专利名称：二苯醚类化合物的化学合成方法
技术领域：
本发明涉及一种二苯醚类化合物的化学合成方法。本方法适用于由N-烷基吡啶阳离子或1，3-二烷基咪唑阳离子与含氟阴离子组成的室温离子液体作为反应介质，酚和芳香卤代烃作为反应物，在碱性条件下合成二苯醚类化合物的场合。
背景技术：
二苯醚类化合物是一类重要的有机合成中间体或产品，广泛应用于医药和农药等领域。其传统合成方法通常是在非质子极性溶剂如丙酮、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲亚砜或环丁砜中进行(J.B.Hendrickson，C.Kandall，Tetrahedron Lett.，1970，5，343；R.A.W.Johnstone，M.E.Rose，Tetrahedron，1979，35，2169；A.Mckillop，J.C.Fiaud，R.P.Hug，Tetrahedron，1974，30，1379；H.H.Freedaman，R.A.Duboes，Tetrahedron Lett.，1975，38，3251.)，有时需要加入少量催化剂如碘化钾、四丁基溴化铵等以促进反应。尽管如此，仍然存在反应时间过长、反应溶剂和催化剂难以回收利用从而造成环境污染、反应溶剂对操作人员有毒有害等问题。
室温离子液体，又称作“设计者溶剂”，是指在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质。近十年来，由于离子液体的特定组成，越来越引起有机合成化学工作者的广泛关注。与传统的有机溶剂、水、超临界流体相比，离子液体具有液态范围宽、溶解范围广、零蒸汽压、稳定性好、酸碱性可调和电化学窗口宽等优越性。正是由于离子液体的独特性质，在已经报道的许多合成反应应用中，离子液体表现出了高的选择性、良好的反应活性以及一定的催化性能，而且在反应完成以后，产物可以通过简单的倾泻、蒸馏或者选取与离子液体不互溶的有机溶剂萃取的方式分离出来，离子液体经过简单处理即可以循环使用，并且不影响反应性能。离子液体被认为是一种绿色合成和清洁生产中具有重要应用价值的新型溶剂(T.Welton，Chem.Rev.，1999，99，2071；D.B.Zhao，M.Wu，Y.Kou et al.，Catalysis Today，2002，74，157.)。
发明内容
本发明的目的在于克服传统的合成方法中存在的缺点，提供一种环境友好的、高效简便的二苯醚类化合物的化学合成方法。
本发明的二苯醚类化合物的化学合成方法，其特征在于采用由N-烷基吡啶阳离子或1，3-二烷基咪唑阳离子与含氟阴离子组成的室温离子液体作为反应介质，酚和芳香卤代烃作为反应物，在碱性条件下连续法或一锅法合成二苯醚类化合物，所用原料的摩尔质量比为酚∶芳香卤代烃∶碱＝1∶0.8～1.2∶1～1.2，反应温度为20-80℃，反应时间为0.5-3小时，所合成的二苯醚类化合物的化学结构式为
其中R1、R2和R3选自H、NO2、Me、AcO、CF3、Cl和F；R4、R5、R6和R7选自H、NO2、CF3、Cl、F和COOCH3，并且至少有一个基团是NO2或CF3；化学反应式为 所述的由N-烷基吡啶或1，3-二烷基咪唑阳离子与含氟阴离子组成的室温离子液体中含氟阴离子选自BF4-或PF6-或CF3COO-或CF3SO3-，烷基的链长为C1-C8，N-烷基吡啶阳离子或1，3-二烷基咪唑阳离子与含氟阴离子的摩尔质量比为1∶1，离子液体的用量为0.5～1.5L/mol酚。
所述的酚的化学结构式为 其中R1、R2和R3选自H、NO2、Me、AcO、CF3、Cl和F。
所述的芳香卤代烃的化学结构式为 其中R4、R5、R6和R7选自H、NO2、CF3、Cl、F和COOCH3，并且至少有一个基团是NO2或CF3；X选自F或Cl或Br。
所述的碱选自NaOH或KOH或Ba(OH)2或Na2CO3或K2CO3，通常以KOH为最佳。
所述的连续法操作步骤是先将酚与碱在离子液体中反应生成相应的盐，然后再加入芳香卤代烃进行反应生成二苯醚类化合物；一锅法操作步骤是将酚、碱与芳香卤代烃同时加入反应器中进行反应，直接制备二苯醚类化合物。
本方明的二苯醚类化合物的化学合成方法，其技术关键是以室温离子液体为反应介质，酚和芳香卤代烃作为反应物，在碱性条件下连续法或一锅法合成二苯醚类化合物。其优点是1)反应条件温和，操作方便，产品质量好、收率高。2)离子液体可以反复循环使用，可以有效地减少对环境的污染，对操作者也安全。是一种高效、环境友好的合成二苯醚类化合物的方法。鉴于二苯醚类化合物是一类重要的医药和农药产品或者有机合成中间体，本发明具有广泛的工业应用前景。
具体实施例方式
本发明的典型实例如下所示，但是本发明并不限于这些化合物
其中，1是除草剂三氟硝草醚Fluorodifen(DE2200479，DE2619489)；4是除草剂Nitrofluorfen(US3888932)；5是除草剂乙羧氟草醚Fluoroglycofen和乳氟禾草灵Lactofen(US4259510，US4262152)的中间体；6是除草剂三氟羧草醚Acifluorfen(US4093446)的重要中间体；8是除草剂甲羧除草醚Bifenox(US3652645)。
实施例1.制备化合物1对硝基苯酚(0.84g，6mmol)、KOH(0.35g，82％，6mmol)和离子液体BMImPF6(4mL)依次加入到20mL双口圆底烧瓶中，在机械搅拌下于60℃反应15分钟，然后从滴液漏斗中滴加2-硝基-4-三氟甲基氯苯(1.13g，5mmol)，在剧烈搅拌下再反应2小时。反应混合物用甲苯萃取(3×10mL)，5％的碱溶液10mL洗一次，水洗至中性，无水MgSO4干燥，蒸馏去溶剂得到化合物1(1.48g，收率82％)。
实施例2.制备化合物2对乙酰基苯酚(0.75g，5.5mmol)、Na2CO3(0.64g，99.8％，6mmol)和离子液体HMImPF6(4mL)25℃下反应5分钟，然后分三批加入2，6-二硝基-4-三氟甲基氯苯(1.35g，5mmol)，于25℃下搅拌反应0.5小时，反应混合物用甲苯萃取(3×10mL)，5％的碱溶液10mL洗一次，水洗至中性，无水MgSO4干燥，蒸馏去溶剂得到化合物2(1.68g，收率91％)。
实施例3.制备化合物3苯酚(0.48g，5mmol)、NaOH(0.25g，95％，6mmol)和离子液体EMImCF3CO2(4mL)依次加入到20mL双口圆底烧瓶中，搅拌使得大部分原料溶解，然后加入2-硝基-4-三氟甲基氯苯(1.13g，5mmol)，在剧烈搅拌下于50℃反应2小时。通过类似实施例1的后处理方法得到化合物3(1.11g，收率90％)。
实施例4.制备化合物42-氯-4-三氟甲基苯酚(0.98g，5mmol)、KOH(0.35g，82％，6mmol)、对氟硝基苯(0.71g，5mmol)和离子液体HMImBF4(4mL)于60℃反应3小时。用甲苯萃取反应物，水洗至中性，无水CaCl2干燥，蒸馏去溶剂得到化合物4(1.24g，收率78％)。
实施例5.制备化合物52-氯-4-三氟甲基苯酚(0.98g，5mmol)、K2CO3(0.84g，99％，6mmol)和离子液体EMImCF3SO3(4mL)依次加入到20mL双口圆底烧瓶中，在机械搅拌下于30℃反应30分钟，然后从滴液漏斗滴加5-氟-2-硝基苯甲酸甲酯(0.99g，5mmol)，于30℃再反应2.5小时。反应混合物用乙醚充分萃取，水洗至中性，无水MgSO4干燥，蒸馏去溶剂得到化合物5(1.68g，收率90％)。
实施例6.制备化合物6间甲基苯酚(0.54g，5mmol)、Ba(OH)2(0.45g，96％，2.5mmol)和离子液体BMImBF4(4mL)依次加入到20mL双口圆底烧瓶中，在机械搅拌下于60℃反应15分钟，然后加入3，4-二氯三氟甲苯(1.08g，5mmol)，80℃下反应2小时，通过类似实施例1的后处理方法得到化合物6(0.96g，收率67％)。
实施例7.制备化合物7邻氯苯酚(0.64g，5mmol)、KOH(0.35g，82％，6mmol)、3-氯-4-氟-硝基苯(0.89g，5mmol)和BMImPF6(4mL)依次加入反应瓶中，然后在80℃下反应2小时，通过类似实施例1的后处理方法得到化合物7(0.87g，收率61％)。
实施例8.制备化合物82，4-二氯苯酚(0.81g，5mmol)代替实施例5中的对2-氯-4-三氟甲基苯酚，通过类似的方法得到化合物8(1.33g，收率78％)。
实施例9.制备化合物9对硝基苯酚(0.84g，6mmol)、K2CO3(0.84g，99％，6mmol)和离子液体BPyBF4(4mL)于25℃反应15分钟，然后加入2，4-二硝基氯苯(1.04g，5mmol)，于60℃反应2小时，通过类似实施例1的后处理方法得到化合物9(1.37g，收率90％)。
实施例1O.离子液体循环使用实验将实施例1中萃取后剩下的离子液体层，加入10mL水搅拌10分钟，静置分离，离子液体层在80℃下真空干燥4小时，回收的离子液体可以直接用于下一次的反应。按照实施例1进行反应，离子液体至少可循环使用5次以上，所得到的结果见表1。
表1离子液体循环使用实验
权利要求
1.一种二苯醚类化合物的化学合成方法，其特征在于采用由N-烷基吡啶阳离子或1，3-二烷基咪唑阳离子与含氟阴离子组成的室温离子液体作为反应介质，酚和芳香卤代烃作为反应物，在碱性条件下连续法或一锅法合成二苯醚类化合物，所用原料的摩尔质量比为酚∶芳香卤代烃∶碱＝1∶0.8～1.2∶1～1.2，反应温度为20-80℃，反应时间为0.5-3小时，所合成的二苯醚类化合物的化学结构式为 其中R1、R2和R3选自H、NO2、Me、AcO、CF3、Cl和F；R4、R5、R6和R7选自H、NO2、CF3、Cl、F和COOCH3，并且至少有一个基团是NO2或CF3。
2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于由N-烷基吡啶或1，3-二烷基咪唑阳离子与含氟阴离子组成的室温离子液体中含氟阴离子选自BF4-或PF6-或CF3COO-或CF3SO3-，烷基的链长为C1-C8，N-烷基吡啶阳离子或1，3-二烷基咪唑阳离子与含氟阴离子的摩尔质量比为1∶1，离子液体的用量为0.5～1.5L/mol酚。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所用酚的化学结构式为 其中R1、R2和R3选自H、NO2、Me、AcO、CF3、Cl和F。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所用的芳香卤代烃的化学结构式为 其中R4、R5、R6和R7选自H、NO2、CF3、Cl、F和COOCH3，并且至少有一个基团是NO2或CF3；X选自F或Cl或Br。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所用的碱选自NaOH或KOH或Ba(OH)2或Na2CO3或K2CO3，通常以KOH为最佳。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于连续法操作步骤是先将酚与碱在离子液体中反应生成相应的盐，然后再加入芳香卤代烃进行反应生成二苯醚类化合物；一锅法操作步骤是将酚、碱与芳香卤代烃同时加入反应器中进行反应，直接制备二苯醚类化合物。
全文摘要
本发明涉及一种二苯醚类化合物的化学合成方法。其特征是采用由N－烷基吡啶阳离子或1，3－二烷基咪唑阳离子与含氟阴离子组成的室温离子液体作为反应介质，酚和芳香卤代烃作为反应物，在碱性条件下连续法或一锅法合成二苯醚类化合物。与传统的合成方法相比，该方法具有反应条件相对温和，反应时间短，产品容易分离，产物收率高、质量好，反应介质可以高效率地循环使用等优点。鉴于二苯醚类化合物是一类重要的医药和农药产品或者有机中间体，本发明具有广泛的工业应用前景。
文档编号C07C41/00GK1535944SQ0311622
公开日2004年10月13日 申请日期2003年4月3日 优先权日2003年4月3日
发明者许丹倩, 刘宝友, 徐振元 申请人:浙江工业大学