一種合成對(duì)硝基二苯甲酮的新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種合成對(duì)硝基二苯甲酮的新方法，具體地說(shuō)是關(guān)于一種以咪唑類離 子液體為N-雜環(huán)卡賓（NHC)催化劑的前體，利用親核?；磻?yīng)合成對(duì)硝基二苯甲酮的新 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，芳香酮是一類重要的精細(xì)化學(xué)品和醫(yī)藥中間體，其主要通過(guò) Friedel-Crafts?；磻?yīng)合成（CN201410276567 ;CN201410031080 ;CN201310241154)。 酰基化試劑主要有酰鹵、酸酐和羧酸，其活性依次降低。Friedel-Crafts酰基化反應(yīng)是一類 重要的芳香族親電取代反應(yīng)，因此芳環(huán)上的電子云密度越大，反應(yīng)越容易進(jìn)行。若芳環(huán)上含 有-NO2、-S03H、-COOH、-COR等吸電子基團(tuán)時(shí)，使芳環(huán)上的電子云密度降低，酰基化反應(yīng)很難 進(jìn)行。另一方面，目前Friedel-Crafts?；磻?yīng)主要使用八1(：13等Lewis酸或濃硫酸等 Branstcd酸性催化劑，這些催化劑都存在一定的缺點(diǎn)，如穩(wěn)定性差、用量大、腐蝕嚴(yán)重、環(huán)境 污染大等，特別是都存在難以分離回收和重復(fù)使用的問(wèn)題。
[0003] 1991 年，Arduengo等（J.Am.Chem.Soc.，1991，113, 361)首次分離出第一個(gè)穩(wěn)定的 N-雜環(huán)卡賓（咪唑-2-碳烯），推動(dòng)了NHC的飛速發(fā)展。NHC具有很強(qiáng)的親核性，近年來(lái)， 其作為小分子催化劑引起了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注（有機(jī)化學(xué)，2011，31，1388 ;Chem.Soc. Rev.，2012, 41，3511)。目前，NHC已在安息香縮合反應(yīng)、Stetter反應(yīng)、酯交換反應(yīng)等中具有 較廣泛的應(yīng)用。2003年，Suzuki等（Chem.Commun.，2003, 1314)報(bào)道了咪挫鹽在堿存在下 催化芳基氟化物和芳香醛的反應(yīng)，成功地將酰基引入到含有吸電子基團(tuán)的芳香化合物中。 他們提出了NHC催化的極性反轉(zhuǎn)和非常規(guī)的親核?；磻?yīng)的機(jī)理，在該機(jī)理中，芳香醛 經(jīng)過(guò)極性反轉(zhuǎn)后作為親核試劑進(jìn)攻芳基氟化物，因此芳基氟化物的芳環(huán)上含有吸電子基團(tuán) 時(shí)，對(duì)反應(yīng)是有利的?？梢姡琋HC催化的親核?；磻?yīng)是將酰基直接引入到缺電子芳環(huán)上、 制備芳香酮的一個(gè)非常有效的途徑。
[0004] 對(duì)硝基二苯甲酮是一種重要的醫(yī)藥中間體，可通過(guò)以對(duì)硝基苯甲酰氯和苯為原 料，在無(wú)水三氯化錯(cuò)的催化下，經(jīng)Friedel-CraftS親電?；磻?yīng)合成。本發(fā)明以對(duì)氟硝 基苯和苯甲醛為原料，以咪唑類離子液體（IL)為NHC催化劑的前體，經(jīng)親核?；磻?yīng)來(lái) 合成對(duì)硝基二苯甲酮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種合成對(duì)硝基二苯甲酮的新方法。該方法是以對(duì)氟硝基苯和苯甲 醛為原料，以一種咪唑類離子液體為NHC催化劑的前體，在堿存在下生成NHC催化兩底物間 發(fā)生親核酰基化反應(yīng)，來(lái)合成對(duì)硝基二苯甲酮。本發(fā)明首次以離子液體作為親核?；?應(yīng)催化劑的前體，可實(shí)現(xiàn)催化劑的循環(huán)使用。另外，本合成方法在近室溫下進(jìn)行，能耗低、操 作簡(jiǎn)單、收率高。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 將一定量的對(duì)氟硝基苯、苯甲醛、咪唑類離子液體和溶劑混合在一起，攪拌均勻 后，再加入一定量的堿。然后在一定溫度下攪拌反應(yīng)一定時(shí)間。反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)液用 中加入冰水。用乙酸乙酯萃取有機(jī)物，萃取液經(jīng)水洗、鹽洗、干燥后，減壓蒸除溶劑。柱層析 分離產(chǎn)品，粗產(chǎn)品用乙醇重結(jié)晶，得到對(duì)硝基二苯甲酮無(wú)色針狀晶體。溶于冰水的離子液 體經(jīng)再次除水后可循環(huán)使用。對(duì)硝基二苯甲酮：m.p. 136~138°C.1HNMR(⑶Cl3, 500MHz) 8 7. 53 (t,J= 8. 0Hz, 2H), 7. 66 (t,J= 8. 0Hz, 1H), 7. 81 (d,J= 8. 0Hz, 2H), 7. 94 (d,J= 8. 5Hz, 2H)，8. 35 (d,J= 8. 5Hz, 2H)。
[0008] 本發(fā)明方法所述的對(duì)硝基二苯甲酮的合成反應(yīng)式如下：
[0012] 本發(fā)明方法所述的溶劑為二甲基亞砜（DMSO)或乙腈，堿為叔丁醇鉀，對(duì)氟硝基苯 和苯甲醛的摩爾比為I:1. 2,咪唑類離子液體的用量為對(duì)氟硝基苯的26~40mol%，離子液 體和叔丁醇鉀的摩爾比為1 :4,反應(yīng)溫度一般為20~30°C，反應(yīng)時(shí)間一般為5~6h。在最 佳用量和反應(yīng)條件下，對(duì)氟硝基苯的轉(zhuǎn)化率為93. 0%，對(duì)硝基二苯甲酮的收率為88. 6%。
[0013] 本發(fā)明方法所述的離子液體在最佳條件下經(jīng)4次循環(huán)使用，對(duì)硝基二苯甲酮的收 率仍在75%以上。
[0014] 本發(fā)明方法與傳統(tǒng)的方法相比，其特點(diǎn)是：（1)反應(yīng)歷程為親核酰基化反應(yīng)，而非 常規(guī)的親電酰基化反應(yīng)；(2)以離子液體為催化劑前體，實(shí)現(xiàn)了催化劑的循環(huán)利用；(3)反 應(yīng)在近室溫下進(jìn)行，能耗低；(4)操作及設(shè)備需求簡(jiǎn)單。
[0015] 具體實(shí)施方法
[0016] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法做進(jìn)一步說(shuō)明，但并不是對(duì)本發(fā)明的限定。
[0017] 實(shí)施例1:向裝有回流冷凝管的IOOmL單口燒瓶中加入0.05molN-甲基咪唑、 0. 06mol氯代正丁烷和IOmL甲醇。升溫至70~80°C，回流反應(yīng)24h。減壓蒸除溶劑，未反 應(yīng)的氯代正丁烷用石蠟吸收。用乙酸乙酯洗滌剩余物2次，旋蒸除去乙酸乙酯。干燥，得到 黃色粘稠離子液體（R=n-C4H9)。
[0018] 實(shí)施例2~5 :把實(shí)施例1中的氯代正丁烷分別換成氯代正辛烷、氯代正十二烷、 氯代正十八烷和芐基氯，得到咪唑類離子液體（R=n-C8H17,n-C12H25,n-C16H33,CH2Ph)。
[0019] 實(shí)施例6 :向裝有回流冷凝管的IOOmL三口燒瓶中依次加入3mmol對(duì)氟硝基苯、 3. 6mmol苯甲醛、Immol咪唑類離子液體（R=n-C4H9)和20mL溶劑DMSO。攪拌5min后，向 三口燒瓶中再加入4mmol叔丁醇鉀。在30°C下攪拌反應(yīng)6h。反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)液用中加 入冰水。用乙酸乙酯萃取有機(jī)物2次，合并萃取液。水洗，鹽洗，干燥后減壓蒸除溶劑。經(jīng) 柱層析（石油醚：乙酸乙酯=25 :1)分離產(chǎn)品，粗產(chǎn)品用乙醇重結(jié)晶，得到無(wú)色針狀晶體。 對(duì)氟硝基苯的轉(zhuǎn)化率為85. 3%，對(duì)硝基二苯甲酮的收率為75. 3%。
[0020] 實(shí)施例7 :向裝有回流冷凝管的IOOmL三口燒瓶中依次加入3mmol對(duì)氟硝基苯、 3. 6mmol苯甲醛、Immol咪唑類離子液體（R=n-C8H17)和20mL溶劑DMS0。攪拌5min后，向 三口燒瓶中再加入4mmol叔丁醇鉀。在30°C下攪拌反應(yīng)6h。反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)液用中加 入冰水。用乙酸乙酯萃取有機(jī)物2次，合并萃取液。水洗，鹽洗，干燥后減壓蒸除溶劑。經(jīng) 柱層析（石油醚：乙酸乙酯=25 :1)分離產(chǎn)品，粗產(chǎn)品用乙醇重結(jié)晶，得到無(wú)色針狀晶體。 對(duì)氟硝基苯的轉(zhuǎn)化率為88. 7%，對(duì)硝基二苯甲酮的收率為81. 1%。
[0021] 實(shí)施例8 :向裝有回流冷凝管的IOOmL三口燒瓶中依次加入3mmol對(duì)氟硝基苯、 3. 6mmol苯甲醛、Immol咪唑類離子液體（R=n-C12H25)和20mL溶劑DMS0。攪拌5min后，