三氟化硼乙醚無溶劑催化合成二苯甲酮衍生物

周 明 黃年玉 劉明國

(三峽大學 生物與制藥學院， 湖北 宜昌 443002)

二苯甲酮是紫外線吸收劑、有機顏料、醫藥、香料、殺蟲劑的中間體．作為紫外吸收劑——自由基(II)光引發劑，二苯甲酮主要應用于自由基紫外光固化清漆體系，如UV涂料、UV油墨、UV粘合劑等，同時也可作為抗紫外線成分用于防曬系列化妝品中．其次在醫藥工業中用于生產雙環己哌啶、苯甲托品氫溴酸鹽、苯海拉明鹽酸鹽等藥品．二苯甲酮也是苯乙烯聚合抑制劑和香料定香劑，能賦予香精以甜的氣息，用在多種香水和皂用香精中，也可用于調配杏仁、桃子、奶油、椰子等食用香精．

目前二苯甲酮主要合成方法有以下幾類:經典Friedel-Crafts反應合成方法，如JBeger等[1]報道了以Lewis酸(如氯化鋁、氯化鋅或三氯化鐵等)催化苯甲酰氯與間苯二酚合成二苯甲酮，但合成產率不高(80%左右)，產品顏色較深，需要脫色處理，最大的缺點是產生大量廢酸．Sarvesh Kumar等[2]報道了以苯和2,4-二羥基苯甲酰氯進行Friedel-Crafts反應制備二苯甲酮，但酰氯成本較高，且副產物仍有氯化氫，沒有從根本上解決環境友好的問題．采用氯化鋁等[3-6]催化三氯甲苯與間苯二酚在較低溫度下反應，再水解后得到UV-0，該工藝成本較低，收率高，但產物顏色較深，產生大量的廢氣和廢酸污染環境．在考慮環境條件下，陸續報道了在不同催化劑的作用下以苯甲酸和間苯二酚為底物酰化反應[7-11]制備二苯甲，該方法較為綠色高效，副產物為水．報道采用間苯二酚與苯甲腈[12]或苯甲酸衍生物[13]反應合成二苯甲酮．在2000年有報道以苯甲醛[14-15]為原料制備二苯甲酮的新方法，該類方法通過過渡金屬實現了芳醛和苯的分子間脫氫偶聯，原子經濟性高，是有機合成領域的新思路，但操作復雜，反應時間長，且收率中等，原料成本可能較高．

三氟化硼乙醚在有機合成中用作乙酰化、烷基化、聚合、脫水和縮合反應的催化劑．在此基礎上，為探討二苯甲酮衍生物的高效合成方法，采用三氟化硼乙醚為催化劑，以期獲得簡潔高效的合成方法，降低生產成本及合成難度．

1 實驗部分

1.1 試劑與器材

苯甲酸、間苯二酚、乙酸乙酯、石油醚、三氟化硼乙醚均為分析純試劑．實驗儀器包括X-4數字顯示顯微熔點測定儀、SHB-IIIA循環水式多用真空泵、Bruker AV 400-MHz核磁共振譜儀、AVATAR 330型紅外光譜儀、EYELA SB-1100旋轉蒸發儀等．

1.2 實驗步驟

將間苯二酚，苯甲酸和三氟化硼乙醚加入到1 L的三口反應瓶中，升溫反應，TLC點板監測，待反應完全后，蒸出溶劑，用少量乙酸乙酯溶解，先后用等量飽和的碳酸氫鈉、飽和的食鹽水洗滌，分出有機層，干燥，蒸出乙酸乙酯，得黃色粗產物．在倒入適量甲醇和蒸餾水中重結晶，得白色固體．

1.3 實驗結果與討論

1.3.1 條件篩選

反應式如下，條件篩選見表1．

表1 反應條件的篩選a

No.T/℃t/minBF3.Et2O/mmolYieldb/%m.p./℃1951516trace1432105151630.41433110151640.91434952016trace1435105201660.51436110201680.51437952516trace1438105251680.21439110251695.414310110251294.21431111025893.81431211025493.714313110253.293.5143

續表1 反應條件的篩選a

a反應條件：苯甲酸1a(4 mmol)，間苯二酚2a(4 mmol)；b重結晶產率

1.3.2 實驗結果

根據實驗發現，隨著溫度的升高產率會增高，但考慮到工業生產安全，將溫度最高定為110℃．但是延長反應時間會增加副反應，影響收率．故選擇催化劑當量為0.4倍，反應溫度為110℃，時間25 min為最佳反應條件．

1.4 底物拓展

在確定這類反應的最佳反應條件后，研究苯甲酸衍生物對反應的影響．實驗表明，當取代基為吸電子基團時有利于反應的進行，誘導效應越大，越有利于反應，但產率都不如苯甲酸．同時還將間苯二酚換成對甲基苯酚實驗，發現給電子基團不利于反應的進行，見表2．

表2 反應底物拓展

3a: 熔點:143.6℃，白色固體，Rf=0.5(石油醚∶乙酸乙酯=3∶1).1HNMR(400 MHz, Chloroform-d) δ:12.65(s, 1H), 7.65～7.60(m, 2H), 7.59～7.54(m, 1H), 7.51～7.47(m, 3H), 6.46(d,J=2.4 Hz, 1H), 6.36(dd,J=8.8, 2.4 Hz, 1H).13CNMR(100 MHz, Chloroform-d) δ:200.35, 166.03, 163.11, 138.04, 136.16, 131.58, 128.80, 128.33, 113.35, 107.76, 103.61.

3b: 熔點:148.9℃, 淡黃白色粉末, Rf=0.5(石油醚∶乙酸乙酯=3∶1).1HNMR(400 MHz, Chloroform-d) δ:12.41(s, 1H), 8.11～7.63(m, 2H), 7.46～7.34(m, 3H), 7.13(d,J=8.8 Hz, 1H), 6.49(s, 1H), 6.35(d,J=8.9 Hz, 1H).13CNMR(100 MHz, Chloroform-d) δ:199.43, 166.02, 163.98, 139.46, 136.10, 131.17, 128.48, 127.33, 113.54, 108.50, 103.59.

3c: 熔點:145.3℃, 淡黃白色粉末, Rf=0.5(石油醚∶乙酸乙酯=3∶1.1HNMR(400 MHz, Chloroform-d) δ:12.41(s, 1H), 8.12～8.03(m, 1H), 7.96(dd,J=8.0, 1.0 Hz, 1H), 7.52～7.48(m, 1H), 7.32(d,J=1.7 Hz, 1H), 7.26～7.19(m, 1H), 7.12(d,J=8.8 Hz, 1H), 6.50(d,J=2.4 Hz, 1H), 6.35(dd,J=8.8, 2.4 Hz, 1H).13CNMR(100 MHz, Chloroform-d) δ: 200.87, 166.22, 163.62, 139.57, 136.15, 131.05, 128.06, 127.91, 113.47, 108.30, 103.68.3d: 熔點: 124℃, 粉白色固體, Rf=0.6(石油醚∶乙酸乙酯=3∶1).1HNMR(400 MHz, Chloroform-d) δ: 12.72(d,J=9.5 Hz, 1H), 7.99～7.93(m, 1H), 7.68(d,J=2.0 Hz, 1H), 7.66(d,J=2.1 Hz, 1H), 7.63(dd,J=8.4, 3.4 Hz, 1H), 7.57(dd,J=12.8, 8.8 Hz, 2H), 6.53(d,J=2.3 Hz, 1H), 6.44(dd,J=8.6, 6.2, 2.4 Hz, 1H), 3.05～2.94(m, 3H).13CNMR(100 MHz, Chloroform-d) δ: 202.88, 174.19, 165.07, 163.22, 162.11, 136.78, 135.78, 133.12, 130.92, 119.57, 117.75, 114.11, 111.55, 108.24, 103.47.

3e: 熔點: 198℃，白色固體, Rf=0.4(石油醚∶乙酸乙酯=3∶1).1HNMR(400 MHz, Chloroform-d) δ: 12.73(d,J=18.5 Hz, 1H), 8.06～7.96(m, 1H), 7.70～7.39(m, 4H), 7.02～6.96(m, 2H), 6.56～6.40(m, 2H).13CNMR(100 MHz, Chloroform-d) δ: 199.005, 165.85, 163.72, 161.95, 135.81, 135.20, 131.42, 130.49, 115.32, 114.11, 113.13, 107.85, 103.62.

3f: 熔點: 84℃，黃色結晶粉末，Rf=0.8(石油醚∶乙酸乙酯=3∶1).13CNMR(100 MHz, Chloroform-d) δ: 201.607, 165.39, 137.39, 135.52, 133.50, 131.81, 130.17, 129.76, 128.55, 121.39, 118.21, 20.92.

2 結 論

報道了一種二苯甲酮的合成方法，以苯甲酸和間苯二酚為原料三氟化硼乙醚無溶劑催化一步合成，降低了設備成本；副產物為水，對環境友好，原子利用率高；反應后處理簡單，收率可達90%以上；反應無溶劑，且催化劑可以回收套用，降低了成本，適合工業化生產．