(周口師范學院化學化工學院,河南周口,466000)
溴代芳香酮是非常重要的化合物,在有機合成上占有特殊的地位,它們在實驗室中和工業(yè)生產(chǎn)上被廣泛地用作原料、試劑、中間體等,是不可或缺的化學產(chǎn)品[1]。
二苯甲酮系列的產(chǎn)品有很多,它們被廣泛應用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、塑料、燃料、日用化工、電子化學等領域[2]。近些年來,隨著對環(huán)境保護的日益重視和科學技術力量的不斷壯大,以及光固化技術的迅猛發(fā)展,芳香酮常用于涂料、粘合劑、油墨、自由基引發(fā)劑、電子工業(yè)的封裝材料、光刻膠以及印刷材料、齒科修復和生物材料等[3-4]。同時也是一些香料、顏料、殺蟲劑、藥物等的中間體。在醫(yī)藥工業(yè)中經(jīng)常被用于生產(chǎn)苯甲托品氫溴酸鹽、雙環(huán)己哌啶、苯海拉明酸鹽等。
另外溴代芳香酮也是制備特殊性能高分子材料的重要底物,并且它可以與芳香二胺反應生成具有良好耐熱性和溶解性的聚亞胺酮。這些高性能分子材料是制備電子元器件、航空航天、軍工制品等最重要的原材料。溴代芳香酮還是苯乙烯聚合抑制劑和香料定香劑,它們能夠賦予香料以甜的氣息,廣泛用于皂用香精和香水中,隨著人們對紫外線防護意識的加強,溴代芳香酮在防曬化妝品領域也有很大的作用,它能夠保護皮膚,使皮膚免受紫外線的傷害,使它逐漸成為化妝品領域的熱點新產(chǎn)品[5]。
鄰取代溴化芳香酮的制備方法有很多種,大體上可以分為光氣法、四氯化碳法、傅-克?;ā⒙然S法、苯甲酸法、三氯甲苯法、鐵試劑合成法、二苯甲烷法、格式試劑法等[6-8]。
圖1 合成路線
試劑主要有鄰溴苯甲酸(天津市光復精細化工研究所)、溴苯(天津市福晨化學試劑廠,化學純)、無水三氯化鋁(上海市浦化有限公司)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF,上海邁瑞爾化學技術有限公司)、苯、氯化亞砜、無水硫酸鎂、氫氧化鈉(天津市巴基斯夫化工有限公司)。以上試劑無特殊說明均為分析純。
玻璃儀器氣流烘干器、DF-101S集熱式恒溫加磁力攪拌器、SHZ-D(3)循環(huán)水式真空泵、ZNHW型數(shù)顯恒溫電熱套均購于鞏義市英谷高科技儀器廠;Vario EL-III元素分析儀購于德國Elementar公司;FA1104N電子分析天平購于上海精密科學儀器有限公司;WQF-510傅立葉變換紅外光譜儀購于日本分光公司,等。
1.3.1 原料處理
(1)將經(jīng)過分子篩處理過的二氯亞砜在無水干燥的條件下蒸餾,將蒸餾過的二氯亞砜放在一新的干燥的瓶中備用。
(2)苯和溴苯干燥后重新蒸餾。
1.3.2 鄰溴苯甲酰氯的制備
(1)配置5%的氫氧化鈉溶液:稱取20g固體氫氧化鈉于大燒杯中,向燒杯中加入380mL水,用玻璃棒攪拌使其完全溶解。
(2)稱取8g固體鄰溴苯甲酸放在100mL三頸瓶中,并向其加入一顆磁子,然后向其加入10mL二氯亞砜,搖勻,放在油浴鍋中,組裝實驗裝置,升溫至80℃左右,回流反應四個小時左右,然后進行分餾,收集240-250℃的餾分。
1.3.3 2,4′-二溴二苯甲酮和2-溴二苯甲酮的制備
(1)將制備的鄰溴苯甲酰氯在室溫下冷卻。
(2)在100mL三頸瓶上裝置冷凝管,冷凝管上端裝一氯化鈣干燥管,后者再接氣體吸收裝置。
(3)再向三頸瓶中加入0.32mol無水溴苯,攪拌均勻,并向三頸瓶中緩慢加入0.06mol無水三氯化鋁粉末,反應放熱,使得體系的溫度稍有升高。
(4)室溫攪拌12h后,再將溫度升為90℃并繼續(xù)攪拌2h,停止反應。
(5)待體系溫度緩慢冷卻至室溫,將三頸瓶中的有色液體直接倒入去離子水中,產(chǎn)物以棕色沉淀析出,再用去離子水清洗,洗去殘留的鹽酸。
(6)粗產(chǎn)物在空氣中100℃條件下干燥,用DMF重結(jié)晶兩次得到無色晶體產(chǎn)物,在真空45℃下干燥得到2,4′-二溴二苯甲酮。產(chǎn)率為40.6%。
2-溴二苯甲酮的制備方法與2,4′-二溴二苯甲酮相同。產(chǎn)率為50.5%。
圖2 2,4′-二溴二苯甲酮的紅外譜圖
圖3 2-溴二苯甲酮的紅外譜圖
2.2.1 2,4′-二溴二苯甲酮的譜圖分析
由圖2可以看出,波數(shù)在3030cm-1處的吸收峰為芳烴的C-H處于伸縮振動吸收譜帶,處于1600cm-1~1450cm-1處的吸收峰為苯環(huán)的骨架振動吸收峰,742cm-1處的吸收峰為苯環(huán)的鄰二取代吸收峰,處在860 cm-1~800 cm-1之間的吸收峰為苯環(huán)的對二取代吸收譜帶,1684cm-1處的吸收峰為羰基的伸縮振動吸收峰。從紅外譜圖分析可以初步認定為2,4′-二溴二苯甲酮。
2.2.2 2-溴二苯甲酮的譜圖分析
由圖3可以看出,波數(shù)在3030cm-1處的吸收峰為芳烴的C-H處于伸縮振動吸收譜帶,處于1600cm-1~1450cm-1處的吸收峰為苯環(huán)的骨架振動吸收峰,742cm-1處的吸收峰為苯環(huán)的鄰二取代吸收峰,1684cm-1處的吸收峰為羰基的伸縮振動吸收峰。從紅外譜圖分析可以初步認定為2-溴二苯甲酮。
由本法方法合成的2,4′-二溴二苯甲酮熔點50℃,與理論值50-52℃相符;2-溴二苯甲酮熔點40-42℃,與理論值42℃相符。
2,4′-二溴二苯甲酮分子式C13H8Br2O,經(jīng)元素分析CHNS模式分析C 45.82%、H 2.41%、O 4.75%,與理論值C 45.92%、H 2.375%、Br 47.00%、O 4.71%相符。
2-溴二苯甲酮分子式C13H9BrO,經(jīng)元素分析CHNS模式分析C 59.68%、H 3.55%、O 6.19%,與理論值C 59.80%、H 3.47%、Br 30.60%、O 6.13%相符。
采用傅-克?;ǔ晒χ苽淞?,4′-二溴二苯甲酮、2-溴二苯甲酮二種鄰溴取代芳香酮化合物,產(chǎn)物結(jié)構(gòu)通過熔點(m.p.)、紅外光譜(IR)、元素分析紅進行了表征,結(jié)果表明,產(chǎn)物與目標產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)吻合良好。此方法條件溫和,操作簡單,對本實驗的進一步探索還在進行中。