α-鹵代酮的脫鹵新方法

石亞磊, 李 楊, 朱錦桃

(浙江理工大學 理學院，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 理學院，浙江 杭州 310018)

報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，產物結構結構經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- 鹵代酮的脫鹵反應為重要的有機合成反應。傳統方法使用的脫鹵試劑主要為：有機錫氫化物[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，容易造成環境污染。為實現綠色化學的目標，雖然研究人員開發了諸多脫鹵新方法，如酶促進生物催化還原脫鹵反應[10]和光催化還原脫鹵[11]，但受適用范圍較窄的限制，無法廣泛應用。

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

受此啟發，我們將鋅粉/甲酸銨/醇體系進行了反應拓展。發現該體系對α- 鹵代酮，α,α- 二鹵代酮和鹵代芐的脫鹵反應均有催化效果(Scheme 1和Scheme 2)。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

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

所用試劑均為分析純或化學純。

Scheme 1

Scheme 2

1.2 合成

(1) 2a～2k的合成(以2a為例)

在反應瓶中加入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(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- 苯甲酰基苯丙酮(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 結果與討論

2.1 反應條件優化

以2a的合成為模板反應，對反應條件進行了優化，結果見表1。由表1可見，在非質子性溶劑中，加入有機或無機銨鹽均不能發生反應(No.1～6)；在質子性溶劑中，使用無機銨鹽(如氯化銨和溴化銨)，反應緩慢，即使延長反應時間，收率也幾乎沒有提高(No.10～12)；使用有機銨鹽，反應可順利進行，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(No.16和No.17)，這說明鋅粉和甲酸銨對反應均有催化效果，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- 乙醇體系對各種溴代酮底物有良好的適應性，幾乎均以較高收率合成了相應產物。但當底物分子結構中含有硝基[如對硝基溴代苯乙酮(1g)]，收率中等，其可能原因是鋅粉對硝基有一定還原作用，導致生成了進一步的還原產物對氨基苯乙酮。

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

表1 2a的合成反應條件優化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2 h;b分離收率;c回流反應10 h;d銨鹽0.55 eq.;eZn 0.55 eq.;f無Zn;g無銨鹽。

3 結論

報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。該方法與傳統方法相比，具有不使用貴金屬或重金屬催化劑，后處理簡單和無環境污染等優點。

[1] Kuivila H G, Menapace L W. Reduction of alkyl halides by organotin hydrides[J].J Org Chem,1963,28(9):2165-2167.

[2] Ho T L, Wong C M. Titanium trichloride reactions:Dehalogenation[J].Synth Commun,1973,3(3):237-239.

[3] Townsend J M, Spencert T A. Reduction ofα- haloketones with lithium iodide and boron trifluoride[J].Tetrahedron Lett,1971,(2):137-140.

[4] Lee Y J, Chan T H. Organometallic reactions in aqueous media- bismuth- mediated crossed aldol- type reactions[J].Can J Chem,2003,81(11):1406-1412.

[5] Tse L H. Efficient hydrodehalogenation ofα- haloketones with cerium(III) iodide[J].Synth Commun,1979,9(4):241-243.

[6] Osuka, Suzuki H. Reduction ofα- halo carbonyl compounds with sodium hydrogen telluride[J].Chem Lett,1983,(1):119-120.

[7] 鐘琦,馬鋒,邵建國.α- 溴代羰基化合物脫溴的一種簡便方法[J].有機化學,1991,(2)：209-213.

[8] Seung H L, Yeon J J, Young J C,etal. Dehalogenation ofα- halocarbonyls using decaborane as a transfer hydrogen agent in methanol[J].Synth Commun,2001,31(15):2251-2254.

[9] 金正能,何元吉,周其忠,等. 原位生成的GaI3促進α- 溴代酮脫溴成酮的反應[J].浙江大學學報(理學版),2011,38(3):307-309.

[10] Wirtz M, Klucik J, Rivera M. Ferredoxin- mediated electrocatalytic dehalogenation of haloalkanes by cytochrome P450cam[J].J Am Chem Soc,2000,122(6):1047-1056.

[11] Wang Z J, Ghasimi S, Landfester K,etal. A conjugated porous poly- benzobisthiadiazole network for a visible light- driven photoredox reaction[J].J Mater Chem A,2014,2(44):18720-18724.

[12] Li J, Ye D J, Liu H,etal. Microwave- assisted dehalogenation ofα- haloketones by zinc and ammonium chlo- ride in alcohol[J].Synth Commun,2008,38(4):567-575.

[13] Rama K, Nagendra E, Pasha M A. Reductive dehalogenation ofα- haloketones with zinc in presence of ammonium salts under sonic conditions[J].Indian J Chem,2000,39B(8):563-564.

[14] 陳剛,張俊,朱錦桃. 環扁桃酯的新合成路線的研究[J].中國藥物化學雜志,2012,22(1):29-32

[15] Kawai N, Kato N, Hamada Y,etal. New methods and reagents in organic synthesis.35.A new synthesis of some non- steroidal antiinflammatory agents with the 2- arylpropionic acid skeleton by the use of diphenyl phosphorazidate (DPPA) as a 1,3- dipole[J].Chemical & Pharmaceutical Bulletin,1983,31(9):3139-3148.

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，碩士生導師， E- mail： zhujintao1968@163.com

O625.1

A

10.15952/j.cnki.cjsc.1005- 1511.2017.05.16292