[發(fā)明專利]一種溴代芳烴的綠色合成方法

有效

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• 申請日: 2010-06-10
• 公開（公告）號: CN101857518A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李景華;王劍;劉銳
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C07B39/00
• 分類號: C07B39/00;C07C39/27;C07C37/62;C07C41/22;C07C43/225;C07C17/156;C07C25/02;C07C205/26;C07C201/12;C07C211/52;C07C209/74;C07C255/53;C07C253/
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;俞慧

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種溴代芳烴的合成方法，具體涉及活化及弱活化芳香化合物的催化溴化反應(yīng)。

(二)背景技術(shù)

溴代芳香化合物在藥物合成和化學(xué)工業(yè)中有著重要的應(yīng)用，如：溴代芳香化合物可以通過格氏反應(yīng)形成C-C鍵，通過偶聯(lián)反應(yīng)形成芳香-芳香偶聯(lián)化合物。

溴代芳香化合物的制備，通常需要將溴素加入至芳香化合物的有機溶液中，反應(yīng)生成了和參與反應(yīng)的溴素等摩爾量的溴化氫，這一方法的溴原子利用率只有50％，造成了溴的浪費。同時，反應(yīng)中大量使用的有機溶劑，對環(huán)境造成污染。因此，提高溴的原子利用率，提高反應(yīng)的環(huán)境友好性是合乎需求的。

提高溴的利用率有多種方法，如將在溴素或溴化氫和底物(如苯酚)的混合體系中加入一種氧化劑(如過氧化氫)來氧化溴化氫，使反應(yīng)中產(chǎn)生的HBr繼續(xù)轉(zhuǎn)化為0價的溴進一步反應(yīng)，直至溴消耗完全。

這些方法相對于傳統(tǒng)的滴加溴素的方法，原子經(jīng)濟性上已有根本性的提高，但反應(yīng)中消耗氧化劑產(chǎn)生的成本和使用揮發(fā)性的溶劑則是這些方法的不利因素。此外，這些方法只適合于活化芳香化合物，而不適于弱活化芳香化合物(如甲苯)的溴化。因此，尋求對弱活化的芳香化合物的有效溴化，以及溴化反應(yīng)溶劑和氧化劑的綠色化，仍然值得期待。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種溴代芳烴的綠色合成方法，該合成方法底物適用反應(yīng)廣、原子利用率高、避免了有機溶劑的使用，具有經(jīng)濟、環(huán)保的特點。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種溴代芳烴的綠色合成方法，所述的合成方法為：以溴化氫為溴化劑，硝酸銅為催化劑，分子氧為氧化劑，對結(jié)構(gòu)如式(1)所示的芳香化合物進行溴化，制得所述的溴代芳烴；

式(1)中：R是氫，以便完成溴的取代；取代基R¹、R²、R³、R⁴、R⁵各自獨立選自氫、羥基、氨基、C1-C8烷氧基、單C1-C8烴基氨基、雙C1-C8烴基氨基、C1-C12烷基、C6-C12芳基、C1-C8酰氧基、C1-C8酰基氨基、鹵素、硝基、氰基、羧基、C1-C8酰基或C1-C8烷氧甲酰基，并且R¹、R²、R³、R⁴、R⁵中至少有一個取代基是活性基團羥基、氨基、C1-C8烷氧基、單C1-C8烴基氨基、雙C1-C8烴基氨基、C1-C8酰氧基、C1-C8酰基氨基或C1-C12烷基。

進一步，本發(fā)明所述溴化反應(yīng)的反應(yīng)溫度為室溫至回流溫度。

更進一步，本發(fā)明所述溴化反應(yīng)可以在電磁波輻射條件下進行，使其反應(yīng)溫度控制在室溫至回流溫度，電磁波可以是微波、可見光、紫外光、紅外光，或者是它們的疊加。

進一步，本發(fā)明溴化反應(yīng)中使用的催化劑是硝酸銅，或者是可以形成硝酸銅的混合試劑。本發(fā)明中催化劑和芳香化合物的投料摩爾比不低于0.001，通常優(yōu)選為0.005～0.2。

進一步，本發(fā)明溴化反應(yīng)中使用的分子氧以氧氣和/或空氣的形式加入，即以氧氣或者空氣或者氧氣和空氣的混合物的形式加入。所述溴化反應(yīng)過程中控制氧氣和/或空氣的壓力為常壓至10atm，優(yōu)選在常壓下進行。氧氣壓力的提高主要是有利于加快溴化反應(yīng)的速度。

進一步，本發(fā)明所述溴化反應(yīng)中使用的溴化氫可以是溴化氫水溶液或者溴化氫氣體，或者是反應(yīng)過程中不斷通入溴化氫氣體的溴化氫水溶液。本發(fā)明所述的溴化反應(yīng)體系中，水的用量以芳香化合物的投料質(zhì)量計為0～20g/g。

進一步，本發(fā)明中芳香化合物與溴化氫的投料比，對于單溴化反應(yīng)，HBr和芳香化合物的摩爾比為0.9～1.1∶1，通常優(yōu)選1～1.05摩爾量的HBr，以便使原料的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物的選擇性達到最優(yōu)。對于二溴化和多溴化反應(yīng)，HBr和芳香化合物的摩爾比也按計量比例相應(yīng)增加。

本發(fā)明所述溴化反應(yīng)可通過GC等方式進行監(jiān)控，以確定反應(yīng)終點。

本發(fā)明具體推薦所述的合成方法按照如下步驟進行：向反應(yīng)容器中加入芳香化合物、硝酸銅和水，攪拌下室溫下滴加氫溴酸水溶液，加完后常壓下通入空氣和/或氧氣，在室溫至回流溫度條件下進行溴化反應(yīng)，充分反應(yīng)后經(jīng)常規(guī)的后處理得到相應(yīng)的溴代芳烴；所述硝酸銅和芳香化合物的投料摩爾比為0.005～0.2∶1。