Fries重排反应研究毕业论文.docVIP

Fries重排反应研究 化学系 应用化学专业 帅晶亮 指导老师：贾瑜 摘要 Fries重排反应是指酚酯在Lewis酸或Br?nsted酸催化下，发生酰基重排，生成邻羟基芳酮和对羟基芳酮的反应。芳酮是合成药物、农药以及表面活性剂的重要中间体。Fries重排反应具有100%的原子经济性，有利于原料资源的充分利用和从源头上消除污染，是实现化学化工过程绿色化的一条有效途径，有着广泛的应用前景。 本文先后选用了Lewis酸AlCl3以及Br?nsted酸作为催化剂进行苯酚羧酸酯以及苯酚磺酸酯的Fries 重排反应并尝试在微反应器中引入该反应。 Fries重排；硫代Fries重排；Lewis酸催化；Br?nsted酸催化；微反应器 第一章 前言 1.1 Fries重排反应概念 Fries重排反应是指酚酯在Lewis酸或Bronsted酸催化下，发生酰基重排，生成邻羟基芳酮和对羟基芳酮的反应。芳酮是合成药物、农药以及表面活性剂的重要中间体，例如邻羟基苯乙酮和对羟基苯乙酮是重要的有机化工原料，可用来制作香料，是制药工业中合成多种药物的中间体。对羟基苯乙酮主要用于医药中间体及饲料添加剂的合成，如利胆药及平喘药沙丁胺醇(Salbutamol)、消炎药丁苯轻酸(Bufexamac)等；邻羟基苯乙酮主要用作医药中间体及合成香料，如IA类抗心律失常药盐酸普罗帕酮(Propaefnone Hydrochloride)、抗真菌类药盐酸氯康唑(CroeonazoleHydrochloride)等[1]。 Fries重排反应邻、对位产物的比例常取决于酚酯的结构、反应条件和催化剂等因素。一般情况，低温下有利于形成对位异构产物(动力学控制)，高温下有利于形成邻位异构产物(热力学控制)。常用的催化剂是Lewis酸或Br?nsted酸，如AlX3(X=Cl、Br、I)、BF3、TiCl4、FeCl3、ZnCl2、HF、H2S04等。至今人们仍在广泛使用这些催化剂催化Fries重排反应，但它们大多存在以下缺点：(1)用量较大，通常按1.1-3倍摩尔比加入，且不能重复使用；(2)自身有腐蚀性，操作处理有一定的危险性；(3)选择性差，副产物多，产品分离纯化困难；(4)产生挥发性有毒气体，污染环境。 1.2 Fries 重排反应常用的催化剂及方法 David C.Harrowven等[2]以乙酸间甲苯酯为原料，分别采用2eq. AlCl3为催化剂，PhNO2为溶剂，25℃下反应66h得到28% 2-羟基-4-甲基-苯乙酮以及64% 4-羟基-2-甲基-苯乙酮；采用2eq.干燥AlCl3为催化剂，在160℃下反应15min得到89% 2-羟基-4-甲基-苯乙酮以及7% 4-羟基-2-甲基-苯乙酮；采用4eq. ZrCl4为催化剂，CH2Cl2为溶剂，在20℃下反应8h得到95% 2-羟基-4-甲基-苯乙酮以及1% 4-羟基-2-甲基-苯乙酮。由于乙酸间甲苯酯在160℃下仅需反应15min就能得到89%的邻位重排产物，且AlCl3方便易得，我们课题组打算先采用AlCl3为催化剂做一下Fries重排反应的初步尝试。 Firouz Matloubi Moghaddam等[3]用对甲苯磺酸苯酯为原料，FeCl3为催化剂，CH2Cl2为溶剂，在25℃下进行Fries重排反应，其中带给电子基团的原料的反应活性相较于带吸电子基团的原料要好上很多，对位重排产物占据了主要比例(82%)，只有很少部分(10%)的邻位重排产物。由于之前只有过一篇关于芳基亚磺酸酯的硫代Fries重排反应的报道，因此我们课题组非常想要重复该反应，并打算把FeCl3换成均相催化剂，引入微流控体系中。 G. Anthony Benson等[]研究了一种新型的通过含芳基的N,N-二烃基氨基磺酸酯来合成含芳基的羟基磺酰胺的路线。 课题组以AlCl3为催化剂，得到的结论是较短的反应时间及较低的温度更有可能得到邻位重排产物；在≥120℃时邻对位产物的比例接近于常数；然而在140℃的极限温度反应10-15min后两种磺酰胺异构体很稳定，即使再用AlCl3催化，从60℃-150℃范围内加热也不再发生重排，得到了原料酯和产物定量的物料平衡比例。 根据上述反应，我们课题组认为的Fries重排反应可能也可以用AlCl3进行催化。 甲磺酸(MSA)较H2S04、HF有诸多优点，是一种易得、可重复使用的催化剂。使用MSA催化Fries重排反应，MSA既作催化剂，又作溶剂，反应时间较短，反应过程和后处理也较简单。Annie Commarieu等[]研究了MSA催化乙酸苯酯的Fries重排反应，反应生成物对羟基苯乙酮是合成止痛药扑热息痛的中间体。研究发现以苯酚作溶剂、温度115～150℃、MSA物质的量分数为8％时，尽管乙酸苯酯的转化