专利名称：制备二氯化甲铝的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备二氯化甲铝的方法以及涉及它在制备某些芳香物质中的应用。
此前，二氯化甲铝(MADC)已经被表征并且其制备方法已被公开(例如，J.Org.Chem.5，106(1940))。一些随后的出版物描述了它的制备(例如，J.Am.Chem.Soc.73，2854(1951)和US 2,712,546)。
在合成中，MADC可能被用作路易斯酸，但由于其在工业规模上难于一致和廉价地被制得而阻碍了它的应用(参见，例如，Houben-Weyl″Methoden derorganisch Chemie″(Thieme Verlag，1970)，Bd 13/4，pp.59-78)。
现已发现有可能通过一种便宜、有效的方法来制备MADC，该方法给出的该化合物的收率良好。该方法另外的优点是其制备得到的未经纯化的化合物能被直接用于所需有机化合物的制备。
因此，本发明提供了一种制备MADC的方法，包括以下步骤(i)通过加热使式R3Al2X3的物质(其中R是C1-C4烷基且X选自溴和碘)与选自金属铝和金属铝与三氯化铝的混合物的含铝物质在氯代甲烷气氛中进行反应，其条件是当R是甲基且X是碘时，该含铝物质是铝与三氯化铝的混合物；以及(ii)当该含铝物质是金属铝时，向该反应混合物中加入三氯化铝，并加热，从而得到粗反应产物；和(iii)视需要，从该粗反应产物中得到二氯化甲铝。
如上文所定义的式R3Al2X3化合物(在下文中称为“倍半卤化物”)可以是任何这种物质，但其优选选自倍半碘化甲铝(MASI)和倍半溴化乙铝(EASB)。该倍半卤化物可以是纯的物质，但其优选是未反应的原料与由Grosse和Mativy在J.Org.Chem.5，106(1940)中所描述的制备方法(其中的细节在此引入作为参考)得到的产物的粗混合物。这描述了MASI的制备，(在这种情况下，该混合物是铝、未反应的碘代甲烷和MASI)，但EASB以及其它倍半卤化物可通过完全类似的方法来制备。
该粗倍半卤化物混合物被直接加入到含铝物质中。该含铝物质优选颗粒形式的金属铝，更优选铝砂。一种合适物质的例子是在Sigma-Aldrich目录中的FlukaTM11008。该含铝物质也可以是金属铝和三氯化铝的混合物。当该倍半卤化物是MASI时，该含铝物质必须是这样的混合物。Al与AlCl3的重量比优选是2∶1至3∶1。
该方法包括下述步骤(i)在氯代甲烷气氛中、1巴(bar)的压力下，将该粗倍半卤化物混合物撒于含铝物质上，并加热该混合物；以及然后(ii)当该含铝物质是金属铝时，加入氯化铝，并再次加热该混合物。
当然，当该含铝化合物是铝/三氯化铝混合物时，上述步骤(ii)是不必要的。
以下反应条件是典型的且仅被提供用于指导，本领域技术人员知道在每种情况下什么样的调整是必需的。尽管它们参考优选的MASI和EASB被描述，但相同的原则适用于所有倍半卤化物的制备。
所需的反应的起始条件是稍有不同的，其依赖于所用的是MASI还是EASB。对于MASI，起始温度可以是室温(20-25℃)，而对于EASB，需要稍微加热(约45℃)。此后，条件是相似的；将温度升至约115-120℃且在此温度下保持4-6h。在此时，将温度降至60-70℃，并且，如果必要，可加入非极性溶剂，通常是甲苯或环己烷。
基于该含铝物质的重量，在两种情况下的收率通常是至少75％MADC。
所使用的粗倍半卤化物的比例以含铝物质的重量计是0.2-20％，优选0.5-5％。不以任何方式限制本发明，认为该倍半卤化物起铝的活化剂的作用。仅仅因为花费的原因，其优选不超过10％，可使用更多，但没有更大的效果。
视需要，可通过蒸馏从得到的粗MADC中制得纯MADC。然而，在本发明的另一方面中，该粗MADC可以以这种形式用于促进所需的有机反应。因此，本发明也提供了一种制备β-Georgywood的方法，包括向上述的粗MADC中加入假-Georgywood(ψ-Georgywood)。
β-Georgywood(顺-2-乙酰-1，2，3，4，5，6，7，8-八氢-1，2，8，8-四甲基萘)是具有式I结构的芳香成分
该芳香物质在美国专利5,707,961中有所描述，其中的细节在此引入作为参考。从该专利中可知，化合物I可通过ψ-Georgywood(顺-1-[1，2-二甲基-4(4-甲基-戊-3-烯基)-环己-3-烯基]-乙酮-式II)的环化来制备 从式II化合物制备式I化合物的方法在上述US专利的实施例1的(d)段中有所描述。然而，该制备得到式I化合物及其结构异构体异-Georgywood的混合物，该异构体如式III所示 式I化合物具有特别理想的嗅觉特性，因此，需要在该混合物中增加式I化合物的比例。使用US 5,707,961中的技术来实现该目的是非常困难的。
根据本发明制备β-Georgywood的方法提供了许多独特的优点1.式I化合物的收率大于80％且纯度高于90％。式III化合物仅以痕量存在(少于1％)。
2.反应能以“一锅”反应的形式来进行，即，从起始MADC制备至最终产物反应的所有反应能在单一的反应容器中进行，无需分离和纯化中间体。
上面这两点对于以工业规模制备β-Georgywood来说都是相当重要的。
本发明方法更进一步的优点是通过上述的方法制备的式I化合物能够容易脱色，而这对于由含碘试剂制得的产物来说是难以实现的事情。例如，以MASI作为起始物质得到的产物容易通过在酸性粘土上搅拌或蒸馏来脱色。在这方面，以EASB作为起始物质得到的产物是更好的，在此，脱色过程是不必要的。
该方法简单地通过向粗MADC中加入化合物II并在约60-70℃加热约4小时来进行。
本发明参考下面的非限制性实施例来作进一步地描述。
实施例1粗MASI、粗MASC和MADC(已蒸馏过的)的制备在氮气下，将18.2g(0.13mol)碘代甲烷和2g(0.75mol)铝砂(FlukaTM11008)加热至回流(45℃)8-12h。得到的粗MASI反应混合物能够在氮气下储存几个星期而不失去活性。
在1大气压的氯代甲烷(用装有KOH的柱子干燥过)下，将16.2g(0.6mol)铝砂(Fluka 11008)置于带有回流冷凝器和固定在气体出口上的球形瓶的磺化烧瓶中。在90℃，将0.4ml(大约5％w/w)上述铝/碘代甲烷/MASI混合物通过注射器撒于该铝上。反应开始，温度升至120℃且形成液体MASC。在搅拌下，将反应温度在120℃保持4h(通过稍微地冷却和调节氯代甲烷的流量)，直到放热和氯代甲烷的吸收(56g，1.1mol)停止且达到液体MASC的理论体积54ml(d＝1.15)。
以氮气替换氯代甲烷气氛。将该黑色液体冷却至60℃，在此时，通过氮冲洗的配比螺杆加入29g(0.22mol)氯化铝。将该黑色悬浮液加热至120℃且在该温度下保持30分钟。可通过简单地冷却至55℃以下来检测MADC的形成，在该温度，反应物料固化。以蒸馏桥替代上述配比螺杆且在1大气压的氮气下于bpt.＝157℃下蒸馏MADC，得到69.3g(75％，基于铝和三氯化铝)无色MADC，其在室温下结晶为长的白色针状晶体。
分析数据MASI(粗)27Al-NMR(净的)71(W1/2＝14800Hz)ppm。
MASC(粗)27Al-NMR(己烷)177(W1/2＝7600Hz)，136(W1/2＝6000Hz)ppm。
MADC(已蒸馏过的)Fp＝73℃，bp＝157℃。27Al-NMR(己烷)136(W1/2＝6000Hz)ppm。
实施例2假-Georgywood(ψ-Georgywood)与商业MADC的环化(顺-2-乙酰-1，2，3，4，5，6，7，8-八氢-1，2，8，8-四甲基萘)(β-Georgywood)在冰冷却下，将20g(85mmol)溶解在100g甲苯中的ψ-Georgywood加入到157g(0.21mol)MADC(1M，在己烷溶液中，AldrichTM29680-5)中。将该混合物加热至70℃维持2-3h，然后，在冰冷却下用40g乙醇、接着用2M HCl进行猝灭。分离有机相，并用叔丁基甲基醚萃取水相。将合并的有机层用浓NaCl溶液洗涤，接着用水洗涤，直到pH＝7。用MgSO4干燥该有机相，过滤，然后在减压下浓缩。残留物用短维格罗分馏柱(124℃/0.1托)进行蒸馏，得到16g(80％)为无色液体的β-Georgywood(GC纯度～90％)。
分析数据IR(薄膜)2930m，1700s(C＝O)，1560m，1377m，1357m，1240w，1220w，1090m。
GC/MS234(25％，[M]+)，219(15％，[M-CH3]+)，191(100％，[M-Ac]+，161(20％)，135(65％)，121(40％)，105(40％)，91(30％)，69(30％)，43(55％)。
1H-NMR(CDCl3，400MHz)0.85(d，3H，J＝6.9Hz，C1-Me)，0.99(s，3H)，1.02(s，3H)，1.06(s，3H)，1.4-2.2(10H，5CH2)，2.15(s，3H，Ac-Me)，2.36(q，1H，J＝6.9Hz，C1-H)ppm。
13C-NMR(CDCl3，400MHz)19.1(CH2)，19.7(CH3)，21.0(CH3)，22.5(CH2)，24.9(CH3)，27.7(CH2)，28.9(CH3)，29.4(CH3)，30.8(CH2)，34.0(C)，35.4(CH)，40.1(CH2)，50.7(C)，125.9(C＝)，136.9(C＝)，214.5(C＝0)ppm。
实施例3在AlCl3存在下通过Al的MASI活化作用来进行假-Georgywood与粗MADC的环化β-Georgywood在1大气压的氯代甲烷和室温下，将根据实施例1制得的1.5ml(大约0.013mol)铝/碘代甲烷/MASI混合物通过注射器撒于42.9g(1.59mol)铝砂(FlukaTM11008)与105.0g(0.79mol)三氯化铝薄片(Fluka 06220)的搅拌混合物上。反应几乎立即开始，并且，起始的固体反应混合物逐渐地变为液体。通过在接下来的2h内逐渐将温度从25升至120℃使氯代甲烷的吸收率保持大约不变。接着，使反应在120℃下继续进行直到观察不到更多的气体吸收(约1h)。这发生在消耗了约156.0g(3.09mol)氯代甲烷之后。该粗的熔融态MADC被冷却至70℃，将氯代甲烷气氛换为氩气气氛，并加入810g干燥的甲苯。
将由此得到的大约25wt％的粗MADC在甲苯中的悬浮液冷却至10-15℃，并滴加入275.0g(1.06mol)90％纯的假-Georgywood。将该混合物加热至70℃，直到通过GC检测到假-Georgywood几乎全部环化(约2-3h)。该反应混合物被冷却至0℃，接着，通过双头针(double-tipped needle)将其抽吸到1.8kg冰冷却过的5％盐酸水溶液上。分离该有机层，洗涤至中性，然后在30.0g蒙脱土K10(一种酸性粘土)上回流2h。过滤并在减压下浓缩该有机层，得到粗β-Georgywood，其在3重量％的蒙脱土K10上通过2.5×20cm的维格罗分馏柱(105-110℃/1毫巴)精馏，得到227g(82.5％，基于假-Georgywood)黄色的β-Georgywood(GC-纯度86％)。
通过在10重量％石蜡油和3重量％蒙脱土K10上的两个进一步的蒸馏过程得到几乎无色的β-Georgywood。
分析数据与实施例2中的那些数据相同。
实施例4在AlCl3存在下通过Al的EASB活化作用来进行假-Georgywood与粗MADC的环化β-Georgywood在氮气气氛下，将悬浮于87.7g(0.81mol)溴代乙烷中的10.0g(0.37mol)铝砂(FlukaTM11008)于40-65℃下回流18小时。由此得到的粗EASB反应混合物能够在氮气气氛下储存几个星期而不失去活性。
在1大气压的氯代甲烷下，将含有47.1g(1.75mol)铝砂(Fluka 11008)和115.5g(0.87mol)三氯化铝薄片(Fluka 06220)的搅拌混合物于40-45℃下加热30分钟。在该温度，将9ml(大约0.05mol)上面制得的粗铝/溴代乙烷/EASB混合物通过注射器撒于该容器中的物质上，且反应几乎立即开始。在接下来的3h内，通过逐渐将温度从45升至120℃使氯代甲烷的吸收率保持大约不变，并且，起始的固体反应混合物逐渐地变为液体。接着，将该反应混合物在120℃再加热3h，在这段时间中，在消耗了平均量为186.0g(3.69mol)的氯代甲烷之后气体吸收停止。将该粗的熔融态MADC冷却至70℃，将氯代甲烷气氛换为氩气气氛，并加入810g干燥的甲苯。
将由此得到的大约27wt％的粗MADC在甲苯中的悬浮液冷却至10-15℃，并滴加入275.0g(1.06mol)90％纯的假-Georgywood。将该混合物加热至70℃，直到通过GC检测到假-Georgywood几乎全部环化(约4h)。该反应混合物被冷却至0℃，接着，通过双头针将其抽吸到1.8kg冰冷却过的5％盐酸水溶液上。分离该有机层，洗涤至中性，然后在减压下浓缩，得到粗β-Georgywood，其通过2.5×31cm的Sulzer DX型柱(105-110℃/l毫巴)精馏，得到224.5g(82％)β-Georgywood(GC纯度89％)。
分析数据与实施例2中的那些数据相同。
权利要求
1.一种制备二氯化甲铝的方法，通过下述步骤来实现(i)通过加热使式R3Al2X3的物质与选自金属铝和金属铝与三氯化铝的混合物的含铝物质在氯代甲烷气氛中进行反应，其中R是C1-C4烷基和X选自溴和碘，其条件是当R是甲基且X是碘时，该含铝物质是铝与三氯化铝的混合物；以及(ii)当该含铝物质是金属铝时，向该反应混合物中加入三氯化铝，并加热，从而得到粗反应产物；和(iii)视需要，从该粗反应产物中得到二氯化甲铝。
2.根据权利要求1所述的方法，其中式R3Al2X3的物质选自倍半碘化甲铝和倍半溴化乙铝。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中式R3Al2X3的物质是未反应的原料与由Grosse和Mativy在J.Org.Chem.5，106(1940)中所描述的制备方法得到的产物的粗混合物。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中金属铝是粒状金属铝，优选铝砂。
5.一种制备式I化合物的方法 包括将式II的化合物 加入到权利要求1所述的反应的粗反应产物中。
6.一种反应混合物在通过式II化合物的环化来制备式I化合物中的用途， 其中该反应混合物由下述步骤制备得到(i)通过加热使式R3Al2X3的物质与选自金属铝和金属铝与三氯化铝的混合物的含铝物质在氯代甲烷气氛中进行反应，其中R是C1-C4烷基和X选自溴和碘，其条件是当R是甲基且X是碘时，该含铝物质是铝与三氯化铝的混合物；以及(ii)当该含铝物质是金属铝时，向该反应混合物中加入三氯化铝，并加热。
全文摘要
一种制备二氯化甲铝的方法，该方法通过下述反应来实现(i)通过加热使式R
文档编号C07F5/06GK1809577SQ200480017362
公开日2006年7月26日 申请日期2004年8月13日 优先权日2003年8月18日
发明者J-P·巴拉斯, F·施罗德 申请人:吉万奥丹股份有限公司