石亞磊, 李 楊, 朱錦桃

(浙江理工大學(xué) 理學(xué)院，浙江 杭州 310018)

α-鹵代酮的脫鹵新方法

石亞磊, 李 楊, 朱錦桃*

(浙江理工大學(xué) 理學(xué)院，浙江 杭州 310018)

報(bào)道了一種以乙醇為溶劑，在鋅粉和甲酸銨催化下的α- 鹵代酮的脫鹵新方法。該體系也適用于α,α- 二鹵代酮和鹵代芐的脫鹵反應(yīng)，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR, IR和MS(ESI)確證。

脫鹵;α- 鹵代酮;α,α- 二鹵代酮; 鹵代芐; 合成

α- 鹵代酮的脫鹵反應(yīng)為重要的有機(jī)合成反應(yīng)。傳統(tǒng)方法使用的脫鹵試劑主要為：有機(jī)錫氫化物[1]，TiCl3[2], LiI- BF3[3], Bi/NH4F[4], GeI3[5], NaTeH[6], Bu2Te/Et3N[7], Pd/C- B10H14[8]和GaI3[9]等。上述脫鹵試劑大多含有重金屬或貴金屬，成本較高，容易造成環(huán)境污染。為實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的目標(biāo)，雖然研究人員開發(fā)了諸多脫鹵新方法，如酶促進(jìn)生物催化還原脫鹵反應(yīng)[10]和光催化還原脫鹵[11]，但受適用范圍較窄的限制，無法廣泛應(yīng)用。

近年來，研究人員發(fā)現(xiàn)，在微波[12]或超聲波[13]作用下，鋅粉可促進(jìn)α- 鹵代酮的還原脫鹵反應(yīng)。本課題組在使用鋅粉/甲酸銨/醇體系還原對(duì)硝基α- 溴代苯乙酮為對(duì)硝基溴代苯乙醇，合成抗心血管藥硝苯洛爾的過程中也發(fā)現(xiàn)[14]，其還原產(chǎn)物為對(duì)硝基苯乙酮和對(duì)氨基苯乙酮。

受此啟發(fā)，我們將鋅粉/甲酸銨/醇體系進(jìn)行了反應(yīng)拓展。發(fā)現(xiàn)該體系對(duì)α- 鹵代酮，α,α- 二鹵代酮和鹵代芐的脫鹵反應(yīng)均有催化效果(Scheme 1和Scheme 2)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

OptiMelt型全自動(dòng)熔點(diǎn)儀；Bruker Avance AV 400 MHz/FTNMR Digital型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)); Thermo Electron Nicolet 5700型傅里葉變換紅外光譜儀(KBr壓片)；Agilent 6120 Single Quadrupole型質(zhì)譜儀。

所用試劑均為分析純或化學(xué)純。

Scheme 1

Scheme 2

1.2 合成

(1) 2a～2k的合成(以2a為例)

在反應(yīng)瓶中加入α- 溴代苯乙酮(1a)1.991 g(10 mmol)和乙醇30 mL，攪拌下加入鋅粉0.715 g(11 mmol)和甲酸銨0.693 g(11 mmol)，回流反應(yīng)2 h。冷卻至室溫，過濾，濾液濃縮，殘余物用稀鹽酸酸化，依次用乙酸乙酯(2×30 mL)和水洗滌，用硫酸鈉干燥后濃縮得2a 1.14 g。

用類似的方法合成2b～2k。

苯乙酮(2a)： 無色液體，收率93%;1H NMRδ: 7.91(d,J=8.1 Hz, 2H), 7.50(dd,J=8.1 Hz, 4.2 Hz, 1H), 7.39(t,J=6.1 Hz, 2H), 2.52(s, 3H); IRν: 3 068, 3 002, 1 685, 1 598, 1 359, 1 266, 1 021, 955, 759, 690, 588 cm-1。

對(duì)氟苯乙酮(2b): 無色液體，收率90%;1H NMRδ: 7.91(m, 2H), 7.11(m, 2H), 2.57(s, 3H); IRν: 3 060, 3 003, 1 685, 1 598, 1 449, 1 359, 1 266, 955, 809, 760, 690, 588 cm-1。

對(duì)甲氧基苯乙酮(2c): 白色固體，收率91%, m.p.37.5～38.5 ℃;1H NMRδ: 7.94(d,J=8.1 Hz, 2H), 6.93(d,J=8.1 Hz, 2H), 3.87(s, 3H), 2.56(s, 3H); IRν: 2 962, 2 843, 1 662, 1 605, 1 568, 1 511, 1 421, 1 360, 1 241, 1 176, 1 115, 1 070, 1 029, 955, 829, 571, 493, 457 cm-1。

期刊格式：[2]許均詳，劉紹友，魏建華，等.土耳其扁谷盜綜合防治技術(shù)之初步研究[J].釀酒科技，1992(2)：9-13.

鄰甲基苯乙酮(2d): 淡黃色液體，收率90%;1H NMRδ: 7.69(d,J=8.1 Hz, 1H), 7.37(t,J=8.2 Hz, 1H), 7.26(dd,J=12.1 Hz, 8.1 Hz, 2H), 2.58(s, 3H), 2.53(s, 3H); IRν: 2 966, 2 925, 1 685, 1 600, 1 455, 1 354, 1 258, 953, 759, 721, 603 cm-1。

對(duì)甲磺酰胺基苯乙酮(2e): 粉紅色固體，收率89%, m.p.151.2～152.1 ℃;1H NMRδ: 7.98(d,J=8.2 Hz, 2H), 7.26 (d,J=8.2 Hz, 2H), 6.99(s, 1H), 3.11(s, 3H), 2.60(s, 3H); IRν: 3 284, 3 007, 2933, 1 666, 1 605, 1 523, 1 466, 1 352, 1 229, 1 196, 1 139, 972, 914, 853, 833, 751, 583, 522, 473 cm-1。

對(duì)(二甲磺酰胺基)苯乙酮(2f): 白色固體，收率90%;1H NMRδ: 8.06(d,J=8.1 Hz, 2H), 7.48(d,J=8.1 Hz, 2H), 3.43(s, 6H), 2.64(s, 3H); IRν: 3 448, 3 018, 2 936, 1 683, 1 598, 1 407, 1 378, 1 343, 1 267, 1 220, 1 156, 983, 963, 912, 759, 611, 594, 538, 516 cm-1。

對(duì)硝基苯乙酮(2g): 黃色固體; 收率65%， m.p.78～79 ℃;1H NMRδ: 7.92(d,J=7.9 Hz, 2H), 6.92(d,J=7.9 Hz, 2H), 2.58(s, 3H); IRν: 3 113, 3 005, 2 925, 2 847, 2 631, 2 448, 1 931, 1 801, 1 606, 1 530, 1 352, 1 106, 987, 845, 757, 694, 527, 463 cm-1。

間甲氧基苯丙酮(2h): 無色液體，收率91%;1H NMRδ: 7.50(t,J=8.1 Hz, 1H), 7.48(s, 1H), 7.32(t,J=8.0 Hz, 1H), 7.07(d,J=8.1 Hz, 1H), 3.81(s, 3H), 2.95(q,J=7.2 Hz, 2H), 1.20(t,J=7.2 Hz, 3H); IRν: 3 064, 3 002, 1 685, 1 598, 1 449, 1 359, 1 266, 955, 760, 690, 588 cm-1。

苯丙酮(2i): 無色液體，收率95%;1H NMRδ: 7.95(d,J=7.2 Hz, 2H), 7.54(t,J=7.2 Hz, 1H), 7.44(t,J=7.8 Hz, 2H), 2.99(q,J=7.2 Hz, 2H), 1.22(t,J=7.2 Hz, 3H); IRν: 3 064, 2 978, 1 687, 1 597, 1 448, 1 388, 1 352, 1 220, 947, 745, 690 cm-1。

3- 苯甲?；奖?2k)：黃色固體，收率82%, m.p.38 ～ 39 ℃(38.5～39 ℃[15]);1H NMRδ: 8.37(s, 1H), 8.19(d,J=7.8 Hz, 1H), 7.98(d,J=7.8 Hz, 1H), 7.81(d,J=8.5 Hz, 2H), 7.63(t,J=8.7 Hz, 1H), 7.60(t,J=8.7 Hz, 1H), 7.51(t,J=7.9 Hz, 2H), 3.05(q,J=7.2 Hz, 2H), 1.24(t,J=7.2 Hz, 3H);13C NMRδ: 200.1, 195.9, 138.0, 137.1, 137.0, 134.0, 132.8, 131.5, 130.0, 129.3, 128.7, 128.5, 32.0, 8.1; IRν: 1 690, 1 661, 2 935 cm-1; MS(ESI)m/z: 239.1{[M+H]+}。

在反應(yīng)瓶中加入氯化芐1.285 g(10 mmol)和乙醇30 mL，攪拌下加入鋅粉0.715 g(11 mmol)和甲酸銨0.693 g(11 mmol),回流反應(yīng)3 h。冷卻至室溫，過濾，濾液倒入水中，用二氯甲烷(3×20 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥，常溫蒸除二氯甲烷得無色液體4a 0.81 g，收率88%;1H NMRδ: 7.16(t,J=7.9 Hz, 2H), 7.06(d,J=8.1 Hz, 2H), 7.04(d,J=8.1 Hz, 1H), 2.36(s, 3H)。

用類似的方法合成無色液體4b,收率90%;以異丙醇替換乙醇，乙酸乙酯替換二氯甲烷，用類似的方法合成無色液體4c 1.31 g，收率86%;1H NMRδ: 6.73(m, 3H), 3.86(s, 3H), 3.84(s, 3H), 2.30(s, 3H)。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)條件優(yōu)化

以2a的合成為模板反應(yīng)，對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果見表1。由表1可見，在非質(zhì)子性溶劑中，加入有機(jī)或無機(jī)銨鹽均不能發(fā)生反應(yīng)(No.1～6)；在質(zhì)子性溶劑中，使用無機(jī)銨鹽(如氯化銨和溴化銨)，反應(yīng)緩慢，即使延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，收率也幾乎沒有提高(No.10～12)；使用有機(jī)銨鹽，反應(yīng)可順利進(jìn)行，收率明顯提高(No.8, No.9和No.13～15)，以乙醇為溶劑，效果更好(No.8和No.9)，甲酸銨效果優(yōu)于乙酸銨(No.9和No.13)；鋅粉或甲酸銨的用量減少一半，收率也減少一半(No.14和No.15)；不加入鋅粉或甲酸銨，基本不反應(yīng)(No.16和No.17)，這說明鋅粉和甲酸銨對(duì)反應(yīng)均有催化效果，最佳用量比為1.0 ∶1.1 ∶1.1。

2.2 底物普適性

由Scheme 1可以看出，Zn- HCO2NH4- 乙醇體系對(duì)各種溴代酮底物有良好的適應(yīng)性，幾乎均以較高收率合成了相應(yīng)產(chǎn)物。但當(dāng)?shù)孜锓肿咏Y(jié)構(gòu)中含有硝基[如對(duì)硝基溴代苯乙酮(1g)]，收率中等，其可能原因是鋅粉對(duì)硝基有一定還原作用，導(dǎo)致生成了進(jìn)一步的還原產(chǎn)物對(duì)氨基苯乙酮。

此外，我們還發(fā)現(xiàn)該體系也適用于α,α- 二鹵代酮和鹵代芐的脫鹵反應(yīng)(Scheme 2)。

表1 2a的合成反應(yīng)條件優(yōu)化aTable 1 Optimization of the reaction conditions for 2a

a1a 0.01 mol, Zn 1.1 eq., 銨鹽1.1 eq.,溶劑25 mL,回流反應(yīng)2 h;b分離收率;c回流反應(yīng)10 h;d銨鹽0.55 eq.;eZn 0.55 eq.;f無Zn;g無銨鹽。

3 結(jié)論

報(bào)道了一種以乙醇為溶劑，在鋅粉和甲酸銨催化下的α- 鹵代酮的脫鹵新方法。該體系也適用于α,α- 二鹵代酮和鹵代芐的脫鹵反應(yīng)。該方法與傳統(tǒng)方法相比，具有不使用貴金屬或重金屬催化劑，后處理簡(jiǎn)單和無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。

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The New Method for Dehalogenation ofα- Haloketones

SHI Ya- lei, LI Yang, ZHU Jin- tao*

(College of Science, Zhejiang Sci- tech University, Hangzhou 310018, China)

A new method for dehalogenation ofα- haloketones was reported, using EtOH as the solvent, Zn and NH4CO2H as the catalysts. The method can also apply to the dehalogenation ofα,α- dibromoacetophenones and benzyl chlorides. The structures were confirmed by1H NMR, IR and MS(ESI).

dehalogenation;α- haloketone;α,α- dibromoacetophenone; benzyl chloride; synthesis

2016- 11- 12;

2017- 04- 22

石亞磊(1990-)，男，漢族，河南許昌人，碩士研究生，主要從事藥物合成的研究。 E- mail: 1017148021@qq.com

朱錦桃，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師， E- mail： zhujintao1968@163.com

O625.1

A

10.15952/j.cnki.cjsc.1005- 1511.2017.05.16292