α-羰酰氧基苯乙酮及α-羥基苯乙酮的制備

陳小文,黃志誠(chéng) ,鄒 瀅,李 霞,宋祥家,任紅霞,田 芳,王立新

(1.中國(guó)科學(xué)院 成都有機(jī)化學(xué)研究所，四川 成都 610041；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

α-羥基酮骨架是各種生物活性化合物和天然產(chǎn)物的特征結(jié)構(gòu)[1-5]與合成前體[6-9]。一般通過(guò)下列方法制備：1)在微波[10]或高壓汞燈[11]輻射下，α-溴代酮直接發(fā)生羥基取代反應(yīng)；2)在過(guò)氧化鉬[12]或其他氧化劑[13]作用下烯醇發(fā)生α-羥基化作用；3)通過(guò)分子氧氧化烯胺衍生物[14]；4)金屬催化氧化烯烴[15]；5)采用間氯過(guò)氧苯甲酸[16]或類似氧化劑[17]使烯醇硅醚發(fā)生氧化。

Ismail等[18]采用一鍋法，苯基環(huán)氧乙烷化合物溶于四氫呋喃中，在(NH4)6Mo3O24·4H2O/H2O2體系中發(fā)生氧化開環(huán)反應(yīng)，生成羥基苯乙酮，收率94%。該方法使用的催化劑用量(1 eq.)較大，不利于成本控制。Zhang等[19]在廉價(jià)12-鉬磷酸和十六烷基吡啶氯化物體系的催化作用下，苯乙烯與過(guò)氧化氫直接發(fā)生酮羥基化，以良好的收率和優(yōu)異的選擇性得到羥基苯乙酮化合物，收率為86.4%。但是只有提高催化劑用量，反應(yīng)才能發(fā)生，而且催化劑活性隨著使用次數(shù)的增加而降低。Utsukihara等[20]采用微波輔助的方法，在氨水溶液中，鄰溴環(huán)己酮發(fā)生羥基化反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)猷徚u基環(huán)己酮，收率僅24%。在生成產(chǎn)物的同時(shí)，鄰溴環(huán)己酮也會(huì)與氨水發(fā)生縮合反應(yīng)生成吡嗪衍生物以及脫溴生成環(huán)己烯酮等副產(chǎn)物，導(dǎo)致產(chǎn)物分離困難，收率降低。Wong等[21]在甲酸銫作用下，溴代苯乙酮在無(wú)水甲醇溶劑中轉(zhuǎn)變?yōu)榱u基苯乙酮，轉(zhuǎn)化率可達(dá)98%，但該反應(yīng)使用的原料甲酸銫價(jià)格昂貴，其他甲酸鹽的效果并不太理想，在使用氫氧化鈉等常用廉價(jià)堿的情況下，收率明顯降低(約51%)。

為了探索制備α-羥基苯乙酮的新方法，本文在季銨鹽催化下，溴代苯乙酮(1)與醋酸鈉(2)反應(yīng)得α-乙酰氧基苯乙酮(3)，最后在堿性條件下高收率制得α-羥基苯乙酮(4,Scheme1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR確證。

Scheme 1

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Bruker-300 MHz型核磁共振儀(TMS為內(nèi)標(biāo))。

所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1)3的合成

將1(2.5 mmol)、2(5.0 mmol)、四丁基溴化銨(TBAB)(0.10 mmol)加入乙腈4.0 mL中，回流反應(yīng)2.0 h(TLC監(jiān)測(cè)，展開劑：PE/EA=10/1,V/V)。過(guò)濾，濾液減壓蒸餾至2～3 mL，加入50%乙醇-水溶液2.0 mL，置于冰箱中冷卻，過(guò)濾，濾液用50%乙醇-水溶液洗滌，真空干燥得3383.2 mg，純度98.6%(HPLC)；1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ:7.90～7.87(m,2H),7.60～7.55(m,1H),7.48～7.43(t,2H),5.31(s,2H),2.20(s,3H)。

(2)4的合成

將3(1.0 mmol)加入到甲醇2.0 mL中，緩慢滴加0.2 N氫氧化鈉溶液5.0 mL，滴畢，反應(yīng)3.0 h。減壓蒸除溶劑，殘余物加入2-丁酮10 mL，煮洗，過(guò)濾得白色固體醋酸鈉94.6 mg，可重復(fù)用于3的合成，濾液減壓蒸除溶劑得黃色固體4115.2 mg，純度95.8%;1H NMR(CDCl3)δ:7.93～7.90(q,2H),7.65～7.60(m,1H),7.52～7.47(q,2H),4.87(s,2H),3.50(s,1H)。

表1為合成3反應(yīng)的條件優(yōu)化。由表1可知，最佳反應(yīng)條件為：3%mmol TBAB為催化劑，乙腈為溶劑，在80 ℃下反應(yīng)2.0 h。在最佳反應(yīng)條件下，可以以100.0%的轉(zhuǎn)化率和99.2%的選擇性得到乙酰氧基苯乙酮。

表1 反應(yīng)條件的篩選Table 1 Screenings of the reaction conditions

表2為羰酰氧基苯乙酮底物的擴(kuò)展。由表2可知，溴代苯乙酮制備羰酰氧基苯乙酮的反應(yīng)具有良好的普適性，產(chǎn)物收率均達(dá)到良好至優(yōu)異。

表2 羰酰氧基苯乙酮底物的擴(kuò)展Table 2 Generality of carboxyloxy acetophenone

表3為使用回收醋酸鈉制備α-乙酰氧基苯乙酮的反應(yīng)結(jié)果。由表3可知，使用回收的醋酸鈉參與反應(yīng)，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率可達(dá)100%，純度為97.6%，選擇性97.5%～99.0%。

表3 使用回收醋酸鈉制備α-乙酰氧基苯乙酮Table 3 Preparation of acetoxy acetophenone using recycled sodium acetate

報(bào)道了一種合成α-羥基苯乙酮的新方法。該方法具有成本低廉、反應(yīng)高效迅速、后處理方便、副反應(yīng)少等優(yōu)點(diǎn)，具有潛在的工業(yè)應(yīng)用前景。