三氟化硼乙醚無溶劑催化合成二苯甲酮衍生物

周 明 黃年玉 劉明國

(三峽大學(xué) 生物與制藥學(xué)院， 湖北 宜昌 443002)

二苯甲酮是紫外線吸收劑、有機顏料、醫(yī)藥、香料、殺蟲劑的中間體．作為紫外吸收劑——自由基(II)光引發(fā)劑，二苯甲酮主要應(yīng)用于自由基紫外光固化清漆體系，如UV涂料、UV油墨、UV粘合劑等，同時也可作為抗紫外線成分用于防曬系列化妝品中．其次在醫(yī)藥工業(yè)中用于生產(chǎn)雙環(huán)己哌啶、苯甲托品氫溴酸鹽、苯海拉明鹽酸鹽等藥品．二苯甲酮也是苯乙烯聚合抑制劑和香料定香劑，能賦予香精以甜的氣息，用在多種香水和皂用香精中，也可用于調(diào)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幾類:經(jīng)典Friedel-Crafts反應(yīng)合成方法，如JBeger等[1]報道了以Lewis酸(如氯化鋁、氯化鋅或三氯化鐵等)催化苯甲酰氯與間苯二酚合成二苯甲酮，但合成產(chǎn)率不高(80%左右)，產(chǎn)品顏色較深，需要脫色處理，最大的缺點是產(chǎn)生大量廢酸．Sarvesh Kumar等[2]報道了以苯和2,4-二羥基苯甲酰氯進行Friedel-Crafts反應(yīng)制備二苯甲酮，但酰氯成本較高，且副產(chǎn)物仍有氯化氫，沒有從根本上解決環(huán)境友好的問題．采用氯化鋁等[3-6]催化三氯甲苯與間苯二酚在較低溫度下反應(yīng)，再水解后得到UV-0，該工藝成本較低，收率高，但產(chǎn)物顏色較深，產(chǎn)生大量的廢氣和廢酸污染環(huán)境．在考慮環(huán)境條件下，陸續(xù)報道了在不同催化劑的作用下以苯甲酸和間苯二酚為底物?；磻?yīng)[7-11]制備二苯甲，該方法較為綠色高效，副產(chǎn)物為水．報道采用間苯二酚與苯甲腈[12]或苯甲酸衍生物[13]反應(yīng)合成二苯甲酮．在2000年有報道以苯甲醛[14-15]為原料制備二苯甲酮的新方法，該類方法通過過渡金屬實現(xiàn)了芳醛和苯的分子間脫氫偶聯(lián)，原子經(jīng)濟性高，是有機合成領(lǐng)域的新思路，但操作復(fù)雜，反應(yīng)時間長，且收率中等，原料成本可能較高．

三氟化硼乙醚在有機合成中用作乙?；⑼榛?、聚合、脫水和縮合反應(yīng)的催化劑．在此基礎(chǔ)上，為探討二苯甲酮衍生物的高效合成方法，采用三氟化硼乙醚為催化劑，以期獲得簡潔高效的合成方法，降低生產(chǎn)成本及合成難度．

1 實驗部分

1.1 試劑與器材

苯甲酸、間苯二酚、乙酸乙酯、石油醚、三氟化硼乙醚均為分析純試劑．實驗儀器包括X-4數(shù)字顯示顯微熔點測定儀、SHB-IIIA循環(huán)水式多用真空泵、Bruker AV 400-MHz核磁共振譜儀、AVATAR 330型紅外光譜儀、EYELA SB-1100旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀等．

1.2 實驗步驟

將間苯二酚，苯甲酸和三氟化硼乙醚加入到1 L的三口反應(yīng)瓶中，升溫反應(yīng)，TLC點板監(jiān)測，待反應(yīng)完全后，蒸出溶劑，用少量乙酸乙酯溶解，先后用等量飽和的碳酸氫鈉、飽和的食鹽水洗滌，分出有機層，干燥，蒸出乙酸乙酯，得黃色粗產(chǎn)物．在倒入適量甲醇和蒸餾水中重結(jié)晶，得白色固體．

1.3 實驗結(jié)果與討論

1.3.1 條件篩選

反應(yīng)式如下，條件篩選見表1．

表1 反應(yīng)條件的篩選a

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

續(xù)表1 反應(yīng)條件的篩選a

a反應(yīng)條件：苯甲酸1a(4 mmol)，間苯二酚2a(4 mmol)；b重結(jié)晶產(chǎn)率

1.3.2 實驗結(jié)果

根據(jù)實驗發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高產(chǎn)率會增高，但考慮到工業(yè)生產(chǎn)安全，將溫度最高定為110℃．但是延長反應(yīng)時間會增加副反應(yīng)，影響收率．故選擇催化劑當(dāng)量為0.4倍，反應(yīng)溫度為110℃，時間25 min為最佳反應(yīng)條件．

1.4 底物拓展

在確定這類反應(yīng)的最佳反應(yīng)條件后，研究苯甲酸衍生物對反應(yīng)的影響．實驗表明，當(dāng)取代基為吸電子基團時有利于反應(yīng)的進行，誘導(dǎo)效應(yīng)越大，越有利于反應(yīng)，但產(chǎn)率都不如苯甲酸．同時還將間苯二酚換成對甲基苯酚實驗，發(fā)現(xiàn)給電子基團不利于反應(yīng)的進行，見表2．

表2 反應(yīng)底物拓展

3a: 熔點:143.6℃，白色固體，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: 熔點:148.9℃, 淡黃白色粉末, 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: 熔點:145.3℃, 淡黃白色粉末, 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: 熔點: 124℃, 粉白色固體, 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: 熔點: 198℃，白色固體, 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: 熔點: 84℃，黃色結(jié)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.

2 結(jié) 論

報道了一種二苯甲酮的合成方法，以苯甲酸和間苯二酚為原料三氟化硼乙醚無溶劑催化一步合成，降低了設(shè)備成本；副產(chǎn)物為水，對環(huán)境友好，原子利用率高；反應(yīng)后處理簡單，收率可達90%以上；反應(yīng)無溶劑，且催化劑可以回收套用，降低了成本，適合工業(yè)化生產(chǎn)．