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FeCl3催化作用下醇的氯代反应研究

2021-09-19 来源:易榕旅网
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第20卷第4期 化学研究与应用 V01.20.No.4 2008年4月 Chemical Research and Application Apr.,2008 文章编号:1004—1656(2008)04-0503-04 FeC13催化作用下醇的氯代反应研究 盛春荠,李志芳,倪 勇,邱化玉,来国桥 (杭州师范大学有机硅化学及材料技术教育部重点实验室,浙江杭州310012) 关键词:FeC13;氯代反应;甲基二氯硅烷;醇类化合物;氯代烷烃 中图分类号:0622.2 文献标识码:A 氯代反应是将含氧基团化合物转化为氯代化 药品,全部溶剂都经过干燥和重蒸。 合物的一种重要的反应方法。一般使用Hcl, Trace DSQ气一质联用谱仪(70 eV),Broker SOC12/HMPT,PC13,PPh3/CC14,Vilsmeier—Haack AC 400 MH 核磁共振仪(TMS为内标,CDC1。为 试剂,Viehe盐等作为氯代试剂对醇类化合物的羟 溶剂),x一4显微熔点测定仪(温度未经校正)。 基进行氯代反应 』。然而,在反应中因为氯化 1.2合成方法 氢的产生,使该反应方法发生一些副反应,影响产 在一50 mL干燥的三口烧瓶中加入醇类化合 物提纯和收率。近年来人们不断寻找新的合成方 物1.0 mmol,催化剂0.1 mmol,甲基二氯硅烷1.1 法,相继报道了采用NbC1 ,TaC15,wCl6或InC1。 mmol和25 mL有机溶剂,在氮气保护下加热回流 等金属离子试剂将伯醇和仲醇转化为相应的氯代 进行反应,实验过程中通过薄层硅胶板(TLC)点 烷烃 。1995年Snyder发现伯、叔醇在三甲基 板跟踪,用紫外灯检测。当反应完全后,向反应体 氯硅烷和催化量的DMSO的作用下可以转化为相 系中加入稀盐酸终止反应。有机层用饱和氯化钠 应的氯代烷烃,但仲醇的反应结果并不理想 1引。 和碳酸氢钠各洗两次,无水硫酸镁干燥,减压蒸除 20o4年,Baba小组报道了用InC1 作为催化剂,醇 溶剂,残余物用一定配比的乙酸乙酯和环己烷作 类化合物在二甲基氯硅烷和联苯甲酰及溶剂 为展开剂,经制备TLC提纯得到产物。 CH:C12的共同作用下可以进行氯代反应,得到相 应的氯代烷烃 引。然而在该反应过程中使用的 2结果和讨论 含氯溶剂对于环境的污染是不能忽视的一个重要 问题。 2.1催化剂的选择 本文旨在用一种更为环保、简单经济的方法 选择苯甲醇作为底物进行实验,在不同的催 来促进醇类化合物的氯代反应。报道了利用无水 化剂和溶剂下进行反应,反应条件同1.2,反应方 FeC1 作为催化剂,醇类化合物(4a一4k)在甲基二 程式如Scheme 1。 氯硅烷(2)的作用下可以直接进行氯代反应,合成 cH20H+Me HsiCI cH2CI 得到相应的氯代烷烃(5a一5k),而且该合成方法 一 , 溶剂,reflux 对于大多数的醇类化合物普遍适用。 Scheme 1 1.实验部分 反应一般进行4—6h。实验结果见表1。 1.1试剂与仪器 所用试剂均为市售分析纯、化学纯或工业级 收稿日期:2007-09494;修回日期:2008 ̄1-04 联系人简介:来国桥(1946一),男,教授,硕士生导师,主要从事有机硅化学及材料科研及教学工作。Email:gqlai@hznu.edu.131"1 维普资讯 http://www.cqvip.com 化学研究与应用 表1 溶剂和催化剂对苯甲醇氯代反应的影响 Table 1 Effect of solvent and catalysts Oil the chlorination of phenylmethanol 第20卷 我们共选择了六种路易斯酸作为催化剂进行 测试,发现无水FeC1 的催化效果最好。在无水 FeC1 催化下,苯甲醇和甲基二氯硅烷在乙二醇二 甲醚(DME)中加热回流得到了较高产率的苄基 氯。在室温下,将反应时间延长至23h,只得到了 25%的苄基氯;利用A1C1 ,Sc(OTf)3,和InC1 作 为催化剂也可以得到苄基氯,但产率较低;Yb (OTf) 和TiC1 作为催化剂在反应结束后只检测 到大量原料苯甲醇;将DME替换成其它溶剂,例 如甲苯,乙腈,四氢呋喃,只能得到少量的苄基氯, 甚至无法得到苄基氯。所以我们认为无水FeC1 作为催化剂,选用DME作为溶剂是最佳反应 条件。 2.2 醇类化合物的氯代反应 利用最佳反应条件(Entry 2),对不同的醇类 “反应条件:苯甲醇(1mmo1),催化剂(0.1mmo1),甲 化合物(4a~4k)进行氯代反应,合成了相应的氯 基二氯硅烷(1.1mmo1)在溶剂中加热回流4—6h(溶剂回 代产物(5a~5k)。反应方程如下(Scheme 2),相 流温度:DME 84 ̄C,C CN 82 ̄C,THF 65 ̄(3,Toluene 关的反应结果见表2。 l l0 ̄C)。 核磁表征收率。 室温下反应。 OH 一L\一 R,人R2 MeSiHCI2 /ClDME R t Rz 4 O a <二>、、  . 一一 H , f) O gJO2N OH H Scheme 2 不同的醇类化合物在相同的反应条件下进行 类化合物和甲基二氯硅烷共同作用可以直接进行 氯代反应,均得到了不错的反应结果。特别是伯 氯代反应。该方法使用了无水FeC1 这种方便经 醇和仲醇也得到了较高收率的氯代产物。但肉桂 济的催化剂和较为环保的溶剂DME,降低了反应 醇的氯代反应却不理想,只能检测到低产率的肉 成本和环境污染。而且该方法操作简单,能直接 桂基氯(5i)。 合成大多数结构简单的氯代烷烃。 3 结论 在无水FeC1 催化下,包括伯、仲醇在内的醇  维普资讯 http://www.cqvip.com 第4期 盛春荠等:FeC1 催化作用下醇的氯代反应研究 505 反应条件:醇类化合物(Immo1),FeC1。(0.1 mmo1),甲基二氯硅烷(1.1 mmo1),溶剂DME,反应温度84 ̄C。 核磁表征 收率 参考文献: [1]Copenhaver J E,Whaley A M.Organic Synthesis[M]. vo1.1.New York:Wiley and Sons,1941:144—145. 689—702. [3]Lewis E S,Boozer C E,The kinetics nd astereoehemistry of the decomposition of secondary alkyl ehlorosulfites [2]Larock R C,Comprehensive Organic Transformations [M].2nd Edition,New York:Wiley—VCH,1999. [J]. Am.Chem.Soc.,1952,74:308—311. 维普资讯 http://www.cqvip.com

506 化学研究与应用 第20卷 [4]Hepburn D R,Hudson H R,Factors in the formation of isomerically and optically pure alkyl halides.Part XI. vilsmeier reagents for the replacement of a hydroxy— [10]Krishna P R,Kannan V,Sharma G V M.FeC13 and Yb (OTf)3 mediated conversion of acetates of the baylis— hilman adducts into(Z)and(E)trisubstituted lkenesa group by chlorine or bromine[J]..,.Chem.Soc.Perkin Trans.I,1976:754—757. [J].Synth.Commun,2004,34(1):55—64. [11]Das B,Bane ̄ee J,Ravindranath N,et a1.Convenient and eficifent stereoselective synthesis of(2Z)一2一 [5]Gomez L,Gellibetr F,Wagner A,et a1.(Chloro— phenyhhio—methylene)dimethylammonium chloride (CPMA)an efifcient reagent for selective chlorination (chloromethy1)alk一2一enoates using iron(III)or indium(III)chloride[J].Tetrahedron Lett.2004,45 (11):2425—2426. 『12]Snyder D C.Conversion of lcohols tao chlorides by TMSC1 and bromination of primary alcohols[J].Tetrahedron Lett.,2000,41(32):6049—6052. [6]Coe E M,Jones C J.An investigation of the chlorination and DMSO[J]..,.Org.Chem.,1995,60(8):2638 of some alcohols using high oxidation state early d—block —2639. metla chlorides[J].Polyhedron,1992,11(24):3123 [13]Yasuda M,Yamasaki S,Onishi Y,et a1.Indium— —3128. catalyzed direct chlorination of alcohols using [7]Firouzabadi H,Shiriny F,New applications of tungsten chlorodimethylsilane—benzil as a selective and mild hexachloride(WC16)in organic synthesis.Halo—de— system[J]..,.Am.Chem.Soc.,2004,126(23): hydroxylation and dihalo・-de・-OXO・-bisubstitution reactions 7186—7187. [J].Tetrahedron,1996,52(47):14929—14936. [14](a)章思规,章伟.精细化学品及中间体手册[M]. [8]Yasuda M,Onishi Y,Ueda M,et a1.Direct reduction of 北京:化学工业出版社,2004. lacohols:highly chemoselective reducing system for (b)Ude D R.CRC Handbook of Chemistry and Physics secondary or tertiary alcohols using chlorodiphenylsilnae [M],03th Edition,National Insittute of Standards& with a catlaytic amount of indium tifchloride[J]. Technology,2003. Org.Chem.,2001,66(23):7741—7744. (c)Hatch L F,Alexander E.Allyhc chlorides.XII. [9]Yasuda M,Saito T,Ueda M,et 1a.Direct substitution of preparation and properties of cis—and trans—Cinnamyl the hydroxy group in alcohols with silyl nucleophiles chloride[J],.,.Am.Chem.Soc.,1950,72:5643 catlayzed by indium trichloride[J].Angew.Chem.Int. —5645. Ed:,2004,43(11):1414—1416. Iron(IH)chloride catalyzed deoxygenative chlorination of alcohols SHENG Chun—qi,LI Zhi—fang,NI Yong,QIU Hua—yu,LAI Guo—qiao (Key Laboratory of Organosilicon Chemistry and Materila Technology of Ministyr of Education, Hangzhou normal university,Hangzhou 310012,China) Abstract:Catalyzed by FeC13,the chlorination of alcohols compounds into their corresponding chlorides have been achieved in the presence of idchloromethylsilnae(MeSiHC12).The appropriate reaction condiitons are as follows:temperature is 84 ̄C.time is 3— 4h,alcohol is 1.OOmmol,MeSiHC12 is 1.1Ommol,FeC13 is 0.Immo1,1,2一dimethoxyethane is 20mL.Under such condition the yield are 20%~96%. Key word:Iorn(in)clhoride;clhorination;dichloromethylsilane;alcohols;alkyl halides (责任编辑罗娟) 

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