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2,4-二羟基苯乙酮的合成方法有哪些? 1

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本文综述了24-二羟基苯乙酮的经典合成方法,包括传统化学合成路线和最新的催化合成技术。通过对比不同方法的优缺点,旨在为研究人员提供全面的合成策略选择参考。


背景:24-二羟基苯乙酮(24dihydroxyacetophenone)俗称雷琐苯乙酮,是有机合成、药物合成及化工产品的重要中间体。

经典的合成方法是以冰醋酸为酰化剂,氯化锌为催化剂,但脱色困难、收率不高,多在60%~80%;也有用醋酸酐为酰化剂,离子交换树脂为催化剂;还有用乙酰氯、乙腈为酰化剂SnCl为催化剂,但这些方法都不适于工业化。有研究从经典方法着手,摸索出一种既经济又易操作的方法,在催化剂的作用下,由原料间苯二酚和冰醋酸经付-克反应合成2,4-二羟基苯乙酮。最佳反应条件为:冰醋酸用量12 g、催化剂用量16 g、反应时间1.5 h、反应温度135℃。产品经紫外、红外、熔点和Rf值鉴定为2,4-二羟基苯乙酮。产率高达97.38%。合成路线如下:

合成方法:

1. Friedel-Crafts酰化反应

通过Friedel-Crafts酰化反应对酚类化合物乙酰化一直是制备酰基酚的经典反应。24-二羟基苯乙酮可以由间苯二酚与乙酰化试剂反应来获得

,而乙酰化剂常用的主要有乙酰氯、乙酸酐、乙酸以及其它能提供乙酰基的化合物。在这些普通酰化剂中酰化能力较强的乙酰氯和乙酸酐使用较多,乙酸由于酰化能力弱,使用相对较少。但由于近些年来对环保、原子经济性要求较高的绿色化学理念日益在生产实践中的应用,以乙酸作为酰化试剂进行24-二羟基苯乙酮的制备,其合成工艺的经济性以及清洁性(合成只得到产物和水)凸显了其自身优势,受到了合成研究者的重视。


1.1 传统Lewis酸催化

传统Lewis酸催化剂包括无水氯化锌、无水氯化铝、无水氯化铁、三氟化硼,催化剂的作用是增强酰基碳原子上的正电荷,提高进攻试剂的亲电反应能力。此类催化剂作用下的Friedel-Crafts酰基化反应工艺具有酰化产物收率高、反应条件温和、廉价易得等优点。


1.2 负载型催化剂

由于传统Lewis酸催化剂存在不易回收、会造成大量污染等缺点,负载型催化剂在Friedel-Crafts酰化反应中的研究逐渐成为研究热点之一。

SHARGHI等报道通过甲烷磺酸-酸性氧化铝混合物使苯酚衍生物与羧酸直接发生酰化反应。当以间苯二酚和乙酸为底物时,在140℃下反应 30 min即可以82%收率得到24-二羟基苯乙酮。后来该课题组又报道了以甲烷磺酸-石墨混合物 (GMA)为催化剂,羧酸为酰化试剂,催化苯酚和萘酚衍生物的直接酰化反应。实验结果表明甲烷 磺酸和石墨同时存在可以有效提高反应收率。该实验在120℃下进行3 h,间苯二酚和乙酸可以直接发生Friedel-Crafts酰化反应得到24-二羟基苯乙酮,收率为80%


1.3 其他催化剂

离子液体作为一种新型绿色催化剂,具有众多优点,如易回收、化学性质稳定等。由于其独特的物理和化学性质,离子液体已经被广泛应用在各种合成反应中。

鞠志宇等报道了以(C2H53NHCl-x AlCl3离子液体为催化剂,间苯二酚 与冰醋酸发生Friedel-Crafts酰基化反应合成24- 二羟基苯乙酮,优化条件下收率达65.3%。具体步骤如下:

1)离子液体的合成

250 m L三口瓶中加入一定量的三乙胺,在冰浴和磁力搅拌下,将过量的盐酸缓慢的滴加到三乙胺中,滴加完毕继续反应 1 h。然后旋干溶剂,固体用干燥的石油醚洗3次后放入真空干燥箱中干燥24 h,得到白色固体三乙胺盐酸盐,备用。

在氮气保护下,用三乙胺盐酸盐和无水AlCl3以不同的物质的量之比与正庚烷中搅拌,升温至80℃保持3 h,抽滤,洗涤,真空干燥,得到所需离子液体。

2)化合物的合成

50 m L圆底烧瓶中加入110 g(10 mmol)间苯二酚,1.6 m L (12 mmol)冰醋酸、设定量离子液体和20 m L无水乙醚,加热至回流,反应至终点,将反应产物倒入30 mL水中,有桔黄色沉淀析出,减压抽滤,用蒸馏水洗涤3次,得桔黄色固体。用50%乙醇水溶液重结晶,真空干燥得桔黄色块状晶体,产率65.2%


2. Fries重排反应

酚酯类在Lewis酸(如无水三氯化铝)的催化作用下,酰基从酚氧上重排到芳环碳上,成为邻位或对位酰基酚的反应,为Fries重排反应。从目前的文献查阅来看尚未发现以间苯二酚的单乙酸酯用经典的Fries重排来制备24-二羟基苯乙酮。其二乙酸酯的重排能得到目标产物,但收率一般为中等左右;而生物酰基转移酶介导的重排反应效果则比较理想。


参考文献:

[1]王奥;王萌斐;彭效明;杨红瑾;王红平;晁建平. 2,4-二羟基苯乙酮应用与合成研究进展 [J]. 精细化工中间体, 2022, 52 (05): 6-11. DOI:10.19342/j.cnki.issn.1009-9212.2022.05.002

[2]鞠志宇;张龙晓;杨风岭. 离子液体Et3_NHCl-xAlCl_3催化合成2,4-二羟基苯乙酮 [J]. 广州化工, 2011, 39 (13): 6-7.

[3]曹晓燕;刘小风;王建国. 中间体2,4-二羟基苯乙酮合成工艺研究 [J]. 广州化工, 2011, 39 (08): 87-89.

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