CN105294581A - 一种喹烯酮的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种喹烯酮的制备方法，所述方法为：以苯并呋咱、乙酰丙酮和苯甲醛为原料，以磁性镁铝水滑石固体碱和碱性季铵盐为催化剂，以无水乙醇为溶剂，在10～100℃反应1～10小时，反应结束后，反应液经后处理得喹烯酮；本发明磁性镁铝水滑石固体碱催化剂的应用相对于以往的工艺变得简单、易操作、产物易分离，且对环境污染小，适合于一定规模的工业化生产，成为一条绿色洁净的合成路线。

Description

一种喹烯酮的制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种喹烯酮的合成方法，尤其是一种应用磁性镁铝水滑石制得的磁性固体碱和碱性季铵盐复合催化一锅法反应技术合成喹烯酮的绿色新工艺。
(二)背景技术
近年来随着环境保护压力的增大和全社会对可持续稳定发展的广泛认同，绿色化学越来越受到各国政府、学术界和企业的重视。发展高选择性、高效的催化剂，简化反应步骤，减少污染排放，开发新的洁净生产技术，实现高效的化学反应，实现“零排放”，用固体酸碱代替液体酸碱催化有机反应可以减少污染，增加催化剂的活性和选择性，同时通过回收再生可重复使用，固体酸碱催化已成为绿色化学研究的主要内容之一。
喹烯酮是我国在国际上首创的国家级一类新兽药。通过抑制细菌DNA的合成，抑制消化内病原微生物的生长繁殖，防止或减少疾病发生，保护肠道有益菌群和肠壁不受微生物或寄生虫侵害，促进各种养分的消化和吸收，从而加速动物生长，提高饲料转化率。喹烯酮也可用于水产养殖抗菌促生长，提高成活率，能澄清水体，改良水质。
目前，喹烯酮的合成主要有两种合成方法。一种是以苯并呋咱为起始原料，与苄叉乙酰丙酮一步反应合成。该工艺较短，反应混合物须陈化结晶一夜，作为主反应原料之一的苄叉乙酰丙酮难以采购，且所用催化剂正丁醇钠不稳定，具有腐蚀性与毒性，同时价格昂贵，都需自行制备，难以大规模工业化生产；另一种也是以苯并呋咱为起始原料，与乙酰丙酮和苯甲醛分两步反应合成。此工艺路线所用主要反应原料易得，反应条件温和，适于工业化生产，但所用催化剂为甲醇钠，易燃，具有腐蚀性和毒性，反应结束后产品分离困难，产品纯度低。因此，采用磁性镁铝水滑石制得的磁性固体碱和碱性季铵盐复合催化一锅法反应技术合成喹烯酮，易于扩大产品生产规模，减少三废的排放，填补我国在该领域的空白有着重要的意义。
(三)发明内容
本发明目的是提供一种绿色合成喹烯酮的新工艺，选择磁性镁铝水滑石制得的磁性固体碱和碱性季铵盐复合催化一锅法反应技术，减少了三废排放，简化了后处理工艺，易于产品和工业化生产。
本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种式(I)所示喹烯酮的制备方法，所述方法为：以式(II)所示苯并呋咱、乙酰丙酮和苯甲醛为原料，以磁性镁铝水滑石固体碱和式(Ⅲ)所示碱性季铵盐为催化剂，以无水乙醇为溶剂，在10～100℃反应1～10小时，反应结束后，反应液经后处理得式(I)所示喹烯酮；
式(Ⅲ)中R1，R2，R3，R4各自独立为C1～C10的烷烃。
进一步，所述式(II)所示苯并呋咱与乙酰丙酮和苯甲醛投料物质的量之比为1:1～3：1～3；所述磁性镁铝水滑石固体碱与苯并呋咱、乙酰丙酮和苯甲醛总质量比为0.05～0.2:1(优选0.1:1)，所述碱性季铵盐与苯并呋咱、乙酰丙酮和苯甲醛总质量比为0.05～0.2:1(优选0.2:1)；所述乙醇体积用量以苯并呋咱物质的量计为1～2L/mol(优选1L/mol)。
进一步，所述反应在10～50℃反应1～10小时。
进一步，所述磁性镁铝水滑石固体碱以Fe2+和Fe3+以物质的量之比1：2制成磁性基质，以Mg2+和Al3+为原料制备磁性镁铝水滑石固体碱；Mg2+和Al3+物质的量之比2:1，磁性基质用量以Fe2+物质的量计，所述Fe2+与Mg2+物质的量之比1:100。本发明所述磁性镁铝水滑石磁性固体碱，是将镁铝水滑石进行磁性修饰，使其具有磁性和催化双重功能，达到提高催化活性的目的，制备方法参考：张海永等.磁性镁铝水滑石固体碱的制备与表征.应用科技.第29卷第3期，2002年3月。
进一步，所述碱性季铵盐为三乙基苄基碱性季铵盐、三甲基苄基碱性季铵盐或三丁基苄基碱性季铵盐。
进一步，所述反应液后处理方法为：反应结束，反应液过滤，滤饼回收催化剂，滤液用活性炭吸附，静置析出固体，过滤，滤饼干燥得式(I)所示喹烯酮。
本发明所述的碱性季铵盐制备方法参考文献(Gokel,G.W.；Caicia,B.J.TetrahedronLett.1978,19,1743)。
本发明利用磁性镁铝水滑石制得的磁性固体碱和碱性季铵盐作为催化剂进行合成，与已有技术相比，其优势体现在：将此磁性固体碱催化剂的应用相对于以往的工艺变得简单、易操作、产物易分离，且对环境污染小，适合于一定规模的工业化生产，成为一条绿色洁净的合成路线。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
参考：张海永等.磁性镁铝水滑石固体碱的制备与表征.应用科技.第29卷第3期，2002年3月，本发明实施例所用磁性镁铝水滑石固体碱的制备方法如下：(1)磁性基质的合成：采用化学共沉淀法，将Fe3+和Fe2+的硫酸盐或氯化物按1：1的比例在过量的碱中混合搅拌制得。(2)磁性镁铝水滑石的合成：取一定量的磁性基质加入到三颈瓶中，加入二次蒸馏水，剧烈搅拌，控制温度280±5K。取镁铝摩尔比为1：2的硝酸镁和硝酸铝配制成水溶液250ml，其中镁离子与铝离子摩尔浓度之和为1.5mol/L，磁性基质按镁离子与二价铁离子摩尔比100:1量取。另配pH＝10～13的氢氧化钠溶液，将两种溶液加入反应瓶中，在110℃搅拌，水洗干燥制得磁性镁铝水滑石，然后在450～500℃高温焙烧形成磁性镁铝水滑石固体碱。
实施例1
在500毫升反应器内，加入乙醇100毫升，苯并呋咱13.6克(0.1摩尔)，乙酰丙酮10克(0.1摩尔)，苯甲醛11克(0.1摩尔)，磁性镁铝水滑石固体碱催化剂1.8克，三乙基苄基碱性季铵盐1.8克，在30℃反应10小时，反应结束，过滤出固体碱催化剂，滤液用活性炭处理后，放置析出浅黄色固体产物，过滤，滤饼干燥得喹烯酮24.2克，收率79％。
熔点:204.4～204.8℃(分解)。1HNMR(400MHz,DMSO):δ:8.67(d,J＝8.4Hz,1H)，8.59(d,J＝8.0Hz,1H)，7.84～7.93(m,2H)，7.57～7.61(m,3H)，7.26～7.46(m,3H)，7.14(d,J＝16.41Hz，1H)，2.57(s,3H)ppm；13CNMR(400MHz,DMSO):δ:186.13，147.66，140.11，139.31，138.20，137.24，133.86，132.80，131.96，131.71，129.37，124.96，120.51，14.14ppm。
实施例2
在500毫升反应器内，加入乙醇100毫升，苯并呋咱13.6克(0.1摩尔)，乙酰丙酮30克(0.3摩尔)，苯甲醛33克(0.3摩尔)，磁性镁铝水滑石固体碱催化剂3.8克，三乙基苄基碱性季铵盐3.8克，在10℃反应5小时，反应结束，过滤出固体碱催化剂，滤液用活性炭处理后，放置析出浅黄色固体产物，过滤，滤饼干燥得喹烯酮24.1克，收率78％。
实施例3
在500毫升反应器内，加入乙醇100毫升，苯并呋咱13.6克(0.1摩尔)，乙酰丙酮20克(0.2摩尔)，苯甲醛22克(0.2摩尔)，磁性镁铝水滑石固体碱催化剂6克，三乙基苄基碱性季铵盐11克，在50℃反应1小时，反应结束，过滤出固体碱催化剂，滤液用活性炭处理后，放置析出浅黄色固体产物，过滤，滤饼干燥得喹烯酮23.7克，收率77.5％。
实施例4
在500毫升反应器内，加入乙醇100毫升，苯并呋咱13.6克(0.1摩尔)，乙酰丙酮20克(0.2摩尔)，苯甲醛22克(0.2摩尔)，磁性镁铝水滑石固体碱催化剂6克，三甲基苄基碱性季铵盐11克，在50℃反应1小时，反应结束，过滤出固体碱催化剂，用活性炭处理后，放置析出浅黄色固体产物，过滤，滤饼干燥得喹烯酮23.7克，收率77.5％。
实施例5
在500毫升反应器内，加入乙醇100毫升，苯并呋咱13.6克(0.1摩尔)，乙酰丙酮20克(0.2摩尔)，苯甲醛22克(0.2摩尔)，磁性镁铝水滑石固体碱催化剂6克，三丁基苄基碱性季铵盐11克，在50℃反应1小时，反应结束，过滤出固体碱催化剂，滤液用活性炭处理后，放置析出浅黄色固体产物，过滤，滤饼干燥得喹烯酮24.5克，收率80％。

Claims (6)

1.一种式(I)所示喹烯酮的制备方法，其特征在于所述方法为：以式(II)所示苯并呋咱、乙酰丙酮和苯甲醛为原料，以磁性镁铝水滑石固体碱和式(Ⅲ)所示碱性季铵盐为催化剂，以无水乙醇为溶剂，在10～100℃反应1～10小时，反应结束后，反应液经后处理得式(I)所示喹烯酮；
式(Ⅲ)中R1，R2，R3，R4各自独立为C1～C10的烷烃。
2.如权利要求1所述喹烯酮的制备方法，其特征在于所述式(II)所示苯并呋咱与乙酰丙酮和苯甲醛投料物质的量之比为1:1～3：1～3；所述磁性镁铝水滑石固体碱与苯并呋咱、乙酰丙酮和苯甲醛总质量比为0.05～0.2:1，所述碱性季铵盐与苯并呋咱、乙酰丙酮和苯甲醛总质量比为0.05～0.2:1；所述乙醇体积用量以苯并呋咱物质的量计为1～2L/mol。
3.如权利要求1所述喹烯酮的制备方法，其特征在于所述反应在10～50℃反应1～10小时。
4.如权利要求1所述喹烯酮的制备方法，其特征在于所述磁性镁铝水滑石固体碱以Fe2+和Fe3+以物质的量之比1：2制成磁性基质，以Mg2+和Al3+为原料制备磁性镁铝水滑石固体碱；Mg2+和Al3+物质的量之比2:1，磁性基质用量以Fe2+物质的量计，所述Fe2+与Mg2+物质的量之比1:100。
5.如权利要求1所述喹烯酮的制备方法，其特征在于所述碱性季铵盐为三乙基苄基碱性季铵盐、三甲基苄基碱性季铵盐或三丁基苄基碱性季铵盐。
6.如权利要求1所述喹烯酮的制备方法，其特征在于所述反应液后处理方法为：反应结束，反应液过滤，滤饼回收催化剂，滤液用活性炭吸附，静置析出固体，过滤，滤饼干燥得式(I)所示喹烯酮。
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