专利名称：一种固相合成酰化二茂铁的方法
技术领域：
本发明属于有机合成领域，具体涉及一种固相合成酰化二茂铁的方法。
背景技术：
酰化二茂铁为匀相不对称加氢催化剂组成的手性二茂铁膦配体的中间体(W. Tang and X. Zhang, Chem. Rev. ， 2003, 103， 3029,)，在其它材料领域也有应用。传统上采用液相 反应、以液态质子酸为催化剂制备(J. Graham, R.. V. Lindsey， G. W. Parshall， M. L. Peterson, and G. M. Whitman, J. Am. Chem. Soc. ， 1957， 79， 3416.)，反应后处理产 生大量的废水，并且反应条件难以控制致使反应收率不易提高也不稳定。采用单组分的路 易斯酸例如三氯化铝(M. D. Rausch， L. E. Coleman (Jr.), J. Org. Chem. ， 1958， 23, 107.);以在空气中不稳定的催化剂和易挥发且在空气中不稳定的试剂酰氯类做酰化剂，所 得收率也较低而使后续操作繁杂，其它路易斯酸如利用三氟化硼做催化剂，以酸酐为酰化 剂(V. A. Darin; A. Federman Neto; et al， J. prakt. Chem. ， 1999， 341(6), 588.); 无水氯化锌做催化剂，以酸酐或酰卤为酰化剂(N. Tto; T. Umeda, Jpn. Kokai Tokkyl Koto JP231579, 2004);或利用羧酸与三氯化磷原位生成酰氯再催化取代反应生成酰化二茂铁(M. D. Vukicevic; R. D. Vukicevic， Tetrahedron, 2002, 58(44), 9001.)以及近年来采用 双组分的路易斯酸催化剂(CN1948324A)，同样也会产生操作困难和后处理产生大量废水的 问题。蒙脱土担载金属离子做催化剂也有报道(B. M. Choudary; K. S. Reddy; M. L. Kantum; K. V. Ragh纖n， US US6239302, 2000)，催化剂制备过程繁琐，反应也需要在液相下进行， 而且，反应过程中消耗的试剂多，反应温度高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原料易得、操作简便、收率稳定且无三废的制备酰化二茂 铁的方法。
现已发现，采用本发明的固相合成酰化二茂铁的方法(简称固相法)可以实现上述目的。
本发明的技术方案为首先将液体磷酸负载于二氧化硅载体上制备固体酸催化剂，然 后将固体酸催化剂与二茂铁充分混合，再与酸酐在固相下反应制备酰化二茂铁。 本发明的具体实施方案如下
以一定质量的液体磷酸负载于二氧化硅的表面上生成的固体酸为催化剂，与底物二茂铁充分混合后，以酸酐为酰化剂，在40-80。C下加热反应2-6小时得到反应物。各反应原 料及催化剂的投料比以摩尔计为，二茂铁酸酐磷酸等于1.0: 1.0-5.0: 0.9-4.0。反 应结束后，固体反应物以石油醚加热浸取，所得浸取液浓縮并冷却，获得结晶的酰化二茂 铁产物；或乙酸乙酯室温浸取、所得浸取液浓縮，获得结晶的酰化二茂铁产物；或固体反 应物以石油醚/乙酸乙酯混合液为洗脱液直接柱色谱分离得到目的产物。
以下进一步优选的控制条件及操作方法可以提高本发明中固体酸的催化效率和更有利 于固相反应的进行。用作载体的二氧化硅的比表面积在200-500m7g范围内为宜；磷酸的 担载量为固体酸催化剂重量的10-40%为宜，并于100。C下干燥两小时使所生成的固体酸呈 流化状态，通过研磨催化剂与反应底物二茂铁使其充分混合并达到150目以上。搅拌下将 作为酰化剂的酸酐喷淋到固体酸和反应原料二茂铁充分混合后的混合物上(喷淋酸酐的喷 嘴直径以0. 1-0. 5毫米为宜)，之后在40-80°C范围内(可采用水浴或油浴)隔绝空气加热 上述反应混合物2-6小时。当加料量较大时，采用搅拌更有利于反应的顺利进行。各反应
原料及催化剂较为优选的投料比以摩尔计为二茂铁酸酐磷酸等于1.0: 1.5_4.0:
1.0-2.5。较适宜的酰化剂选自C广CJ旨肪族酸酐。采用薄层色谱或液相色谱跟踪监测无原
料二茂铁为反应终点。反应结束后，反应物冷却至室温，以石油醚加热浸取、常压蒸馏去
除大约2/3体积的石油醚，冷却浓縮液，得到酰化二茂铁产物结晶；或者用乙酸乙酯淋洗 反应产物，合并乙酸乙酯淋洗液并浓縮至干后用石油醚结晶；或者将反应后固体产物以石 油醚/乙酸乙酯混合液(体积比为4/1)为洗脱液、采用硅胶柱色谱直接分离，浓縮洗脱组
分而获得结晶的酰化二茂铁产物。
本发明的固相合成酰化二茂铁的方法具有以下优点1.由于利用固体载体二氧化硅使 磷酸均匀分布从而避免了酸在反应体系的局部过浓，从而抑制其分解二茂铁的副反应发生， 使酸催化二茂铁酰化的作用得以加强；同时二氧化硅的表面也提供了二茂铁与酸酐类试剂 良好接触的地点，使反应顺利进行。2.可以抑制通常由路易斯酸催化带来的1， 1'-二酰 化二茂铁副产物的生成。3.原料易得，反应后处理操作简便，不产生废水。4.回收的固体 载体二氧化硅可以重复使用、目的产物的收率和质量稳定。
具体实施例方式
以下所述实施详细说明了本发明，在这些实施例子中，除非有特殊声明，喷淋用的喷 嘴直径为0. 1毫米，所用的二氧化硅比表面积为300m7g (100-140目)、磷酸含量85%、 二 茂铁含量98%，石油醚沸程为30-60° C。实施例1
分别称取磷酸1.9克、二氧化硅4.0克并将二氧化硅转移至烧杯中。搅拌二氧化硅、 同时将磷酸喷淋至二氧化硅上，直到全部磷酸加完为止。继续搅拌10分钟后，将该混合物 移至红外灯下，控制温度在100。C左右，每隔IO分钟搅拌一次混合物，约1小时混合物呈 流化态后停止。将该混合物转移至研钵中，加入1.9克二茂铁充分研磨至混合物可以通过 200目筛。转移研磨后的混合物至100毫升的单口烧瓶中，搅拌下喷淋4.9毫升丙酸酐。 丙酸酐全部加入后，将烧瓶转移至60°C的水浴中隔绝空气加热4小时。反应结束移去水浴， 反应混合物自然降温至室温。以180毫升的石油醚分三次加热浸取生成物，合并浸取液， 常压蒸馏蒸出大约130毫升液体，蒸馏瓶中浓縮液自然冷却至室温后于冰箱中放置24小时， 过滤结晶，得丙酰二茂铁产品2.1克。
核磁数据如下'HNMR (300MHz， CDC1》S (ppm) : 1.20 (3H), 2.74 (2H) ， 4.18 (5H)， 4.49 (2H)， 4.79咖。 实施例2
固体酸催化剂制备、各种物料的加料量、反应条件及操作同例l。反应结束后，反应混 合物自然降温至室温。以此混合物为样品，加样至150克硅胶柱上，以石油醚/乙酸乙酯混 合液(体积比为4/1)为洗脱液，分离产物，得160毫升含产物的洗脱液。减压浓縮，得 丙酰二茂铁2.2克。 实施例3
固体酸催化剂制备同实例1。将其转移至研钵中，加入2. 0克二茂铁充分研磨至混合物 可以通过200目筛。转移研磨后的混合物至100毫升的单口烧瓶中，搅拌下喷淋3.7毫升 丙酸酐。丙酸酐全部加入后，将烧瓶转移至60。C的水浴中隔绝空气加热4小时。反应结束 后，反应物自然降温至室温。以此混合物为样品，加样至150克硅胶柱上，以石油醚/乙酸 乙酯混合液(体积比为4/1)为洗脱液，分离产物，得产品丙酰二茂铁1.8克。
实施例4
分别称取磷酸4.7克、二氧化硅10.0克，制备固体酸催化剂的操作同实例l。将该混 合物转移至研钵中，加入7.4克二茂铁，充分研磨至混合物可以通过200目筛。转移研磨 后的混合物至100毫升的单口烧瓶中，搅拌下喷淋16.0毫升乙酸酑。乙酸酐全部加入后， 将烧瓶转移至60。C的水浴中隔绝空气加热4小时反应完成。移去水浴，反应混合物自然 降温至室温。用乙酸乙酯(5x100毫升)浸滤所得固体，检验无二茂铁。减压浓缩浸滤液 至干，所得残渣以石油醚重结晶，得8.1克红色针状结晶，经核磁验证为乙酰二茂铁。
核磁数据如下'丽MR (300MHz， CDC13) : S (卯m) : 2. 40(3H) ， 4. 21 (5H) ， 4. 51 (2H)，
54. 78(2H)。
实施例5
分别称取磷酸18. 8克、二氧化硅40. 0克，制备固体酸催化剂的操作同实例1。将该混 合物转移至研钵中，加入19. 7克二茂铁充分研磨至混合物可以通过200目筛。转移研磨后 的混合物至250毫升的单口烧瓶中，搅拌下喷淋49毫升丙酸酐。丙酸酐全部加入后，将 烧瓶转移至60。C的水浴中隔绝空气加热5小时反应完成。移去水浴，反应混合物自然降 温至室温。用乙酸乙酯(5X100毫升)浸滤所得固体，合并浸滤液并减压浓縮至干，石油 醚重结晶，得固体21.3克，TLC验证为丙酰二茂铁。 实施例6
分别称取磷酸1. 8克、二氧化硅5. 0克，制备固体酸催化剂的操作同实例1。将该混合 物转移至研钵中，加入1.9克二茂铁，充分研磨至混合物可以通过200目筛。转移研磨后 的混合物至50毫升的单口烧瓶中，搅拌下喷淋4. l毫升乙酸酐。乙酸酐全部加入后，将烧 瓶转移至60。C的水浴中隔绝空气加热6小时反应完成。移去水浴，反应混合物自然降温 至室温。用乙酸乙酯(3X50毫升)浸滤所得固体，合并浸滤液并减压浓縮至干，石油醚 重结晶，得固体1.8克，TLC验证为乙酰二茂铁。 实施例7
分别称取磷酸23. 0克、二氧化硅50. 0克，制备固体酸催化剂的操作同实例1。将该混 合物转移至研钵中，加入28.0克二茂铁，充分研磨至混合物可以通过200目筛。转移研 磨后的混合物至250毫升的单口烧瓶中，搅拌下喷淋65. 4毫升丙酸酐。丙酸酐全部加入后， 将烧瓶转移至60。C的水浴中隔绝空气加热6小时反应完成。移去水浴，反应混合物自然 降温至室温。用乙酸乙酯(5X100毫升)浸滤所得固体，合并浸滤液并减压浓縮至干，石 油醚重结晶，得固体29. 5克，TLC验证为丙酰一.茂铁。
权利要求
1. 一种固相合成酰化二茂铁的方法，包括以液体磷酸负载于二氧化硅的表面上生成的固体酸为催化剂，将催化剂与二茂铁研磨混合后，以酸酐为酰化剂，在40-80℃下加热反应2-6小时得到反应物；各反应原料及催化剂的投料比以摩尔计为，二茂铁酸酐磷酸等于1.01.0-5.00.9-4.0。
2. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于用作载体的二氧化硅的比表面积为200-500m7g，磷酸的担载量为固体酸催化剂重量的10-40%。
3. 按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于各反应原料及催化剂的投料比以摩 尔计为，二茂铁酸酐磷酸等于1.0: 1.5-4.0: 1.0-2.5。
4. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于研磨催化剂与二茂铁使其充分混合并达到150目以上。
5. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的酰化剂选自C厂C8脂肪族酸酐。
6. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于采用结晶法处理反应物获得酰化二茂铁。
7. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于对反应物直接进行柱色谱分离获得酰化 二茂铁。
全文摘要
本发明公开了一种固相合成酰化二茂铁的方法，包括以一定质量的液体磷酸负载于二氧化硅的表面上生成的固体酸为催化剂，与二茂铁充分混合后，以酸酐为酰化剂，在40-80℃下加热反应2-6小时得到反应物。各反应原料及催化剂的投料比以摩尔计为，二茂铁∶酸酐∶磷酸等于1.0∶1.0-5.0∶0.9-4.0。通过结晶法或者直接进行柱色谱分离处理反应物获得产物。该方法原料易得，产品收率和质量稳定。反应后处理操作简便，不产生废水；回收的固体载体二氧化硅可以重复使用。
文档编号C07F17/02GK101456882SQ200710179490
公开日2009年6月17日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年12月14日
发明者鹏 姜, 孙宁宁, 芳 王, 王春艳 申请人:中国中化集团公司;沈阳化工研究院