一种铜盐催化羟醛缩合反应的方法技术

本发明专利技术公开了一种铜盐催化羟醛缩合反应的方法，其以卤化铜作为催化剂，在低温常压条件下催化苯甲醛和丁酮经羟醛缩合反应生成3‑甲基‑4‑苯基‑3‑丁烯‑2‑酮。该方法原料廉价易得、条件温和、低环境污染、产物易于分离，避免了目前工业羟醛缩合反应中盐酸、氢氧化钠等强腐蚀性试剂的使用，有利于大规模的工业生产。

【技术实现步骤摘要】
一种铜盐催化羟醛缩合反应的方法
本专利技术属于热催化有机合成
，具体涉及一种铜盐催化羟醛缩合反应的方法。
技术介绍
羟醛缩合反应是指含有活性α-氢原子的化合物如醛、酮、羧酸和酯等，在催化剂的作用下与羰基化合物发生亲核加成，得到β-羟基醛或酸，或进一步脱水得到α，β-不饱和醛酮或酸酯的反应。分子间的羟醛缩合经常被用来合成一些β-羟基化合物，其可进一步用于生产香料、药物等多聚物；缩合脱水产物α，β-不饱和醛氧化可得到相应的广泛用作精细化工生产原料的羧酸，如制备聚酯、光敏树脂和液晶。因此，发展新型高效的羟醛缩合反应，长期以来一直引起化学研究者的广泛兴趣。工业上进行羟醛缩合反应的传统方法是利用碱性催化剂或者酸性催化剂，但两种方法显著的缺点是反应条件苛刻、反应体系复杂、成本高、污染高、选择性低以及产物不易分离等。同时，羟醛缩合反应在反应过程中伴随许多副反应，利用两个不同的醛因子进行羟醛缩合反应能够得到α，β-不饱和醛，若两个反应物中都带有活泼的α-氢的时候，就会得到四种混合的产物，但是产物大多比较难分离，所以价值较低。因此，降低反应选择性、提高目标产物收率和纯度是反应工业化应用成功的关键。尝试选用新的催化体系直接进行羟醛缩合成为此反应的一个突破点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种铜盐催化羟醛缩合反应的方法，其体系简单、反应条件温和、选择性高，解决了目前工业上制备3-甲基-4-苯基-3-丁烯-2-酮时存在的高污染、高成本以及难分离的问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种铜盐催化羟醛缩合反应的方法，其是以卤化铜（CuCl2或CuBr2）作为催化剂，在低温常压条件下催化苯甲醛和丁酮经羟醛缩合反应生成3-甲基-4-苯基-3-丁烯-2-酮；其具体包括如下步骤：1）将卤化铜放于反应器中，加入0.1-1mmol苯甲醛和1-2mL丁酮，混合均匀；2）将反应器放入超声波清洗机中超声处理30s后，置于集热式恒温磁力搅拌器中70℃加热反应7h。其中，卤化铜的用量为苯甲醛摩尔量的0.05-0.4倍。所述超声处理的频率为40KHz。本专利技术的优点在于：（1）本专利技术采用卤化铜为催化剂进行低温催化，使苯甲醛和丁酮的羟醛缩合反应在较温和、温度相对较低的条件下即可进行，且反应后的卤化铜经处理后可循环使用，不仅降低了成本，也更加环保。（2）本专利技术采用铜盐做催化剂，反应条件温和，可有效避免目前工业羟醛缩合反应中使用强酸、强碱或者重金属带来的污染。（3）本专利技术方法操作简单易行，具有很好的重复性，且反应过程简单、对环境友好，有利于大规模的工业生产，适于推广应用。（4）本专利技术方法可进一步用于具有生物活性的有机化合物的修饰，具有良好的实际应用前景和经济效益。附图说明图1为催化剂与底物的不同用量比与3-甲基-4-苯基-3-丁烯-2-酮产率的变化关系图。图2为不同反应时间与3-甲基-4-苯基-3-丁烯-2-酮产率的变化关系图。图3为二水合溴化铜的循环使用次数与3-甲基-4-苯基-3-丁烯-2-酮产率的变化关系图。具体实施方式为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限于此。质谱检测时采用GC-MS5977A质谱仪，所用色谱柱为HP-5MS（5%聚甲基硅烷固定液，规格为30m×0.32mm×0.25μm），由GCAgilent7890B色谱仪FID检测器定量分析。实施例1（1）依次称取1mmol不同种类的盐类作为催化剂，加入2mL丁酮及0.5mmol苯甲醛，于反应器内均匀混合；（2）将该反应器放入超声波清洗机中，40KHz超声处理30s后置于集热式恒温磁力搅拌器中70℃反应7h；（3）反应完全后离心，将上清液进行质谱检测，所得结果如表1所示。表1不同种类的催化剂对产物产率的影响由表1可见，溴化铜的催化能力最强。实施例2（1）称取1mmol的二水合溴化铜作为催化剂，加入2mL不同有机溶剂、2mL丁酮及0.5mmol苯甲醛，于反应器内均匀混合；（2）将该反应器放入超声波清洗机中，40KHz超声处理30s后置于集热式恒温磁力搅拌器中70℃反应7h；（3）反应完全后离心，将上清液进行质谱检测，所得结果如表2所示。表2不同溶剂对产物产率的影响由表2可见，不加入溶剂时的产率是最高的。实施例3（1）称取不同量的二水合溴化铜作为催化剂，加入2mL丁酮及0.5mmol苯甲醛，于反应器内均匀混合；（2）将该反应器放入超声波清洗机中，40KHz超声处理30s后置于集热式恒温磁力搅拌器中70℃反应7h；（3）反应完全后离心，将上清液进行质谱检测，所得结果如图1所示。由图1可见，当二水合溴化铜与苯甲醛的比例为0.05-0.4时，产物的产率较高，其中当二水合溴化铜与苯甲醛的比例为0.2时，产物的产率最高。实施例4（1）称取1mmol的二水合溴化铜作为催化剂，加入2mL丁酮及0.5mmol反应物，于反应器内均匀混合；（2）将该反应器放入超声波清洗机中，40KHz超声处理30s后置于集热式恒温磁力搅拌器中70℃反应一段时间；（3）反应完全后离心，将上清液进行质谱检测，所得结果如图2所示。由图2可以看出，当反应时间达到7h时，产率最高，而继续加热至8h，产率反而有所下降。实施例5（1）称取1mmol的二水合溴化铜作为催化剂，加入2mL丁酮及0.5mmol苯甲醛，于反应器内均匀混合；（2）将该反应器放入超声波清洗机中，40KHz超声处理30s后置于集热式恒温磁力搅拌器中70℃反应7h；（3）反应完全后离心，将上清液进行质谱检测。对上清液的GC-MS谱图进行初步分析；并进一步通过1HNMR图谱分析产物的氢谱。GC显示保留时间为7.9min；MS：43(15%),91(8.1%),115(55%),145(10%),159(基峰)。1HNMR(400MHz,CDCl3)：δ7.60-7.33（m,5H,Ar），2.45(s,3H),2.05(d,3H,J=1.5Hz)。证明所得的化合物为3-甲基-4-苯基-3-丁烯-2-酮。实施例6（1）称取1mmol的二水合溴化铜作为催化剂，加入2mL丁酮及0.5mmol苯甲醛，于反应器内均匀混合；（2）将该反应器放入超声波清洗机中，40KHz超声处理30s后置于集热式恒温磁力搅拌器中70℃反应7h；（3）反应完全后离心，取2μl上清液进行质谱检测；（4）在步骤（3）剩余液体中继续添加苯甲醛，使其总量保持在0.5mmol，室温搅拌下通氧气近2h左右后再进行循环利用实验，即重复5次步骤（1）-（4）的操作。结果显示，所得上清液的核磁共振图谱与实施例5所得一致；而由图3可以看出，二水合溴化铜性质稳定，其循环使用对3-甲基-4-苯基-3-丁烯-2-酮的产率影响不大，循环使用5次后仍具有较好的催化效果。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜盐催化羟醛缩合反应的方法，其特征在于：以卤化铜作为催化剂，在低温常压条件下催化苯甲醛和丁酮经羟醛缩合反应生成3‑甲基‑4‑苯基‑3‑丁烯‑2‑酮。

【技术特征摘要】
1.一种铜盐催化羟醛缩合反应的方法，其特征在于：以卤化铜作为催化剂，在低温常压条件下催化苯甲醛和丁酮经羟醛缩合反应生成3-甲基-4-苯基-3-丁烯-2-酮。2.根据权利要求1所述的铜盐催化羟醛缩合反应的方法，其特征在于：所述卤化铜为CuCl2或CuBr2。3.根据权利要求1所述的铜盐催化羟醛缩合反应的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：员汝胜，王华，孟超，王乐乐，吴煜斌，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35