。

[0026] 所述的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)为氯化锌(ZnCl2)/氯化胆碱(ChCl)摩尔比为2/1的深共融溶剂，其结构表示如下：

[0027]

[0028] DES是近年来新兴的一种绿色溶剂，DES的出现引起了人们的广泛关注。DES通常是由一定化学计量比的氢键接受体(如季铵盐，季磷盐等)和氢键给体(如酰胺，羧酸和多元醇等化合物)组合而成的低共熔混合物。DES具有价格低、在水中稳定、制备简单、不易挥发、不易燃、催化活性高、易储存、可回收循环使用等诸多优点。

[0029] 本发明与传统制备芳酮化合物工艺相比，有如下优点：DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)兼具催化剂和溶剂的作用，反应过程中不需要加入其它溶剂；工艺简单，稳定性强，不挥发，催化活性高；反应后处理时不需要加酸，简单方便，绿色环保。

具体实施方式

[0030] 本发明用以下实施例说明，但本发明并不限于下述实施例，在不脱离前后所述宗旨的范围下，变化实施都包含在本发明的技术范围内。

[0031] 实施例1

[0032] 实验方法：将2mmol的1,2,4-三甲氧基苯加入到15mL的圆底烧瓶中，升温至55℃，缓慢加入2.2mmol的苯甲酰氯，用薄层色谱 法监测反应的进度。发现没有产物生成，即在没有DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)存在条件下反应不进行。

[0033] 反应方程式：

[0034]

[0035] 实施例2

[0036] 实验方法：将1当量(2mmol)的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)加入到15mL的圆底烧瓶中，然后加入1当量(2mmol)的1,2,4-三甲氧基苯，升温至55℃，缓慢加入1.1当量(2.2mmol)的苯甲酰氯，搅拌反应10min后停止反应。分别加入5mL水和5mL乙酸乙酯萃取两次后，乙酸乙酯层用饱和NaHCO3清洗一次，然后用无水MgSO4干燥，之后减压蒸馏，得到的物质用石油醚：乙酸乙酯＝6:1的展开剂进行柱分离。既得2,4,5-三甲氧基苯基苯甲酮，收率为89.7％.[0037] 反应方程式：

[0038]

[0039] 实施例3

[0040] 实验方法：将例2中的水层减压蒸馏，可回收得到DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)。利用回收得到的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)重复实施例2的步骤。如此重复4次，发现DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)的催化效果基本保持不变。所得产物的产率分别为：89.4％、89.2％、88.5％、87.7％.[0041] 反应方程式：

[0042]

[0043] 实施例4

[0044] 实验方法：将0.25当量(0.5mmol)的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)加入到15mL的圆底烧瓶中，然后加入1当量(2mmol)的1,2,4-三甲氧基苯，升温至55℃，缓慢加入1.1当量(2.2mmol)的苯甲酰氯，搅拌反应40min后停止反应。分别加入5mL水和5mL乙酸乙酯萃取两次后，乙酸乙酯层用饱和NaHCO3清洗一次，然后用无水MgSO4干燥，之后减压蒸馏，得到的物质用石油醚：乙酸乙酯＝6:1的展开剂进行柱分离。既得2,4,5-三甲氧基苯基苯甲酮，收率为34.4％.

[0045] 反应方程式：

[0046]

[0047] 实施例5

[0048] 实验方法：将2当量(4mmol)的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)加入到15mL的圆底烧瓶中，然后加入1当量(2mmol)的1,2,4-三甲氧基苯，升温至55℃，缓慢加入1.1当量(2.2mmol)的苯甲酰氯，搅拌反应15min后停止反应。分别加入5mL水和5mL乙酸乙酯萃取两次后，乙酸乙酯层用饱和NaHCO3清洗一次，然后用无水MgSO4干燥，之后减压蒸馏，得到的物质用石油醚：乙酸乙酯＝6:1的展开剂进行柱分离。既得2,4,5-三甲氧基苯基苯甲酮，收率为82.9％.[0049] 反应方程式：

[0050]

[0051] 实施例 6

[0052] 实验方法：将1当量(2mmol)的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)加入到15mL的圆底烧瓶中，然后加入1当量(2mmol)的1,2,4-三甲氧基苯，升温至100℃，缓慢加入1.1当量(2.2mmol)的苯甲酰氯，搅拌反应10min后停止反应。分别加入5mL水和5mL乙酸乙酯萃取两次后，乙酸乙酯层用饱和NaHCO3清洗一次，然后用无水MgSO4干 燥，之后减压蒸馏，得到的物质用石油醚：乙酸乙酯＝6:1的展开剂进行柱分离。可得2,4,5-三甲氧基苯基苯甲酮，收率为62.5％，同时也出现了副产物。

[0053] 反应方程式：

[0054]

[0055] 实施例7

[0056] 实验方法：将0.5当量(1mmol)的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)加入到15mL的圆底烧瓶中，然后加入1当量(2mmol)的噻吩，升温至55℃，缓慢加入1.1当量(2.2mmol)的苯甲酰氯，搅拌反应40min后停止反应。分别加入5mL水和5mL乙酸乙酯萃取两次后，乙酸乙酯层用饱和NaHCO3清洗一次，然后用无水MgSO4干燥，之后减压蒸馏，得到的固体物质用石油醚：乙酸乙酯＝5:1的展开剂进行柱分离。既得2-噻吩苯甲酮，收率为35％.

[0057] 反应方程式：

[0058]

[0059] 实施例8

[0060] 实验方法：将1当量(2mmol)的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)加入到15mL的圆底烧瓶中，然后加入1当量(2mmol)的噻吩，升温至55℃，缓慢加入1.1当量(2.2mmol)的苯甲酰氯，搅拌反应30min后停止反应。分别加入5mL水和5mL乙酸乙酯萃取两次后，乙酸乙酯层用饱和NaHCO3清洗一次，然后用无水MgSO4干燥，之后减压蒸馏，得到的固体物质用石油醚：乙酸乙酯＝5:1的展开剂进行柱分离。既得2-噻吩苯甲酮，收率为62％.

[0061] 反应方程式：

[0062]

[0063] 实施例9

[0064] 实验方法：将1.5当量(3mmol)的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)加入到15mL的圆底烧瓶中，然后加入1当量(2mmol)的噻吩，升温至55℃，缓慢加入1.1当量(2.2mmol)的苯甲酰氯，搅拌反应15min后停止反应。分别加入5mL水和5mL乙酸乙酯萃取两次后，乙酸乙酯层用饱和NaHCO3清洗一次，然后用无水MgSO4干燥，之后减压蒸馏，得到的固体物质用石油醚：乙酸乙酯＝5:1的展开剂进行柱分离。既得2-噻吩苯甲酮，收率为51％.

[0065] 反应方程式：

[0066]

[0067] 实施例10

[0068] 实验方法：将0.5当量(1mmol)的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)加入到15mL的圆底烧瓶中，然后加入1当量(2mmol)的1,2,4-三甲氧基苯，升温至55℃，缓慢加入1.1当量(2.2mmol)的乙酸酐，搅拌反应40min后停止反应。分别加入5mL水和5mL乙酸乙酯萃取两次后，乙酸乙酯层用饱和NaHCO3清洗一次，然后用无水MgSO4干燥，之后减压蒸馏，得到的物质用石油醚：乙酸乙酯＝3:1的展开剂进行柱分离。既得2,4,5-三甲氧基苯乙酮，收率为70％.[0069] 反应方程式：

[0070]

[0071] 实施例11

[0072] 实验方法：将1当量(2mmol)的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)加入到15mL的圆底烧瓶中，然后加入1当量(2mmol)的1,2,4-三甲氧基苯，升温至55℃，缓慢加入1.1当量(2.2mmol)的乙酸酐，搅拌反应20min后停止反应。分别加入5mL水和5mL乙酸乙酯萃取两次后，乙酸乙酯层用饱和NaHCO3清洗一次，然后用无水MgSO4干燥，之后减压蒸馏，得到的物质用石油醚：乙酸乙酯＝3:1的展开剂进行柱分离。既得2,4,5-三甲氧基苯乙酮，收率为90.5％.[0073] 反应方程式：

[0074]

[0075] 实施例12

[0076] 实验方法：将1.5当量(3mmol)的DES(ZnCl2/ChCl＝2:1)加入到15mL的圆底烧瓶中，然后加入1当量(2mmol)的1,2,4-三甲氧基苯，升温至55℃，缓慢加入1.1当量(2.2mmol)的乙酸酐，搅拌反应15min后停止反应。分别加入5mL水和5mL乙酸乙酯萃取两次后，乙酸乙酯层用饱和NaHCO3清洗一次，然后用无水MgSO4干燥，之后减压蒸馏，得到的物质用石油醚：乙酸乙酯＝3:1的展开剂进行柱分离。既得2,4,5-三甲氧基苯乙酮，收率为75.5％.[0077] 反应方程式：