芳香醛与五氯化磷氯化反响.docx
芳香醛与五氯化磷氯化反响初次报道了以五氯化磷为氯化剂，在不同的反响条件下，可将芳香醛转变为相应的二氯甲基芳香烃和/或三氯甲基芳烃。该反响在有氧气介入下有利于二氯甲基芳烃的生成；如参加偶氮异丁腈则促进生成三氯甲基芳烃。此方法可用于制备二氯甲基芳烃或三氯甲基芳烃，具有简单，高效，产率高的特点。五氯化磷；氧气；偶氮异丁腈；二氯甲基芳烃；三氯甲基芳烃二氯甲基芳烃或三氯甲基芳烃化合物是有机合成领域中重要的中间体，前者能够应用于一些CC化学键的构成，如在金属Pd的催化下发生二聚化并脱氯合成烯烃1，后者可水解得到相应的芳香酸2。此外，它们还能够转化成为在农药、医药上有重要用处的二氟甲基或三氟甲基芳烃化合物3。目前，合成这两类化合物的方法主要有两种：一种是以含芳甲基的化合物为原料，在高温和催化剂或光照的条件下通氯气进行复杂的自由基取代反响来实现4。但该类方法往往存在选择性和重复性差的弊端，十分是卤代苄构造由于性质相近且热稳定性差而造成在分离提纯上的窘迫限制了其工业上的应用。另一种是以芳香醛为原料经氯化剂如五氯化磷5、二氯亚砜6、三苯基二氯化膦7、草酰氯8、三氯化硼9及六氯化钨10处理的二氯甲基芳烃；或以芳香羧酸为原料，采用苯膦酰二氯和五氯化磷组成的氯化体系将芳环上的羧基转化为三氯甲基芳香烃11。该类方法所用的氯化剂固然价格较贵，但由于选择性好，产物单一往往为人们所采用。课题组在运用PCl5对对氯苯甲醛进行氯化以得到1-氯-4-二氯甲基苯的经过中发现，该反响主产物中总伴随着一种杂质产生，并随着反响温度的升高其含量而增大。该杂质经过分离，鉴定可确以为1-氯-4-三氯甲基苯。该杂质是怎样产生？反响的发展趋势怎样？为此，笔者对此进行了一系列详细的讨论，结果发现该反响在不同的条件下的行为是不一致的。1结果与讨论1.1温度对反响收率的影响课题组以对氯苯甲醛为底物与五氯化磷进行氯化反响，主要考察了温度对反响收率的影响。反响条件:对氯苯甲醛100mmol；五氯化磷300mmol；a蒸出反响体系低沸物以保持所需反响温度，反响时间：9小时；b液相色谱检测的相对含量。从上表可知，随着反响温度增加，对氯苯甲醛转化率的提高，产物A的收率先是呈上升趋势，但当反响温度至100以上，其收率呈下降趋势；而产物B的收率随温度升高而增加，于160反响时其含量超过物质A构成主产物。1.2氯化反响机理的揣测为了讨论这其中的反响机理，课题组将分离得到1-氯-4-二氯甲基苯A与等摩尔量的五氯化磷于160下反响，得到了主产物1-氯-4-三氯甲基苯B。如上述反响是按自由基机理进行的，那么在反响体系中参加自由基抑制剂或引发剂应该会影响该反响。为此课题组进行了进一步的讨论，其实验结果如下表2。反响条件:对氯苯甲醛100mmol；五氯化磷300mmol；蒸出反响体系低沸物以保持所需反响温度，反响时间：9小时；c反响经过中不断的通入氧气，d参加自由基引发剂AIBN10mmol，f为液相色谱检测的相对含量。由上表可知，假如在体系中参加自由基捕获剂则可抑制B的生成，而参加自由基引发剂则可促进B的生成。为此，课题组以为该经过先进行的是取代反响，而后进行的是自由基反响，其可能的反响机理如下。由上图可知，该反响机理可能是一个基于膦氧的氯代和自由基取代的串联反响经过，首先芳香醛先与五氯化磷反响得到的二氯甲基芳香烃。之后，随着反响温度的升高，五氯化磷在高温条件下分解成氯气，氯气裂解得到氯原子自由基，后者再进攻二氯甲基芳香烃反响生成三氯甲基芳烃。1.3反响底物的拓展研究基于上述反响的可能机理，课题组设计了下列实验以拓展研究一些含不同取代基的芳香醛底物的氯代反响，其结果如下表3。由上表可得知，在较高温度下160左右，以五氯化磷为氯化剂，对于含弱钝化基和弱活化基R=H、Ph、F、Cl、Br、I的芳香醛底物是完全能够通过不同的反响条件得到二氯甲基芳烃和/或三氯甲基芳烃。因而，该反响条件对于含弱钝化基的芳香醛底物是具有一般适用性的。另外，课题组也考察了含有强供电子基及强吸电子基的芳香醛底物同等反响条件下的不同结果。实验通过GC-MS跟踪反响表明：含有强吸电子基团R=NO2的底物只能生成二氯甲基芳烃entries10,11,12；含有供电子基团R=OCH3的底物则生成三氯甲基芳烃及复杂的苯环上发生氯代的产物，且难以分离(entry13)。这样也从另一方面证实了这个反响是一个自由基反响的历程，强吸电子基团不利于单电子自由基中间体的构成；而相反强供电子基利于其构成，但是同时可能增加了苯环的电子云密度，活化了苯环构造，导致苯环上的氢发生氯代，得到复杂的反响产物。2实验部分2.1仪器与试剂AVANCEAV400MHz/FTNMRDigital核磁共振波普仪瑞士BRUKER公司，OptiMelt全自动Mpa100熔点仪上海谱生分析仪器)，0.09/cm/Nicolet5700傅立叶红外光谱仪(美国热电公司),气相质谱联用GC:6890N/MS:5973I美国安捷伦公司，实验所用原料及试剂均为分析纯或化学纯。2.2实验方法2.2.1二氯甲基芳香烃的合成向装有温度计的50ml的三口瓶中依次参加底物芳香醛100mmol和五氯化磷300mmol,搅拌并向反响溶液中持续性的通入氧气。然后渐渐升温至160，反响2小时以上，TLC跟踪反响进程，尽量地蒸除副产物三氯氧磷。反响完毕后冷却至室温，将反响液渐渐倒入冰水中，用饱和碳酸氢钠调节pH至7-8，最后用乙酸乙酯萃取一次，饱和食盐水水洗一次，无水硫酸钠枯燥后，真空蒸除乙酸乙酯，得到目的化合物。2.2.2三氯甲基芳香烃的合成在装有温度计的50ml的三口瓶中依次参加底物芳香醛100mmol和五氯化磷300mmol和偶氮异丁腈5mmol,搅拌并渐渐升温至160，反响2小时以上，TLC跟踪反响进程，尽量地蒸除副产物三氯氧磷。反响完毕后冷却至室温，将反响液渐渐倒入冰水中，用饱和碳酸氢钠调节pH至7-8，最后用乙酸乙酯萃取一次，饱和食盐水水洗一次，无水硫酸钠枯燥后，真空蒸除乙酸乙酯，得到相应的目的化合物。
