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CN113061072A - 一种制备1-环丙基萘的方法 - Google Patents

一种制备1-环丙基萘的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于有机合成技术领域，具体公开了一种制备1‑环丙基萘的方法。本发明方法采用1‑萘乙酮为原料，经过还原、脱水、环化和还原脱卤，可简单方便地合成1‑环丙基萘。本发明方法具有原料便宜易得的优点，不需要贵金属或危险的有机金属试剂，原料成本低，且生产方便、环保安全，非常适合工业化生产。本发明方法各步收率高，副产物少，具有易于提纯的优点。

Description

一种制备1-环丙基萘的方法
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种制备1-环丙基萘的方法。
背景技术
1-环丙基萘是一种重要的有机分子骨架，广泛存在于化工原料和药物活性分子中。目前也有合成1-环丙基萘方法的报道，主要有以下几种：
一，通过环丙基硼酸在钯催化剂下和卤代萘进行偶联反应制得，反应方程式如下，这种方法需要使用贵金属以及甲基硼酸，成本很高，不利于工业化的大规模生产；
Figure BDA0002998866380000011
二，环丙基金属试剂(如锂，镁)和卤代萘通过钯或者镍催化偶联制得。这种方法同样也用到贵金属和高活性的金属试剂，也不利于工业化大规模生产。
三，通过1-乙烯基萘和二卤代甲烷在强碱叔丁基氯化镁作用下，进行成环得到1-环丙基萘，反应方程式如下，这种方法用到高活性的金属试剂，不利于工业大规模生产。
Figure BDA0002998866380000012
综上可知，现有的这些方法不是用到贵金属和价格高昂的甲基硼酸，就是要用到高活性的金属试剂，造成生产成本高，操作复杂，危险性极高，不利于工业化的大规模生产。同时由于大量的金属残留和大量的固体废物，给化合物的纯化和环保也带来了非常大的压力。
因此，开发一种制备1-环丙基萘的新方法，以更适宜于工业化生产，将具有重要的意义。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种制备1-环丙基萘的方法，本发明方法具有原料便宜易得，不需要贵金属，生产方便，环保安全，易于提纯的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种制备1-环丙基萘的方法，反应方程式为：
Figure BDA0002998866380000021
式中，X选自卤素，优选为氯、溴、碘中的任一种；
制备方法包括如下步骤：
第一步：将式1所示化合物用还原剂1还原得到式2所示化合物；
第二步：式2所示化合物在催化剂、阻聚剂作用下脱水得到式3所示化合物；
第三步：式3所示化合物在环化试剂和碱的作用下环化合成式4所示化合物；
第四步：式4所示化合物在还原剂2和碱的作用下还原得到式5所示的化合物1-环丙基萘；
其中，所述还原剂1选自硼氢化钠、硼氢化锂、四氢铝锂、二异丁基氢化铝中的任一种或几种的混合；
所述催化剂为甲磺酸、三氟甲磺酸、对甲苯磺酸、苯磺酸、硫酸中的任一种或几种的混合；
所述阻聚剂为对苯二酚和/或对叔丁基苯酚；
所述环化试剂为三氯甲烷、一溴二氯甲烷、、三溴甲烷、三碘甲烷中的任一种或几种的混合；
所述还原剂2为金属铜、铁、锌、锂、钠、钾、铝中的任一种或几种的混合；
所述碱为无机碱。
作为本发明一种优选的实施方案，第一步中反应溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇中的任一种，优选为甲醇；
所述还原剂1为硼氢化钠；
式1所示化合物与还原剂1反应的摩尔比为1:(0.5～1)，优选为1:(0.7～0.9)。
作为本发明一种优选的实施方案，第二步中反应溶剂为甲苯、二甲苯，优选为甲苯；
所述催化剂为对甲苯磺酸；
式2所示化合物与催化剂的反应摩尔比为(10～3):1，优选为(5～6):1；和/或，所述阻聚剂的用量为式2所示化合物摩尔数的0.02～0.03％。
进一步优选地，所述第二步反应在管道中进行，先将式2所示化合物与催化剂、阻聚剂加入溶剂中混合均匀，之后将混合物泵入反应管道中，在流经反应管道时进行反应，从反应管道中流出后冷却到室温，得到式3所示化合物；所述反应管道的温度为120～140℃，进一步优选为130℃。
为了避免式3所示化合物在高温下自聚合，采取了在反应中加入阻聚剂的方法，可以使化合物3在反应体系中短时间稳定存在。同时，采用了管道流动化学的合成方法，尽量减短生成的化合物3在高温下停留的时间，达到了化合物3几乎无聚合的效果，提高了反应收率。
作为本发明一种优选的实施方案，第三步中，采用的碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾，优选氢氧化钠；
反应溶剂为甲苯；
式3所示化合物与环化试剂、碱的反应摩尔比为1：(2～6)：(4～6)。
进一步优选地，第三步反应时，为了提高反应收率，反应体系中还添加有相转移催化剂，所述相转移催化剂为18-冠-6醚、四丁基氟化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵中的任一种，优选所述相转移催化剂的用量为式3所示化合物重量的8～15％。
作为本发明一种优选的实施方案，第四步中，反应采用的还原剂2为金属锌粉；
所述碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾，优选氢氧化钠；
反应溶剂为乙腈、丙腈、甲醇、乙醇、异丙醇中的任一种；
式4所示化合物与还原剂2、碱的反应摩尔比为1：(7～10)：(14～18)。
本发明还提供了一种1-环丙基萘，采用本发明以上所述的方法制备得到。
本发明具有以下有益效果：本发明提供了一种制备1-环丙基萘的新方法，采用1-萘乙酮为原料，经过还原、脱水、环化和还原脱卤四步，简单方便地合成了1-环丙基萘。本发明方法具有原料便宜易得的优点，不需要贵金属或危险的有机金属试剂，原料成本低，且生产方便、环保安全，非常适合工业化生产。本发明方法各步收率高，副产物少，例如通过管道流动化学的方式，方便的合成了中间产物1-乙烯萘，有效避免了化合物3容易自身聚合发生副反应的缺点，进一步提高了反应收率，本发明反应产物具有易于提纯的优点，对于工业化生产来说具有重要意义。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本实施例的反应方程式为：
Figure BDA0002998866380000041
通过以下步骤制备：
(1)将1kg硼氢化钠分批加入5.53kg化合物1和20kg甲醇的混合物中，加完后搅拌2小时，HPLC检测反应完毕后加入水淬灭反应。之后用乙酸乙酯和饱和氯化铵分液萃取，水相用乙酸乙酯萃取三次，合并有机相，干燥旋干得到5.53kg化合物2，GC纯度大于99％，收率98.9％。
化合物2的检测数据为：1H NMR(CDCl3,400MHz):δ＝1.68(d,J＝6.4Hz,3H),5.68(q,J＝6.5Hz,1H),7.43-7.57(m,3H),7.68(d,J＝7.0Hz,1H),7.78(d,J＝8.2Hz,1H),7.837.93(m,1H),8.12(d,J＝7.9Hz,1H)。
(2)将5.53kg的化合物2、1kg对甲苯磺酸、1g对苯二酚和80L的甲苯混合均匀，之后通过隔膜泵打入到已经加热到130度的反应盘管中，使反应混合液在反应盘管中流过，在流经反应管道时进行反应，从反应管道中流出后立即通过冷凝设备冷却到室温。收集反应液，加入20L水洗涤去除催化剂对甲苯磺酸。之后有机相干燥浓缩得到4.9kg化合物3，GC纯度大于95％，收率98.9％。
化合物3的检测数据为：1H NMR(CDCl3,400MHz):δ＝8.13(d，J＝7.89，1H)，7.87-7.78(m，2H)，7.63(d，J＝7.12，1H)，7.54-7.44(m，4H)，5.80(dd，J＝17.29，J＝1.45，1H)，5.49(dd，J＝10.92，J＝1.44，1H)。
(3)室温下将2kg氢氧化钠分批加入到1.6kg化合物3、5kg氯仿、0.14kg 18-冠-6醚和50L甲苯的混合液中，加完后开始反应，并采用HPLC检测反应至完毕。过滤除去不溶物，加入饱和食盐水20L，搅拌1小时，静置，分液。有机相浓缩得到1.97kg化合物4a，GC纯度大于95％，收率80.0％。
化合物4a的检测数据为：1H NMR(CDCl3,400MHz):δ＝8.27(d，J＝8.4，1H)，7.95(d，J＝8，1H)，7.88(d，J＝8，1H)，7.71-7.67(m，2H)，7.62-7.44(m，1H)，7.29(d，J＝6，1H)，3.31-3.27(m，1H)，2.20-2.07(m，2H)。
(4)将6kg氢氧化钠于回流下分批加入到2.2kg化合物4a、5kg锌粉和15kg乙腈的混合物中，加完后继续搅拌至HPLC原料消失。降温滴加10kg乙酸，滴加完毕后搅拌1小时，过滤除去不溶物，然后浓缩。加入石油醚和饱和食盐水进行分液萃取。有机相干燥浓缩，得油状液体。此油状液体通过减压蒸馏得到1.23kg化合物5，GC纯度大于95％，收率78.5％。
化合物3的检测数据为：1H NMR(CDCl3,400MHz):δ＝8.40(d,J＝8.3Hz,1H),7.80-6.90(m,6H),1.80(m,1H),1.05(m,2H),0.78(m,2H)。
实施例2
本实施例的反应方程式为：
Figure BDA0002998866380000061
通过以下步骤制备：
(1)将1kg硼氢化钠分批加入5.53kg化合物1和20kg甲醇的混合物中，加完后搅拌2小时，HPLC检测反应完毕后加入水淬灭反应，加入乙酸乙酯和饱和氯化铵分液萃取。水相用乙酸乙酯萃取三次，合并有机相，干燥旋干得到5.53kg化合物2，GC纯度大于99％，收率98.9％。
(2)将5.53kg的化合物2、1kg对甲苯磺酸、1g对叔丁基苯酚和80L的甲苯混合均匀，之后通过隔膜泵打入到已经加热到130度的反应盘管中，使反应混合液在反应盘管中流过，在流经反应管道时进行反应，从反应管道中流出后立即通过冷凝设备冷却到室温。收集反应液，加入20L水洗涤去除催化剂对甲苯磺酸。之后有机相干燥浓缩得到4.8kg化合物3，GC纯度大于95％，收率96.9％。
(3)室温下将2kg氢氧化钠分批加入到1.6kg化合物3、5kg氯仿、0.2kg四丁基氯化铵和50L甲苯的混合液中，加完后反应并用HPLC检测至反应完毕。过滤除去不溶物，加入饱和食盐水20L，搅拌1小时，静置，分液。有机相浓缩得到1.86kg化合物4a，GC纯度大于95％，收率75.5％。
(4)将6kg氢氧化钠于回流下分批加入到2.2kg化合物4a、5kg锌粉和15kg乙醇的混合物中，加完后继续搅拌至HPLC原料消失。降温滴加10kg乙酸，滴加完毕后搅拌1小时，过滤除去不溶物，然后浓缩。加入石油醚和饱和食盐水进行分液萃取。有机相干燥浓缩，得油状液体。此油状液体通过减压蒸馏得到1.4kg化合物5，GC纯度大于95％，收率89.4％。
实施例3
本实施例反应方程式为：
Figure BDA0002998866380000071
通过以下步骤制备：
(1)将1kg硼氢化钠分批加入5.53kg化合物1和20kg甲醇的混合物中，加完后搅拌2小时，HPLC检测反应完毕后加入水淬灭反应。加入乙酸乙酯和饱和氯化铵分液萃取。水相用乙酸乙酯萃取三次，合并有机相，干燥旋干得到5.53kg化合物2，GC纯度大于99％，收率98.9％。
(2)将5.53kg的化合物2、1kg对甲苯磺酸、1g对叔丁基苯酚和80L的甲苯混合均匀，之后通过隔膜泵打入到已经加热到130度的反应盘管中，使反应混合液在反应盘管中流过，在流经反应管道时进行反应，从反应管道中流出后立即通过冷凝设备冷却到室温。收集反应液，加入20L水洗涤去除催化剂对甲苯磺酸。之后有机相干燥浓缩得到4.8kg化合物3，GC纯度大于95％，收率96.9％。
(3)室温下将2kg氢氧化钠分批加入到1.6kg化合物3、5kg氯仿、0.2kg四丁基氯化铵和50L甲苯混合液中，加完后HPLC检测反应完毕。过滤除去不溶物，加入饱和食盐水20L，搅拌1小时，静置，分液。有机相浓缩得到1.86kg化合物4a，GC纯度大于95％，收率75.5％。
(4)将6kg氢氧化钠于回流下分批加入到2.2kg化合物4a、5kg锌粉和15kg甲醇的混合物中，加完后继续搅拌至HPLC原料消失。降温滴加10kg乙酸，滴加完毕后搅拌1小时，过滤除去不溶物，然后浓缩。加入石油醚和饱和食盐水进行分液萃取。有机相干燥浓缩，得油状液体。此油状液体通过减压蒸馏得到1.1kg化合物5，GC纯度大于95％，收率70.2％。
实施例4
本实施例反应方程式为：
Figure BDA0002998866380000081
通过以下步骤合成：
化合物2和化合物3的合成参照实施例1制备得到。
化合物4b的合成：室温下将2kg氢氧化钠分批加入到1.6kg化合物3、13.1kg三溴甲烷、0.14kg 18-冠-6醚和50L甲苯混合物中，加完后反应并用HPLC检测至反应完毕。过滤除去不溶物，加入饱和食盐水20L，搅拌1小时，静置，分液。有机相浓缩得到3.49kg化合物4b。GC纯度大于95％，收率80％。
化合物5的合成：将6kg氢氧化钠于回流下分批加入到3kg化合物4b、5kg锌粉和15kg甲醇的混合物中，加完后继续搅拌至HPLC原料消失。降温滴加10kg乙酸，滴加完毕后搅拌1小时，过滤除去不溶物，然后浓缩。加入石油醚和饱和食盐水进行分液萃取。有机相干燥浓缩，得油状液体。此油状液体通过减压蒸馏得到1.15kg化合物5，GC纯度大于95％，收率73.2％。
实施例5
本实施例反应方程式为：
Figure BDA0002998866380000082
通过以下步骤合成：
化合物2和化合物3的合成参照实施例1制备得到。
化合物4c的合成：将2kg氢氧化钠分批加入到1.6kg化合物3、20.4kg三碘甲烷、0.14kg 18-冠-6醚和50L甲苯混合物中，加完后反应并用HPLC检测至反应完毕。过滤除去不溶物，加入饱和食盐水20L，搅拌1小时，静置，分液。有机相浓缩得到1.86kg化合物4c，GC纯度大于95％。
化合物5的合成：将6kg氢氧化钠于回流下分批加入到3.9kg化合物4c、5kg锌粉和15kg甲醇的混合物中，加完后继续搅拌至HPLC原料消失。降温滴加10kg乙酸，滴加完毕后搅拌1小时，过滤除去不溶物，然后浓缩。加入石油醚和饱和食盐水进行分液萃取。有机相干燥浓缩，得油状液体。此油状液体通过减压蒸馏得到1.05kg化合物5，GC纯度大于95％，收率67.0％。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种制备1-环丙基萘的方法，其特征在于，反应方程式为：
Figure FDA0002998866370000011
式中，X选自卤素，优选为氯、溴、碘中的任一种；
制备方法包括如下步骤：
第一步：将式1所示化合物用还原剂1还原得到式2所示化合物；
第二步：式2所示化合物在催化剂、阻聚剂作用下脱水得到式3所示化合物；
第三步：式3所示化合物在环化试剂和碱的作用下环化合成式4所示化合物；
第四步：式4所示化合物在还原剂2和碱的作用下还原得到式5所示的化合物1-环丙基萘；
其中，所述还原剂1选自硼氢化钠、硼氢化锂、四氢铝锂、二异丁基氢化铝中的任一种或几种的混合；
所述催化剂为甲磺酸、三氟甲磺酸、对甲苯磺酸、苯磺酸、硫酸中的任一种或几种的混合；
所述阻聚剂为对苯二酚和/或对叔丁基苯酚；
所述环化试剂为三氯甲烷、一溴二氯甲烷、三溴甲烷、三碘甲烷中的任一种或几种的混合；
所述还原剂2为金属铜、铁、锌、锂、钠、钾、铝中的任一种或几种的混合；
所述碱为无机碱。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一步中反应溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇中的任一种，优选为甲醇；和/或，所述还原剂1为硼氢化钠；和/或，式1所示化合物与还原剂1反应的摩尔比为1:(0.5～1)，优选为1:(0.7～0.9)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第二步中反应溶剂为甲苯、二甲苯，优选为甲苯；和/或，所述催化剂为对甲苯磺酸；和/或，式2所示化合物与催化剂的反应摩尔比为(10～3):1，优选为(5～6):1；和/或，所述阻聚剂的用量为式2所示化合物摩尔数的0.02～0.03％。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二步反应在管道中进行，先将式2所示化合物与催化剂、阻聚剂加入溶剂中混合均匀，之后将混合物泵入反应管道中，在流经反应管道时进行反应，从反应管道中流出后冷却到室温，得到式3所示化合物；所述反应管道的温度为120～140℃。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，第三步中，采用的碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾，优选氢氧化钠；和/或，反应溶剂为甲苯；和/或，式3所示化合物与环化试剂、碱的反应摩尔比为1：(2～6)：(4～6)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，第三步反应时，反应体系中还添加有相转移催化剂，所述相转移催化剂为18-冠-6醚、四丁基氟化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵中的任一种，优选所述相转移催化剂的用量为式3所示化合物重量的8～15％。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，第四步中，反应采用的还原剂2为金属锌粉；和/或，所述碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾，优选氢氧化钠；和/或，反应溶剂为乙腈、丙腈、甲醇、乙醇、异丙醇中的任一种；和/或，式4所示化合物与还原剂2、碱的反应摩尔比为1：(7～10)：(14～18)。
8.权利要求1～7任一项所述的方法制备得到的1-环丙基萘。
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