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芳基-α-氯代-α-羰基肟的合成研究

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第43卷第4期 2013年8月 精细化工中间体 FINE CHEMlCAL INTERMEDlATES Vo1.43 No.4 August 2013 芳基一o【一氯代一OL一羰基肟的合成研究 龚亚红’,姬文娟 ,连 昕’,王字光 ,朱冰春 (1.浙江工业大学生环学院,浙江杭州 310014;2.浙江省化工研究院,浙江杭州 310023) 摘 要:以芳基乙酮为原料.亚异戊酯做亚硝化试剂,通入氯化氢气体,合成了9个 一氯代一o【一羰基 肟类化合物 反应时间可由传统方法的5-6 h缩短至2~3 h,目标产物收率由30%提高至80%。化合物结 构经 H NMR和IR确认 关键词:o【一氯代一仅一羰基肟:合成:结构表征;异嚷唑啉 中图分类号:TQ252.4 文献标志码:A 文章编号:1009—9212(2013)04—0011—03 Study on the Synthesis of仅一Chloro一仅一carbonyl Oxime GONG Ya-hon ̄,JI Wen-juan。,LIANXin ,WANG Yu-guan ̄ ,ZHUBing-chun (1.College of Biological and Environmental Engineering,Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310014,China;2.Zhejiang Chemical Industry Research Institute,Hangzhou 310023,China) Abstract: Nine novel 一chl0r0一 一carbonyl oximes were synthesized starting from acetophenone, isoamyl nitrite and anhydrous hydrogen chloride.Comparing with conventional method,this route can reduce the reaction time from 5 ̄6 hours to 2-3 hours,and increase the yield of the target products from 30%to 80%.The structures of the compounds were confirmed by。H NMR and IR spectra. Key words:ot-chloro-c ̄-carbonyl oxime;synthesis;characterization;isoxazoline 1前 言 啉类化合物也具有广泛的生物活性。因此进行 一 氯代一 一羰基肟的合成研究有很重要的意义。目前 国内外关于仅一氯代一 一羰基肟类化合物的合成和 应用的文献报道较少。笔者为芳基一仅一氯代一0【一羰 基肟的合成提供了新的思路,从而进一步推动了 0c一氯代一 一羰基肟类和异嗯唑啉类化合物的合成研 究及生物活性研究。 异嗯唑及其衍生物在农药和医药领域是一类重 要的活性物质,具有广谱的生物活性,如杀虫、除 草、抗癌、抗菌、抗寄生虫等 ]。Ot一羰基异嗯唑啉 类化合物则表现出类良好的除草活性 如日本北兴 化学工业公司报道的化合物1和2.均可有效防治 水稻田中稗草且对水稻安全_2 。而Ot一氯代一仅一羰 基肟类化合物是合成仅一羰基异嗯唑啉类化合物的 关键中间体.另外,仅一氯代一Ot一羰基肟在制备光学 纯的化合物的不对称氢化反应中.是前手性体的前 驱体…。而且以仅一氯代一 一羰基肟类化合物作为关 键中间体,进行1,3偶极环加成反应生成的异嗯唑 目前制备芳基 一氯代一 一羰基肟类化合物的 方法有2种。传统方法是以芳基乙酮为原料.以亚 基金项目:国家自然科学基金项目(21202151), “十二五”国家科技支撑计划项目(201IBAE06B01—20),浙江省重点科技创新团队项目 (2010R50018)。 作者简介:龚亚红(1989-),女,浙江杭州人,硕士研究生,主要从事生物化工研究。 (E—mail:gongyahong2008@163.corn) 联系人:王宇光,副教授,主要从事化学生物学和有机合成研究。 (E—mail:yuguangw@zjut.edu.cn);朱冰春,高级工程师,主要从事 有机合成和新农药创制研究。 (E—mail:zhubingchun@sinochem.con1) 收稿日期:2013—07—26 l2 精细化工中间体 第43卷 钠做催化剂,在盐酸/的水溶液体系中。 经亚硝化一氯化反应制得|4_。这种方法反应时间长. 收率低。另外一种是以苯甲酰甲基氯或者芳基乙酮 为原料,与亚烷基酯反应,并且不断向反应体 系通入少量氯化氢气体E 。第二种方法文献报道 较少,笔者参照第二种制备方法,经实验摸索,自 制氯化氢气体发生装置.筛选出以1.4一二氧六环 做反应溶剂,以(取代)苯乙酮为原料,亚异戊 酯为亚硝化试剂,在持续通人氯化氢气体条件下制 备,收率达80%左右,且反应时间短,收率高。笔 者研究报道9个化合物(除化合物d外,均未见 文献报道),其结构均通过 H NMR和IR表征确认。 2实验部分 2.1 合成路线 化合物的合成路线如下。 + () 2.2仪器与试剂 仪器:X一4数字显示显微熔点测定仪(温度未 校正)、Avatar 330 FT—IR红外光谱仪(Thermo Nicolet公司),Varian一400核磁共振仪(瑞士 Broker BioSpin公司) 试剂:亚异戊酯(阿拉丁试剂有限公司)、 1,4一二氧六环(上海泰坦科技有限公司)、氯化钠 (上海试四赫维有限公司)、浓硫酸(杭州化学试剂 有限公司)、浓盐酸(杭州化学试剂有限公司)、间 氯苯乙酮、对 氟甲基苯乙酮、苯乙酮、邻羟基苯 乙酮、对甲基苯乙酮、对甲氧基苯乙酮(杭州化学 试剂有限公司)(以上试剂均为AR)。 2-3化合物的合成 2-3.1 氯化氢气体的制备E 称取15.0 g氯化钠于50 mL 10%稀盐酸中,于 40℃向其中缓慢匀速滴入12.0 g浓硫酸,40℃加热 反应瓶,确保产生稳定的氯化氢气流。氯化氢气体 发生装置如图1所示。 o几 9 1.聚四氟乙烯节门加料漏斗;2.反应器;3.加热装置;4.鼓泡器 图1用浓硫酸和氯化钠制备氯化氢气体装置 Fig.1 Device for the preparation of hydrogen chloride gas by the reaction of concentrated sulfuric acid and sodium chloride 2.3.2 间氯苯一 一氯代一 一羰基肟一 (a)的合成 称取15.5 g间氯苯乙酮、150.0 g干燥二氧六 环于250 mL的装有干燥管的三口烧瓶中,于0~ 5cC,以每秒2~3个气泡的速度,通入氯化氢气体。 待气流稳定后,慢慢滴入35.1 g亚异戊酯l5 。 滴毕。继续通气体,至反应液颜色由无色变成深红 色.表明反应液中溶解了饱和的氯化氢气体。停止 通气体,让反应液在0~5℃下继续反应1 h左右, 反应液颜色由深红色变成淡黄色。此时TLC检测, 原料消失,反应完毕。将反应液倒入冰水中,用二 氯甲烷(150 mLx2)萃取,150 mL饱和食盐水洗 涤。无水硫酸镁干燥有机相,脱溶。柱层析分离得 到15.6 g淡黄色固体a。收率:715%,rrLp.120~ 12 ; HNMR(400 MHz,DMSO--d6),6:7.57(t, 1H,J=8.00Hz,Ar—H),7.73(d,1H,J=8.00 Hz, Ar—H),7.82(d,1H, 8.00 Hz,Ar—H),7.96(S, 1H,Ar—H),13.78(S,1H,0H);IR(KBr, / Cln- ):3 298,1 663,1 568,1 428,1 133,1 034。 其它化合物的合成方法可参照2.3.2进行。 对氟苯一仅一氯代一Or.一羰基肟(b):白色同体, 收率:72.8%,m.P.117-119。C; H NMR(400 MHz, DMSO—d6),8:7.38(t,2H,J=8.20 Hz,Ar—H), 8.00(d,2H,J=4.20 Hz,Ar—H),13.70(S,1H, 0H);IR(KBr,v/cm一):3 577,l 642,l 597, 1 505,1 462,1 435。 对三氟甲基苯一 一氯代一 一羰基肟(C):白色 固体,收率:81.6%,m.P.72~74℃; H NMR(400 MHz,DMSO—d6),6:7.77(S,1H,J=8.00 Hz, Ar—H),8.00(d,1H,J=8.00 Hz,Ar—H),8.17 (S,1H,Ar—H),8.19(S,1H,Ar-H),13.72 (S,1H,0H);IR(KBr,v/em ):3 286,1 678, 第4期 龚亚红.等:芳基一 一氯代一 一羰基肟的合成研究 13 1 383,1 338,l 267,1 l82. 苯一 一氯代一仅一羰基肟(d):白色固体,收率: 82.3%,m.P.121~l23℃; H NMR(400 MHz,DMSO- d6),8:7.57(t,2H,J=7.60 Hz,Ar—H),7.70 (t,lH, 7.20 Hz,Ar—H),7.92(d,2H, 7.6O Hz,Ar—H),13.61(S,1H,OH);IR(KBr, / cm ):3 276,l 660,1 581,l 449,1 397,1 289, 1 187。 对甲基苯一仅一氯代一12 ̄一羰基肟(e):淡黄色固 体,收率:86.3%,m_P.114~l16 ̄C; H NMR(400 MHz,DMSO—d6),6:2.40(S,3H,CH3),7.36 (d,1H,J=7.6 Hz,Ar—H),7.43(d,1H, 8.00 Hz,Ar—H),7.88(d,1H,J=8.20 Hz,Ar—H), 8.06(d,1H,J=8.00 Hz,Ar--H),13.61(S,1H, OH);IR(KBr,v/cm ):3 304,1 657,1 416, 1 315,l 291,1 187。 对甲氧基苯一仅一氯代一 一羰基肟(f):白色固 体,收率:84.8%,m_P.116-118。C; H NMR(400 MHz,DMS0一 ),8:3.45(s,3H,OCH3),7.36 (d,1H,J:7.60 Hz,Ar—H),7.43(d,1H,t,= 8.00 Hz,A卜H),7.88(d,IH,J=8.20 Hz,Ar- H),8.06(d,lH,J=8.00 Hz,Ar—H),13.6l(S, 1H,OH);IR(KBr,V/CI ̄-1):3236,1 645,1 528, 1 498,1 329,1 258。 邻羟基苯一仪一氯代一ol一羰基肟(g):灰色固体, 收率:83.7%,in.P.105—107。C; H NMR(400 MHz, DMSO-d6),8:7.33(S,1H,Ar—H),7.48(d, 1H, 8.00 Hz,Ar-H),7.75(d,1H, 7.20 Hz, Ar-H),7.82(t,1H,j=7.60 Hz,Ar—H),11.05 (S,1H,OH),l2.38(S,1H,0H);IR(KBr, v//cm-1):3 233,3 104,1 722,1 605,1 457,1 242。 2一呋喃基一仪一氯代一 一羰基肟(h):黑色固体, 收率:81.8%,1TI.P.124~126。C; HNMR(400MHz, DMSO一 ),6:6.78(S,1H,Ar—H),7.57(S, 1H,Ar—H),8.13(S,1H,Ar-H),13.61(S, 1H,OH);IR(KBr,v/emq):3243,1 635,1 313, l 022,815。 2一噻吩基一0【一氯代一仅一羰基肟(i):黑色固体, 收率:81.8%,1TI.P.126~128℃; H NMR(400 MHz, DMSO—d6),8:6.68(S,1H,Ar—H),7.67(S, 1H,Ar—H),8.43(S,1H,Ar—H),13.65(S, 1H,0H);IR(KBr,v/cm- ̄):3248,1 645,l 323, 1 028,915。 3结果与讨论 3.1 结构分析 通过 H NMR发现.化学位移13.6处质子信 号是高尖的单峰,没有偶合,说明此质子相邻 的碳上没有氢,可归属于N—OH质子信号。通过 红外光谱图发现在3 233 cm 处出现N—OH伸缩振 动吸收尖峰,在1 645 cm 处出现C=O伸缩振动吸 收强峰。 3.2合成方法的选择 3.2.1氯化氢气体的制备 如果采用浓盐酸滴入浓硫酸的方法。则需要2 份的硫酸对应一份的盐酸,耗用了大量的原料,容 易产生废酸,而且产生的气体较少,容易发生倒 吸。若用浓硫酸滴人氯化钠法,会在反应瓶底部产 生氯化钠和硫酸氢钠固体,不容易搅拌均匀[7]。笔 者综合这两种方法并进行了改进,将浓硫酸缓慢滴 人含有稀盐酸的氯化钠溶液中,制得的气体收率 高,产生的废酸较少。 3.2.2化合物a—i的合成 文献_4_报道的用稀盐酸滴人亚钠饱和溶液 法,反应时间较长,收率仅30%~40%,且后处理 相对较繁琐。笔者参照文献l5_7 采用通氯化氢气体 法制备芳基一0【一羰基肟。这种制备芳基一仅一羰基肟 的反应机理如图2所示。此反应首先形成1个中间 态NOC1,然后NOC1再进攻芳基乙酮的羰基碳原 子。整个反应过程中,只产生异戊醇1种副产物, 反应清洁环保,后处理简单方便。由反应机理知, 反应体系中若有水,或者有质子化的溶剂存在则不 利于NOC1的形成,从而不利于反应的进行。笔者 制备肟的过程中,选用非质子溶剂1,4一二氧六环, 严格控制无水环境,反应收率达80%左右。 /、 丫~ 。+ c-一丫\/ …d NOCI+ArCOCH3———————一ArCOC(NOH)CI \ / Ar为五元杂环或含取代基苯环 图2 芳基一 一氯代一n一羰基肟的合成机理 Fig.2 Synthesis mechanism of a—chloro一 一carbonyi oxime 38 精细化工中间体 第43卷 DMF催化反应机理如下。 4结 论 以自制的乙氧基乙酸为原料.氯化亚砜为酰化 (1。 SO, 剂及溶剂,DMF为催化剂合成得到乙氧基乙酰氯. 通过条件实验,确定了以氯化亚砜为氯化剂.投料 比为1:5,DMF为催化剂,回流反应16 h,目标物 o 一 0 收率高达97.8%,重现性较好,对乙氧基乙酰氯的 丁业化生产具有很好的参考价值 (]『±) ,  M . 。 参考文献: KlemmD,GesehwendG.c ̄-Bromo-a-ethoxy-aeeticAcidDerivatives as New Alkylating Reagents[J].synthetic Communications, o DMF先与氯化亚砜反应形成中间体 ,在氯离 u 子作用下放}}1二氧化硫形成中间体 ,羧酸进攻 ,1986,16(11):1 431—1 438. aula.Castaner J.2一E4一Amino一2-(ethoxymethy1)一1 一 r,1 Grimidazo[4,5-c]quinolin-1-y1]一1,1-dimethylethanol 4-Amino一 2一(ethoxymethy1)一a,a—dimethyl一1H-imidazo[4,5-c]quinoline一 1-ethanol[J].Drugs ofthe Future,1999,24(4):6. 中间体 ,放 氯化氢气体生成中间体 ,同时在 氯离子作用下生成酰氯和DMF。 抖  audinger反应及应用[D].北京: [3] 王志新.邻二亚胺与烯酮的St北京化工大学,2011. [4] 张大国.精细有机单元反应合成技术一卤化反应及其实例 [M].北京:化学工业出版社,2009. [5] 唐培垫.精细有机合成化学与工艺学『M].北京:化学丁业出 卫c。C 版社.2007. [6] 喻名强.刘广义,尹兴荣,等.酰氯的合成方法及其应用新 在醚中与氧原子直接相连的碳原子一般为SP3 杂化(烷基,烯丙基)和SP (乙烯基、芳基), SPz杂化碳形成的C~0醚键要比SP 杂化碳形成的 C一0醚键强,不易断裂l9]。酸性条件下,氢离子与 进展[J].精细化工中间体,2011,41(4):1-7. [7] 吕春绪.有机中间备[M].北京:化学T业出版社,2009: 74. 丁业m版社, [8] 周德军.有机化学反应机理[M].北京:化学_2011.28 烷氧基中的氧形成盐,氯离子进攻发生SN 反应生 成氯乙烷。  [9] 杨师棣.论醚键的酸催化断裂反应[J].渭南师譬学报,I999,13(2):36—38. (上接第13页) 4结 论 [3] Hansjorg D.Chiral一3一(benzylsulifny)一5,5一dimethyl一4,5一 小hvdroisoxaz0le derivatives and 5,5-dimethyl-3-[(1H-pyrazol- 通过大量实验,摸索出通氯化氢气体的方法, 合成9个芳基一仅一氯代一 一羰基肟类化合物,经 H 4一yl—methy1)sulfiny1]-4,5一dihydr0isoxazole derivatives,method for production thereof,and use of same as herbicides and plant growth regulators:JP,09143171[P].2009—06—04. NMR和IR确证了其结构,并进行了合成路线的优 [4] Hamersak Z,Perle B,Kojic—prodie B,et a1.Preparation and Mechanism of solvolysis of N-hydroxy-a一0x0benzeneethanimidoyl 化选择。反应时间可由传统方法的5-6 h缩短至 2~3 h,目标物收率由30%提高至80%,简化了后 处理的过程,为芳酰基氯化肟化合成提供了一种新 思路。 参考文献: [1] 王振宁,胡德禹,宋宝安,等.具有杀菌活性的嚯唑类衍生 物的研究进展[J].精细化工中间体,2008,38(2):9-15. [2] Morita T.Preparation of isoxazoline derivatives as herbicides: JP0914317I fP.1997—06—03. chloride,a 2一(hydroxyimino)-l-phenylethan一1-one derivative: molecular stucture of r一OXO—oximes (= 一(hydroxyimino) ketones)[J].HelveticaChimicaAeta,1999,82:1 289—1 301. n N.Hanung W H ∞-Chloroisonitrosoacetophenone [5] Levi[Glyoxylyl chloride,P henyl一,oxinle][J1.Org Synth,1955,3: l91. n N,Ha ̄ung W I-I.Amino alcohols.x1.arylglyoxylohydroxamyl [6] Levichlorides[J].JAm ChemSoc,1935,57:1 091.  [7] 侯文杰.实验室氯化氢气备工艺探讨[j].低温与特气,2008.26(2):21—22. 

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