CN119528759A - 一种2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机合成技术领域，提出了一种2,6‑双(4‑叠氮亚苄基)‑4‑甲基环己酮的制备方法，包括以下步骤：S1、4‑硝基苯甲醛与叠氮基三甲基硅烷进行芳香亲核取代反应，得到4‑叠氮苯甲醛；S2、4‑叠氮苯甲醛与4‑甲基环己酮进行羟醛缩合反应，得到2,6‑双(4‑叠氮亚苄基)‑4‑甲基环己酮。通过上述技术方案，解决了相关技术中的2,6‑双(4‑叠氮亚苄基)‑4‑甲基环己酮的合成工艺产物收率低、成本高、能耗大，不利于大量工业化生产的问题。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域，具体的，涉及一种2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的制备方法。
背景技术
叠氮官能团是一个多功能的化学工具，能够在多个领域中发挥重要作用，特别是在生物分子的标记和连接、光活化反应等方面。芳基叠氮化合物因其独特的光物理反应性和合成多样性，已被广泛用作有机合成中获取各种含氮化合物的重要化学构件。此外，芳香叠氮化合物也是一种十分重要的工业交联剂，在光刻胶的制备中起到至关重要的作用。其中，2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮作为此类交联剂尤其常用，2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的结构如下：
对于2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的化学合成，专利US4354976报道的合成路线1如下：以4-硝基甲苯为起始原料，先通过氧化还原制备4-氨基苯甲醛，之后通过与4-甲基环己酮缩合得到中间体，最后通过重氮化和叠氮化得到2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮。
文献（Zeitschrift für Chemie.1987,27, 335-336）报道的合成路线2如下：4-硝基苯甲醛肟经过还原、叠氮化、水解得到4-叠氮苯甲醛，之后与4-甲基环己酮缩合得到2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮。
然而，合成路线1中，反应第一步虽能一锅法进行，但整体收率较低。合成路线2中，反应步骤繁琐，原料价格昂贵，且两条路线均需要重氮化的过程，在工业上能耗较高，不利于大量工业化生产。
发明内容
本发明提出一种2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的制备方法，解决了相关技术中的2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的合成工艺产物收率低、成本高、能耗大，不利于大量工业化生产的问题。
本发明的技术方案如下：
一种2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的制备方法，包括以下步骤：
S1、4-硝基苯甲醛与叠氮基三甲基硅烷进行芳香亲核取代反应，得到4-叠氮苯甲醛；
S2、4-叠氮苯甲醛与4-甲基环己酮进行羟醛缩合反应，得到2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮。
作为进一步的技术方案，所述芳香亲核取代反应时，溶剂包括六甲基磷酰三胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
作为进一步的技术方案，所述芳香亲核取代反应时，温度为40~50℃、时间为20~24h。
本发明调节芳香亲核取代反应时，温度为40~50℃，进一步提高了2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的收率和纯度。
作为进一步的技术方案，所述4-硝基苯甲醛与叠氮基三甲基硅烷的摩尔比为1:1~2。
本发明限定4-硝基苯甲醛与叠氮基三甲基硅烷的摩尔比为1:1~2，更进一步地提高了2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的收率和纯度。
作为进一步的技术方案，所述羟醛缩合反应在碱性条件下进行。
作为进一步的技术方案，所述羟醛缩合反应时，溶剂包括体积比为1:1~2的乙醇和水。
作为进一步的技术方案，所述碱性条件采用的碱性试剂包括三乙胺、吡啶、甲胺中的一种或多种。
作为进一步的技术方案，所述羟醛缩合反应时，温度为15~30℃、时间为4~5h。
作为进一步的技术方案，所述4-叠氮苯甲醛与4-甲基环己酮的摩尔比为2:1~1.5。
作为进一步的技术方案，芳香亲核取代反应结束后，将反应液稀释，洗涤，干燥，蒸发。
作为进一步的技术方案，所述稀释时采用的稀释剂为乙酸乙酯。
作为进一步的技术方案，所述洗涤时采用的洗涤剂为水。
作为进一步的技术方案，所述干燥具体为：无水硫酸钠干燥有机相。
作为进一步的技术方案，所述蒸发为旋蒸。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明中提供了一种2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的制备方法，利用4-硝基苯甲醛和叠氮基三甲基硅烷作为起始原料直接进行叠氮化，减少了反应步骤，不仅步骤简单，而且反应条件温和，原料价廉易得，收率高，产品纯度高，成本较低。
2、本发明中合成2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的路线，可以直接通过芳香亲核取代将价格便宜的4-硝基苯甲醛直接进行叠氮化，优化了反应的流程，可以以更少的步骤以及简便的操作直接制备2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
以下实施例及对比例中原料的参数如下：
4-硝基苯甲醛为商业购买的含量为98wt%的4-硝基苯甲醛；
叠氮基三甲基硅烷为商业购买的含量为93wt%的叠氮基三甲基硅烷；
4-甲基环己酮为商业购买的含量为98wt%的4-甲基环己酮；
六甲基磷酰三胺、乙酸乙酯、无水硫酸钠、三乙胺为商业购买的分析纯。
实施例1
S1、4-叠氮苯甲醛的制备：
将4-硝基苯甲醛（2g、13.23mmol），叠氮基三甲基硅烷（1.52g、13.23mmol）在避光反应瓶中溶于30mL六甲基磷酰三胺中，置于40℃下搅拌24h，反应结束后，用20mL乙酸乙酯稀释反应液，并用水洗涤3次反应液以除去有机相中的六甲基磷酰三胺，用无水硫酸钠干燥有机相，旋转蒸发去除溶剂后得到的黄棕色液体为4-叠氮苯甲醛；
S2、2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的制备：
将4-甲基环己酮（500mg、4.46mmol）溶于6mL乙醇中，加入4-叠氮苯甲醛（1.31g、8.91mmol）、6mL水搅拌5min，加入2mL三乙胺于25℃搅拌，有黄色固体不断析出，反应4h至TLC显示反应完全，将反应液过滤后用水洗涤滤渣，于70℃干燥，得到2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮。
实施例2
S1、4-叠氮苯甲醛的制备：
将4-硝基苯甲醛（2g、13.23mmol），叠氮基三甲基硅烷（3.04g、26.46mmol）在避光反应瓶中溶于30mL N,N-二甲基乙酰胺中，置于50℃下搅拌20h，反应结束后，用20mL乙酸乙酯稀释反应液，并用水洗涤3次反应液以除去有机相中的N,N-二甲基乙酰胺，用无水硫酸钠干燥有机相，旋转蒸发去除溶剂后得到的黄棕色液体为4-叠氮苯甲醛；
S2、2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的制备：
将4-甲基环己酮（749.28mg、6.69mmol）溶于6mL乙醇中，加入4-叠氮苯甲醛（1.31g、8.91mmol）、12mL水搅拌5min，加入2mL甲胺于15℃搅拌，有黄色固体不断析出，反应5h至TLC显示反应完全，将反应液过滤后用水洗涤滤渣，于80℃干燥，得到2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮。
实施例3
与实施例1的区别仅在于：S1中反应温度为30℃。
实施例4
与实施例1的区别仅在于：S1中反应温度为60℃。
实施例5
与实施例1的区别仅在于：S1中叠氮基三甲基硅烷的用量为1.15g（10mmol）。
实施例6
与实施例1的区别仅在于：S1中叠氮基三甲基硅烷的用量为3.80g（33mmol）。
对比例1
与实施例1的区别仅在于：将叠氮基三甲基硅烷替换为等摩尔量的叠氮钠（0.860g、13.23mmol）。
实施例1~6及对比例1得到的4-叠氮苯甲醛的质量和收率、2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的质量和收率，如表1所示；
收率=实际质量÷理论质量×100%。
表1 4-叠氮苯甲醛的质量和收率及2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的质量和收率
由表1可以看出，本发明提供的2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的制备方法，制备得到的2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮收率高且纯度高。
实施例1与对比例1相比，实施例1中使用叠氮基三甲基硅烷，对比例1中使用叠氮钠，实施例1得到的2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的收率和纯度比对比例1高，说明利用4-硝基苯甲醛和叠氮基三甲基硅烷作为起始原料可以提高2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的收率和纯度。
实施例1得到的2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的收率和纯度高于实施例3~4，说明芳香亲核取代反应的温度为40~50℃时，可以进一步提高2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的收率和纯度。
实施例1得到的2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的收率和纯度高于实施例5~6，说明4-硝基苯甲醛与叠氮基三甲基硅烷的摩尔比为1:1~2，可以更进一步地提高2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的收率和纯度。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、4-硝基苯甲醛与叠氮基三甲基硅烷进行芳香亲核取代反应，得到4-叠氮苯甲醛；
S2、4-叠氮苯甲醛与4-甲基环己酮进行羟醛缩合反应，得到2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮。
2.根据权利要求1所述的一种2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的制备方法，其特征在于，所述芳香亲核取代反应时，溶剂包括六甲基磷酰三胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的制备方法，其特征在于，所述芳香亲核取代反应时，温度为40~50℃、时间为20~24h。
4.根据权利要求1所述的一种2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的制备方法，其特征在于，所述4-硝基苯甲醛与叠氮基三甲基硅烷的摩尔比为1:1~2。
5.根据权利要求1所述的一种2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的制备方法，其特征在于，所述羟醛缩合反应在碱性条件下进行。
6.根据权利要求1所述的一种2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的制备方法，其特征在于，所述羟醛缩合反应时，溶剂包括体积比为1:1~2的乙醇和水。
7.根据权利要求5所述的一种2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的制备方法，其特征在于，所述碱性条件采用的碱性试剂包括三乙胺、吡啶、甲胺中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的制备方法，其特征在于，所述羟醛缩合反应时，温度为15~30℃、时间为4~5h。
9.根据权利要求1所述的一种2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的制备方法，其特征在于，所述4-叠氮苯甲醛与4-甲基环己酮的摩尔比为2:1~1.5。
10.根据权利要求1所述的一种2,6-双(4-叠氮亚苄基)-4-甲基环己酮的制备方法，其特征在于，芳香亲核取代反应结束后，将反应液稀释，洗涤，干燥，蒸发。
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