CN113061072A - 一种制备1-环丙基萘的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机合成技术领域,具体公开了一种制备1‑环丙基萘的方法。本发明方法采用1‑萘乙酮为原料,经过还原、脱水、环化和还原脱卤,可简单方便地合成1‑环丙基萘。本发明方法具有原料便宜易得的优点,不需要贵金属或危险的有机金属试剂,原料成本低,且生产方便、环保安全,非常适合工业化生产。本发明方法各步收率高,副产物少,具有易于提纯的优点。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域,具体涉及一种制备1-环丙基萘的方法。
背景技术
1-环丙基萘是一种重要的有机分子骨架,广泛存在于化工原料和药物活性分子中。目前也有合成1-环丙基萘方法的报道,主要有以下几种:
一,通过环丙基硼酸在钯催化剂下和卤代萘进行偶联反应制得,反应方程式如下,这种方法需要使用贵金属以及甲基硼酸,成本很高,不利于工业化的大规模生产;
二,环丙基金属试剂(如锂,镁)和卤代萘通过钯或者镍催化偶联制得。这种方法同样也用到贵金属和高活性的金属试剂,也不利于工业化大规模生产。
三,通过1-乙烯基萘和二卤代甲烷在强碱叔丁基氯化镁作用下,进行成环得到1-环丙基萘,反应方程式如下,这种方法用到高活性的金属试剂,不利于工业大规模生产。
综上可知,现有的这些方法不是用到贵金属和价格高昂的甲基硼酸,就是要用到高活性的金属试剂,造成生产成本高,操作复杂,危险性极高,不利于工业化的大规模生产。同时由于大量的金属残留和大量的固体废物,给化合物的纯化和环保也带来了非常大的压力。
因此,开发一种制备1-环丙基萘的新方法,以更适宜于工业化生产,将具有重要的意义。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种制备1-环丙基萘的方法,本发明方法具有原料便宜易得,不需要贵金属,生产方便,环保安全,易于提纯的优点。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:一种制备1-环丙基萘的方法,反应方程式为:
式中,X选自卤素,优选为氯、溴、碘中的任一种;
制备方法包括如下步骤:
第一步:将式1所示化合物用还原剂1还原得到式2所示化合物;
第二步:式2所示化合物在催化剂、阻聚剂作用下脱水得到式3所示化合物;
第三步:式3所示化合物在环化试剂和碱的作用下环化合成式4所示化合物;
第四步:式4所示化合物在还原剂2和碱的作用下还原得到式5所示的化合物1-环丙基萘;
其中,所述还原剂1选自硼氢化钠、硼氢化锂、四氢铝锂、二异丁基氢化铝中的任一种或几种的混合;
所述催化剂为甲磺酸、三氟甲磺酸、对甲苯磺酸、苯磺酸、硫酸中的任一种或几种的混合;
所述阻聚剂为对苯二酚和/或对叔丁基苯酚;
所述环化试剂为三氯甲烷、一溴二氯甲烷、、三溴甲烷、三碘甲烷中的任一种或几种的混合;
所述还原剂2为金属铜、铁、锌、锂、钠、钾、铝中的任一种或几种的混合;
所述碱为无机碱。
作为本发明一种优选的实施方案,第一步中反应溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇中的任一种,优选为甲醇;
所述还原剂1为硼氢化钠;
式1所示化合物与还原剂1反应的摩尔比为1:(0.5~1),优选为1:(0.7~0.9)。
作为本发明一种优选的实施方案,第二步中反应溶剂为甲苯、二甲苯,优选为甲苯;
所述催化剂为对甲苯磺酸;
式2所示化合物与催化剂的反应摩尔比为(10~3):1,优选为(5~6):1;和/或,所述阻聚剂的用量为式2所示化合物摩尔数的0.02~0.03%。
进一步优选地,所述第二步反应在管道中进行,先将式2所示化合物与催化剂、阻聚剂加入溶剂中混合均匀,之后将混合物泵入反应管道中,在流经反应管道时进行反应,从反应管道中流出后冷却到室温,得到式3所示化合物;所述反应管道的温度为120~140℃,进一步优选为130℃。
为了避免式3所示化合物在高温下自聚合,采取了在反应中加入阻聚剂的方法,可以使化合物3在反应体系中短时间稳定存在。同时,采用了管道流动化学的合成方法,尽量减短生成的化合物3在高温下停留的时间,达到了化合物3几乎无聚合的效果,提高了反应收率。
作为本发明一种优选的实施方案,第三步中,采用的碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾,优选氢氧化钠;
反应溶剂为甲苯;
式3所示化合物与环化试剂、碱的反应摩尔比为1:(2~6):(4~6)。
进一步优选地,第三步反应时,为了提高反应收率,反应体系中还添加有相转移催化剂,所述相转移催化剂为18-冠-6醚、四丁基氟化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵中的任一种,优选所述相转移催化剂的用量为式3所示化合物重量的8~15%。
作为本发明一种优选的实施方案,第四步中,反应采用的还原剂2为金属锌粉;
所述碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾,优选氢氧化钠;
反应溶剂为乙腈、丙腈、甲醇、乙醇、异丙醇中的任一种;
式4所示化合物与还原剂2、碱的反应摩尔比为1:(7~10):(14~18)。
本发明还提供了一种1-环丙基萘,采用本发明以上所述的方法制备得到。
本发明具有以下有益效果:本发明提供了一种制备1-环丙基萘的新方法,采用1-萘乙酮为原料,经过还原、脱水、环化和还原脱卤四步,简单方便地合成了1-环丙基萘。本发明方法具有原料便宜易得的优点,不需要贵金属或危险的有机金属试剂,原料成本低,且生产方便、环保安全,非常适合工业化生产。本发明方法各步收率高,副产物少,例如通过管道流动化学的方式,方便的合成了中间产物1-乙烯萘,有效避免了化合物3容易自身聚合发生副反应的缺点,进一步提高了反应收率,本发明反应产物具有易于提纯的优点,对于工业化生产来说具有重要意义。
具体实施方式
下面通过实施例,对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本实施例的反应方程式为:
通过以下步骤制备:
(1)将1kg硼氢化钠分批加入5.53kg化合物1和20kg甲醇的混合物中,加完后搅拌2小时,HPLC检测反应完毕后加入水淬灭反应。之后用乙酸乙酯和饱和氯化铵分液萃取,水相用乙酸乙酯萃取三次,合并有机相,干燥旋干得到5.53kg化合物2,GC纯度大于99%,收率98.9%。
化合物2的检测数据为:1H NMR(CDCl3,400MHz):δ=1.68(d,J=6.4Hz,3H),5.68(q,J=6.5Hz,1H),7.43-7.57(m,3H),7.68(d,J=7.0Hz,1H),7.78(d,J=8.2Hz,1H),7.837.93(m,1H),8.12(d,J=7.9Hz,1H)。
(2)将5.53kg的化合物2、1kg对甲苯磺酸、1g对苯二酚和80L的甲苯混合均匀,之后通过隔膜泵打入到已经加热到130度的反应盘管中,使反应混合液在反应盘管中流过,在流经反应管道时进行反应,从反应管道中流出后立即通过冷凝设备冷却到室温。收集反应液,加入20L水洗涤去除催化剂对甲苯磺酸。之后有机相干燥浓缩得到4.9kg化合物3,GC纯度大于95%,收率98.9%。
化合物3的检测数据为:1H NMR(CDCl3,400MHz):δ=8.13(d,J=7.89,1H),7.87-7.78(m,2H),7.63(d,J=7.12,1H),7.54-7.44(m,4H),5.80(dd,J=17.29,J=1.45,1H),5.49(dd,J=10.92,J=1.44,1H)。
(3)室温下将2kg氢氧化钠分批加入到1.6kg化合物3、5kg氯仿、0.14kg 18-冠-6醚和50L甲苯的混合液中,加完后开始反应,并采用HPLC检测反应至完毕。过滤除去不溶物,加入饱和食盐水20L,搅拌1小时,静置,分液。有机相浓缩得到1.97kg化合物4a,GC纯度大于95%,收率80.0%。
化合物4a的检测数据为:1H NMR(CDCl3,400MHz):δ=8.27(d,J=8.4,1H),7.95(d,J=8,1H),7.88(d,J=8,1H),7.71-7.67(m,2H),7.62-7.44(m,1H),7.29(d,J=6,1H),3.31-3.27(m,1H),2.20-2.07(m,2H)。
(4)将6kg氢氧化钠于回流下分批加入到2.2kg化合物4a、5kg锌粉和15kg乙腈的混合物中,加完后继续搅拌至HPLC原料消失。降温滴加10kg乙酸,滴加完毕后搅拌1小时,过滤除去不溶物,然后浓缩。加入石油醚和饱和食盐水进行分液萃取。有机相干燥浓缩,得油状液体。此油状液体通过减压蒸馏得到1.23kg化合物5,GC纯度大于95%,收率78.5%。
化合物3的检测数据为:1H NMR(CDCl3,400MHz):δ=8.40(d,J=8.3Hz,1H),7.80-6.90(m,6H),1.80(m,1H),1.05(m,2H),0.78(m,2H)。
实施例2
本实施例的反应方程式为:
通过以下步骤制备:
(1)将1kg硼氢化钠分批加入5.53kg化合物1和20kg甲醇的混合物中,加完后搅拌2小时,HPLC检测反应完毕后加入水淬灭反应,加入乙酸乙酯和饱和氯化铵分液萃取。水相用乙酸乙酯萃取三次,合并有机相,干燥旋干得到5.53kg化合物2,GC纯度大于99%,收率98.9%。
(2)将5.53kg的化合物2、1kg对甲苯磺酸、1g对叔丁基苯酚和80L的甲苯混合均匀,之后通过隔膜泵打入到已经加热到130度的反应盘管中,使反应混合液在反应盘管中流过,在流经反应管道时进行反应,从反应管道中流出后立即通过冷凝设备冷却到室温。收集反应液,加入20L水洗涤去除催化剂对甲苯磺酸。之后有机相干燥浓缩得到4.8kg化合物3,GC纯度大于95%,收率96.9%。
(3)室温下将2kg氢氧化钠分批加入到1.6kg化合物3、5kg氯仿、0.2kg四丁基氯化铵和50L甲苯的混合液中,加完后反应并用HPLC检测至反应完毕。过滤除去不溶物,加入饱和食盐水20L,搅拌1小时,静置,分液。有机相浓缩得到1.86kg化合物4a,GC纯度大于95%,收率75.5%。
(4)将6kg氢氧化钠于回流下分批加入到2.2kg化合物4a、5kg锌粉和15kg乙醇的混合物中,加完后继续搅拌至HPLC原料消失。降温滴加10kg乙酸,滴加完毕后搅拌1小时,过滤除去不溶物,然后浓缩。加入石油醚和饱和食盐水进行分液萃取。有机相干燥浓缩,得油状液体。此油状液体通过减压蒸馏得到1.4kg化合物5,GC纯度大于95%,收率89.4%。
实施例3
本实施例反应方程式为:
通过以下步骤制备:
(1)将1kg硼氢化钠分批加入5.53kg化合物1和20kg甲醇的混合物中,加完后搅拌2小时,HPLC检测反应完毕后加入水淬灭反应。加入乙酸乙酯和饱和氯化铵分液萃取。水相用乙酸乙酯萃取三次,合并有机相,干燥旋干得到5.53kg化合物2,GC纯度大于99%,收率98.9%。
(2)将5.53kg的化合物2、1kg对甲苯磺酸、1g对叔丁基苯酚和80L的甲苯混合均匀,之后通过隔膜泵打入到已经加热到130度的反应盘管中,使反应混合液在反应盘管中流过,在流经反应管道时进行反应,从反应管道中流出后立即通过冷凝设备冷却到室温。收集反应液,加入20L水洗涤去除催化剂对甲苯磺酸。之后有机相干燥浓缩得到4.8kg化合物3,GC纯度大于95%,收率96.9%。
(3)室温下将2kg氢氧化钠分批加入到1.6kg化合物3、5kg氯仿、0.2kg四丁基氯化铵和50L甲苯混合液中,加完后HPLC检测反应完毕。过滤除去不溶物,加入饱和食盐水20L,搅拌1小时,静置,分液。有机相浓缩得到1.86kg化合物4a,GC纯度大于95%,收率75.5%。
(4)将6kg氢氧化钠于回流下分批加入到2.2kg化合物4a、5kg锌粉和15kg甲醇的混合物中,加完后继续搅拌至HPLC原料消失。降温滴加10kg乙酸,滴加完毕后搅拌1小时,过滤除去不溶物,然后浓缩。加入石油醚和饱和食盐水进行分液萃取。有机相干燥浓缩,得油状液体。此油状液体通过减压蒸馏得到1.1kg化合物5,GC纯度大于95%,收率70.2%。
实施例4
本实施例反应方程式为:
通过以下步骤合成:
化合物2和化合物3的合成参照实施例1制备得到。
化合物4b的合成:室温下将2kg氢氧化钠分批加入到1.6kg化合物3、13.1kg三溴甲烷、0.14kg 18-冠-6醚和50L甲苯混合物中,加完后反应并用HPLC检测至反应完毕。过滤除去不溶物,加入饱和食盐水20L,搅拌1小时,静置,分液。有机相浓缩得到3.49kg化合物4b。GC纯度大于95%,收率80%。
化合物5的合成:将6kg氢氧化钠于回流下分批加入到3kg化合物4b、5kg锌粉和15kg甲醇的混合物中,加完后继续搅拌至HPLC原料消失。降温滴加10kg乙酸,滴加完毕后搅拌1小时,过滤除去不溶物,然后浓缩。加入石油醚和饱和食盐水进行分液萃取。有机相干燥浓缩,得油状液体。此油状液体通过减压蒸馏得到1.15kg化合物5,GC纯度大于95%,收率73.2%。
实施例5
本实施例反应方程式为:
通过以下步骤合成:
化合物2和化合物3的合成参照实施例1制备得到。
化合物4c的合成:将2kg氢氧化钠分批加入到1.6kg化合物3、20.4kg三碘甲烷、0.14kg 18-冠-6醚和50L甲苯混合物中,加完后反应并用HPLC检测至反应完毕。过滤除去不溶物,加入饱和食盐水20L,搅拌1小时,静置,分液。有机相浓缩得到1.86kg化合物4c,GC纯度大于95%。
化合物5的合成:将6kg氢氧化钠于回流下分批加入到3.9kg化合物4c、5kg锌粉和15kg甲醇的混合物中,加完后继续搅拌至HPLC原料消失。降温滴加10kg乙酸,滴加完毕后搅拌1小时,过滤除去不溶物,然后浓缩。加入石油醚和饱和食盐水进行分液萃取。有机相干燥浓缩,得油状液体。此油状液体通过减压蒸馏得到1.05kg化合物5,GC纯度大于95%,收率67.0%。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种制备1-环丙基萘的方法,其特征在于,反应方程式为:
式中,X选自卤素,优选为氯、溴、碘中的任一种;
制备方法包括如下步骤:
第一步:将式1所示化合物用还原剂1还原得到式2所示化合物;
第二步:式2所示化合物在催化剂、阻聚剂作用下脱水得到式3所示化合物;
第三步:式3所示化合物在环化试剂和碱的作用下环化合成式4所示化合物;
第四步:式4所示化合物在还原剂2和碱的作用下还原得到式5所示的化合物1-环丙基萘;
其中,所述还原剂1选自硼氢化钠、硼氢化锂、四氢铝锂、二异丁基氢化铝中的任一种或几种的混合;
所述催化剂为甲磺酸、三氟甲磺酸、对甲苯磺酸、苯磺酸、硫酸中的任一种或几种的混合;
所述阻聚剂为对苯二酚和/或对叔丁基苯酚;
所述环化试剂为三氯甲烷、一溴二氯甲烷、三溴甲烷、三碘甲烷中的任一种或几种的混合;
所述还原剂2为金属铜、铁、锌、锂、钠、钾、铝中的任一种或几种的混合;
所述碱为无机碱。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,第一步中反应溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇中的任一种,优选为甲醇;和/或,所述还原剂1为硼氢化钠;和/或,式1所示化合物与还原剂1反应的摩尔比为1:(0.5~1),优选为1:(0.7~0.9)。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,第二步中反应溶剂为甲苯、二甲苯,优选为甲苯;和/或,所述催化剂为对甲苯磺酸;和/或,式2所示化合物与催化剂的反应摩尔比为(10~3):1,优选为(5~6):1;和/或,所述阻聚剂的用量为式2所示化合物摩尔数的0.02~0.03%。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述第二步反应在管道中进行,先将式2所示化合物与催化剂、阻聚剂加入溶剂中混合均匀,之后将混合物泵入反应管道中,在流经反应管道时进行反应,从反应管道中流出后冷却到室温,得到式3所示化合物;所述反应管道的温度为120~140℃。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,第三步中,采用的碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾,优选氢氧化钠;和/或,反应溶剂为甲苯;和/或,式3所示化合物与环化试剂、碱的反应摩尔比为1:(2~6):(4~6)。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,第三步反应时,反应体系中还添加有相转移催化剂,所述相转移催化剂为18-冠-6醚、四丁基氟化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵中的任一种,优选所述相转移催化剂的用量为式3所示化合物重量的8~15%。
7.根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于,第四步中,反应采用的还原剂2为金属锌粉;和/或,所述碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾,优选氢氧化钠;和/或,反应溶剂为乙腈、丙腈、甲醇、乙醇、异丙醇中的任一种;和/或,式4所示化合物与还原剂2、碱的反应摩尔比为1:(7~10):(14~18)。
8.权利要求1~7任一项所述的方法制备得到的1-环丙基萘。
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GR01 | Patent grant | ||
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