专利名称：一种碳氢键溴化方法
技术领域：
本发明专利涉及一种新型的碳氢键溴化方法。
2.以NBS(N-bromosuccinimide)作为溴化试剂[5.Ford，M.C.；Waters，W.A.J.Chem.Soc.1952，2240.]这类反应通常用AIBN作为引发剂，引发NBS产生溴自由基，进而进行反应。但文献中通常只对反应机理进行讨论，在合成上意义不大。
3.以Cl3CSO2Br作为溴化试剂[7.Pinnell，R.P.；Huyser，E.S.；Kleinberg，J.J.Org.Chem.1965，30，38.]这种方法对于普通亚甲基(Eq2)和高活性甲基(Eq3)的溴化都需要较剧烈的反应条件和较长的反应时间，不过可以得到相对较高的产率。
4.以CBr4作为溴化试剂[8.Schreiner，P.R.；Lauenstein，O.；Kolomitsyn，I.V.；Nadi，S.；Fokin，A.A.Angew.Chem.，Int.Ed.1998，37，1895.](Eq4) (PTCtriethylbenzylammonium chloride)而文献中着重讲述了金刚烷的溴代反应，在同样条件下其1-一溴代和1，3-二溴代的产率分别为70％和15％。
5.以Ar2C＝NBr作为溴化试剂[9.Curtin，D.Y；McCarty，C.G.J.Org.Chem.1967，32，223.](Eq5) 此方法对于普通烷烃的溴化效率不高。
6.以NR4Br作为溴化试剂[10.Kojima，T.；Matsuo，H.；Matsuda，Y.Chem.Lett.1998，1085.]此方法的优点在于反应条件温和、反应速度快，在室温下几分钟之内便可完成，但此体系不论对高活性甲基(如甲苯)还是普通烷烃(如环己烷)的溴化效率都不高。
7.以BrCCl3作为溴化试剂[11.Huyser，E.S.J.Am.Chem.Soc.1960，82，391.]BrCCl3作为溴试剂，效率并不高，对于甲苯这样的高活性甲基的溴化产率都很低。
8.其它方法如CH2X2/(SbF5)2体系[12.Olah，G.A.；Renner，R.；Schilling，P.；Mo，Y.K.J.Am.Chem.Soc.1973，95，7686.][13.Olah，G.A.；Wu，A.H.；Farooq，O.J.Org.Chem.1989，54，1463.]，CBr4·2AlBr3体系[14.Akhem，I.S.；Orlinkov，A.V.；Afanas’eva，L.V.；Mysov，E. I.；Vol’pin，M.E.Tetrahedron Lett.1995，9365.]，金属络合物/氧化剂/含溴试剂[16.Reis，P.M.；Silva，J.A.L.；Frausto da Silva，J.J.R.；Pombeiro，A.J.L.Chem.Commun.2000，1845.][17.Barton，D.H.R.；Beviere，S.D.；Charasiri，W.Tetrahedron 1994，50，31.][18.Barton，D.H.R.；Eva，C.；Dario，D.；Nubar，O.；Nathalie，S.Tetrahedron Lett.1990，31，3097.][19.MacFau，P.A.；Ingold，K.U.；Wayner，D.D.M.；Que，L.J.Am.Chem.Soc.1997，119，10594.][20.Kojima，T.；Leising，R.A.；Yan，S.；Que，L.J.Am.Chem.Soc.1993，115，11328.][21.Smith，J.R.L.；Shul’pin，G.B.Tetrahedron Lett.1998，39，4909.]，等等，对烷烃的溴化效率均不高。
本发明提供了一种高效率、高选择性、条件较为温和、反应速率快的不活泼碳氢键的溴化方法(反应式见Eq6)。
式中RH为C1～C30的直链或支链的烷烃、环烷烃、C1-C10的烷基取代的苯、C1～C30的取代烷烃、C3～C30的取代环烷烃，上述取代基可以为卤素，NO2，CF3，CH3SO2，CH3CH2SO2，CN，C1～C3烷氧基，OH，NH2或C1～C4烷基等；；推荐RH为C5～C20的直链或支链的烷烃，C5～C20的环烷烃。
RH和溴在催化剂MnO2的作用下反应，制备得到RBr。所用MnO2推荐为试剂级未活化的MnO2。反应推荐在0℃～回流温度进行，所述的回流温度是反应物或溶剂的回流温度。
其中RH和Br2的反应摩尔比推荐为1∶0.01～1，进一步推荐为1∶0.01～0.5。反应时间推荐为1分钟到3小时。
部分典型化合物的具体反应结果见下表SubstrateTemp Time ProductYield(℃) (min) (％)5010 97 8010 996010 9710100 100 1090 100 10100 98 2060 100
79 3660 20 626020 36 48 6020 32 20反应体系中的二氧化锰经水洗涤后，无需干燥即可重复使用，反应效果与新鲜的二氧化锰一致。
反应可以RH自身为溶剂，也可用卤代烷烃例如二氯甲烷、1，2-二氯乙烷为溶剂。以烷烃(RH)和水为混合溶剂亦可。
本发明提供了一种新的碳氢键溴化的方法，与现有技术相比，该方法反应条件温和、反应速度快，溴化效率高，选择性好，产率最好的可高达100％
实施例2氮气氛保护下，向100mL三颈瓶中分别加入0.87g二氧化锰和50mL正戊烷，在较慢机械搅拌的情况下加入0.25mL液溴。快速搅拌并油浴加热回流(36℃)至体系溴色褪尽，停止反应。将体系冷至室温，过滤二氧化锰并回收，有机相用饱和亚硫酸钠除去体系中残存的微量溴，再用饱和碳酸氢钠溶液洗至中性，最后再用饱和食盐水洗两次。无水硫酸钠干燥。过滤，常压蒸馏除去溶剂正戊烷，得到747mg无色液体，产率为99％。用300兆核磁共振氢谱确定产物为2-溴戊烷和3-溴戊烷，摩尔比为79∶20。
实施例3氮气氛保护下，向50mL三颈瓶中分别加入0.87g二氧化锰，0.92g甲苯和20mL二氯甲烷，在较慢机械搅拌的情况下加入0.25mL液溴。室温下快速搅拌至体系溴色褪尽，停止反应。将体系冷至室温，过滤二氧化锰并回收，有机相用饱和亚硫酸钠除去体系中残存的微量溴，再用饱和碳酸氢钠溶液洗至中性，最后再用饱和食盐水洗两次。无水硫酸钠干燥。过滤，常压蒸馏除去溶剂，得到855mg苄溴，为无色液体，产率为100％。
实施例4氮气氛保护下，向100mL三颈瓶中分别加入0.87g回收的二氧化锰和50mL环己烷，在较慢机械搅拌的情况下加入0.25mL液溴。快速搅拌并油浴加热，80℃回流至体系溴色褪尽，停止反应，薄层色谱检测有溴代环己烷产生。等到体系恢复至室温，过滤二氧化锰并回收，有机相用饱和亚硫酸钠除去体系中残存的微量溴，再用饱和碳酸氢钠溶液洗至中性，最后再用饱和食盐水洗两次。无水硫酸钠干燥后，减压蒸馏除去溶剂环己烷，得到799mg溴代环己烷，呈无色液体，产率为98％。
权利要求
1.一种碳氢键溴化的方法，其特征是由RH和溴在催化剂MnO2的作用下反应，制备得到RBr，反应式如下式中RH为C1～C30的直链或支链的烷烃、环烷烃、C1-C10的烷基取代的苯、C1～C30的取代烷烃、C3～C30的取代环烷烃。
2.如权利要求1所述的碳氢键溴化的方法，其特征是所述的取代烷烃上的取代基、环烷烃上的取代基可以为卤素，NO2，CF3，CH3SO2，CH3CH2SO2，CN，C1～C3烷氧基，OH，NH2或C1～C4烷基；
3.如权利要求1所述的碳氢键溴化的方法，其特征是R为C5～C20的直链或支链的烷基，C5～C20的环烷基。
4.如权利要求1所述的碳氢键溴化的方法，其特征是反应在0℃～回流温度进行。
5.如权利要求1所述的碳氢键溴化的方法，其特征是反应在有机溶剂中进行，所述的有机溶剂是烷烃自身，卤代烷烃或烷烃和水的混合溶剂。
6.如权利要求1所述的碳氢键溴化的方法，其特征是反应1分钟到3小时。
7.如权利要求1所述的碳氢键溴化的方法，其特征是MnO2可回收重复使用。
全文摘要
本发明提供了一种高效率、高选择性、条件较为温和、反应速率快的不活泼碳氢键的溴化方法，是用MnO
文档编号C07C17/00GK1477088SQ0314141
公开日2004年2月25日 申请日期2003年7月4日 优先权日2003年7月4日
发明者李超忠, 姜雪峰, 沈美华, 唐宇 申请人:中国科学院上海有机化学研究所