一种基于碱性离子液体无溶剂催化合成查尔酮的方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910485518.1
(22)申请日 2019.06.05
(71)申请人 郑州大学
地址 450000 河南省郑州市科学大道100号
(72)发明人 赵秋　曹亦俊　李春山　张香平　
王刚　
(74)专利代理机构 成都其高专利代理事务所
(特殊普通合伙) 51244
代理人 廖曾
(51)Int.Cl.
C07C 45/74(2006.01)
B01J 31/02(2006.01)
C07C 49/796(2006.01)
C07C 49/813(2006.01)
(54)发明名称
一种基于碱性离子液体无溶剂催化合成查
尔酮的方法
(57)摘要
本发明涉及一种以苯甲醛和苯乙酮为原料，
通过碱性离子液体无溶剂催化制备查尔酮的方
法。

即在无溶剂条件下苯乙酮和苯甲醛的摩尔比
为0.5:1-5:1的比例混合后，加入1w t .％-
10wt.％的碱性离子液体催化剂，
于20℃-60℃时反应2-6h 制备查尔酮，其中查尔酮收率可达
86.7％-96.7％。

本合成路线简单(一锅法)，反应
条件温和，反应时间较短，产物收率高，选择性
好，离子液体污染性小，避免了传统强碱催化剂
对反应装置要求过高且对环境造成的污染，有效
实现了查尔酮的绿色催化合成。

权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 110078606 A 2019.08.02
C N 110078606
A
1.一种基于碱性离子液体无溶剂催化合成查尔酮的方法，其特征在于以苯乙酮和苯甲醛为原料，以碱性离子液体为催化剂反应制得。

2.根据权利要求1所述的一种基于碱性离子液体无溶剂催化合成查尔酮的方法，其特征在于，所述碱性离子液体催化剂为碱性离子液体为[Cation]OH，其中阳离子[Cation]为
[Bmim]或[Emim]。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于碱性离子液体无溶剂催化合成查尔酮的方法，其特征在于：所述的碱性离子液体为[Cation]OH型离子液体，其制备方法如下：
1)在三口烧瓶中，加入10mL溶剂和一定量的KOH，搅拌成悬浊液后，再加入一定量的
[Cation]Br，室温下剧烈搅拌，用体积比为1:1的二氯甲烷与甲醇的混合液为展开剂跟踪反应，待反应不再进行时停止；
2)以10mL有机试剂为溶剂，反应后，抽滤除去白色固体KBr，滤液旋蒸除去溶剂，得到黄色粘稠液体，即[Cation]OH粗品；用三乙胺碱性化的硅胶柱层析分离[Cation]OH粗品(洗脱剂为体积比为2:1的二氯甲烷和甲醇的混合液)，除去副产物及未反应的原料，旋转蒸发除去溶剂，在50℃下真空干燥。

4.根据权利要求1所述的一种基于碱性离子液体无溶剂催化合成查尔酮的方法，其特征在于：苯乙酮和苯甲醛的摩尔比为0.5:1-5:1。

5.根据权利要求1所述的一种基于碱性离子液体无溶剂催化合成查尔酮的方法，其特征在于：催化剂用量为1wt.％-10wt.％。

6.根据权利要求1所述的一种基于碱性离子液体无溶剂催化合成查尔酮的方法，其特征在于：反应温度为20-60℃。

7.根据权利要求1所述的一种基于碱性离子液体无溶剂催化合成查尔酮的方法，其特征在于：反应时间为2-6h。

8.根据权利要求1所述的一种基于碱性离子液体无溶剂催化合成查尔酮的方法，其特征在于：碱性离子液体为[Cation]OH，其中阳离子为[Bmim]或[Emim]。

权　利　要　求　书1/1页CN 110078606 A
一种基于碱性离子液体无溶剂催化合成查尔酮的方法
技术领域：
[0001]本发明涉及绿色催化合成技术领域，具体涉及一种碱性离子液体无溶剂催化合成查尔酮的方法。

背景技术：
[0002]查尔酮普遍存在于甘草、红花中等，在抗发炎、抗氧化、抗糖尿病、抗病毒等众多方面具有明显的功效，且可用于制备多种有机化合物，如黄酮类和异黄酮类物质等。

针对其合成工艺的开发，一直以来都是有机合成领域的研究热点。

查尔酮衍生物的分子结构中具有特殊的烯醇式互变结构，可以和不同的基团结合发生反应，是一类重要的有机合成前体和关键中间体。

查尔酮的合成方法很多，早在上世纪90年代开始，就报导了查尔酮合成方法(专利号：US5179091，WO200456727)。

以苯甲醛与苯乙酮为原料，甲醇、乙醇水溶液或者乙醚为溶剂，强碱或者强酸为催化剂，通过羟醛缩合反应制备得到。

此类工艺对反应设备的耐腐蚀性要求高，副产物多，反应收率低(10％-70％)，同时产生含酸或含碱废水。

也有使用Ru等过渡金属配合物在120℃下催化合成查尔酮的报导，其缺点在于催化剂成本较高，产物分离困难，反应温度较高。

后期还有利用芳香碲与醛反应合成查尔酮，产物收率较为可观，达到64％-85％。

该方法缺陷在于原料成本过高。

如上所述，经典的查尔酮合成方法存在很多问题，如反应收率低、污染严重、原料和催化剂昂贵等，近年来基于人们对绿色化学的日益关注，查尔酮的绿色合成成为我们研究的重点，对绿色无污染无溶剂温和催化合成查尔酮提出了新要求。

[0003]离子液体，被称为绿色溶剂，具有很强的可设计性、非常好的溶解性和催化活性、可循环、不易挥发、蒸气压低，广泛应用于催化合成领域。

碱性离子液体是一种功能化离子液体，是指通过阴离子或者阳离子的功能化使其具有碱性中心，是目前绿色化学研究的重要方向之一。

碱性离子液体具有液体碱高密度的反应活性位和固体碱的不挥发性，而且比复合了无机酸的中性离子液体具有更好地稳定性，在催化反应及有机合成领域具有广泛的应用前景。

因此，基于碱性离子液体无溶剂催化合成查尔酮，可以避免额外溶剂和催化剂的使用，提高产物的收率，减少对环境的污染，是一种绿色合成查尔酮的新方法，具有重要的现实意义和广阔的发展前景。

发明内容
[0004]本发明的目的在于提供一种基于碱性离子液体无溶剂催化合成查尔酮的方法，该方法以苯乙酮和苯甲醛为原料，以碱性离子液体为催化剂，在无溶剂的温和条件下合成查尔酮。

所述合成路线为
[0005]
[0006]该方法是在室温条件下，将苯甲醛和苯乙酮以一定比例混合，加入碱性离子液体([Cation]OH)作为催化剂，制备得到查尔酮(及衍生物)，收率可以达到86.7％-96.7％。

本合成路线简单(一锅法)，条件温和(20℃-60℃)，反应时间较短(2-6h)，产物收率高，离子液体污染性小，避免使用溶剂和传统强碱催化剂对反应装置要求过高和对环境造成的污染，开发了查尔酮绿色催化制备的新过程。

[0007]所述碱性离子液体催化剂为[Bmim]OH及[Emim]OH。

[0008] 1.催化剂合成
[0009]所述方法中催化剂碱性离子液体为[Cation]OH。

在25mL三口烧瓶中，加入一定量溶剂和适量KOH，搅拌成悬浊液后，再加入适量的[Cation]Br，室温下剧烈搅拌，用体积比为1:1的二氯甲烷与甲醇的混合液为展开剂跟踪反应，待反应不再进行时停止。

以有机试剂为溶剂，反应后，抽滤除去白色固体KBr，滤液旋蒸除去溶剂，得到黄色粘稠液体，即[Cation] OH粗品。

用三乙胺碱性化的硅胶柱层析分离[Cation]OH粗品(洗脱液为适宜体积比的二氯甲烷和甲醇混合液)，除去副产物及未反应的原料，旋转蒸发除去溶剂，然后在一定温度下真空干燥。

[0010] 2.查尔酮合成
[0011]苯甲醛和苯乙酮以一定比例混合，加入碱性离子液体([Cation]OH)作为催化剂，制备得到查尔酮(及衍生物)，收率可以达到86.7％-96.7％。

本合成路线简便(一锅法)，条件温和(20℃-60℃)，反应时间较短(2-6h)。

[0012]所述的方法，苯乙酮和苯甲醛的摩尔比为0.5:1-5:1，苯甲醛过量时，会促进正反应的进行，缩短反应时间；苯乙酮过量时，苯乙酮自身容易发生聚合，导致收率较低。

[0013]所述的方法，催化剂[Cation]OH适宜用量为1wt.％-10wt.％，催化剂用量多，反应速度增加较为明显，反应产物查尔酮收率较高；但是催化剂增加到一定程度后，反应物收率增加不明显，为节约成本及提高分离效率，选择合适的催化剂用量。

[0014]所述的方法，反应体系适宜温度为20-60℃，反应条件温和，反应温度过低，反应速率慢，产物收率低；反应温度过高，容易发生副反应，包括其他副产物的产生，也包括苯乙酮的自聚合反应，造成变色。

[0015]所述的方法，反应的适宜时间为2-6h，反应时间太短，则反应不完全，产物收率低；反应时间太长，会导致副反应发生，且能耗大。

[0016]本发明的优点如下：
[0017] 1.所用催化剂为离子液体，具有蒸气压低、不易挥发，催化活性好、对反应设备腐蚀性低、容易分离、绿色环保等特点。

[0018] 2.该方法反应条件温和，反应温度低，反应装置简单。

[0019] 3.反应产物查尔酮(或衍生物)收率高，最高可达97.6％。

[0020] 4.该方法为典型羟醛缩合反应，反应物苯乙酮选择性高达80％-100％。

附图说明
[0021]图1反应装置图
[0022]图2反应机理图
具体实施方式
[0023]下面以具体的实施例对本发明进行说明，但本发明的应用不仅局限于实施例所列出的范围。

[0024]实施例1
[0025]碱性离子液体制备
[0026]在25mL三口烧瓶中，加入10mL溶剂和0.12g(2.2mol)的KOH，搅拌成悬浊液后，再加入0.43g(2mmol)的[Cation]Br，室温下剧烈搅拌，用体积比为1:1的二氯甲烷与甲醇的混合液为展开剂跟踪反应，待反应不再进行时停止。

以10mL有机试剂为溶剂，反应后，抽滤除去白色固体KBr，滤液旋蒸除去溶剂，得到黄色粘稠液体，即[Cation]OH粗品。

用三乙胺碱性化的硅胶柱层析分离[Cation]OH粗品(洗脱剂为二氯甲烷和甲醇体积比为2:1的混合液)，除去副产物及未反应的原料，旋转蒸发除去溶剂，在50℃下真空干燥。

[0027]实施例2
[0028]在25mL三口烧瓶中加入1.012g苯乙酮与0.4416g苯甲醛，加入正辛烷作为内标物，加入氢氧化1-乙基-3-甲基咪唑([Emim]OH)离子液体0.180g，将三口烧装上回流冷凝管，在磁力搅拌器上于30℃下搅拌反应4h，反应结束后取上层液体进行测试。

查尔酮产率87.4％，苯乙酮转化率100％。

[0029]实施例3
[0030]在25mL三口烧瓶中加入1.013g苯乙酮与2.691g苯甲醛，加入0.011g正辛烷作为内标物，加入氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]OH)离子液体0.183g，将三口烧装上回流冷凝管，在磁力搅拌器上于30℃下搅拌反应4h，反应结束后取上层液体进行测试。

查尔酮产率85.4％，苯乙酮转化率100％。

[0031]实施例4
[0032]在25mL三口烧瓶中加入1.047g苯乙酮与2.780g苯甲醛，加入0.104g正辛烷作为内标物，加入氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]OH)离子液体0.078g(1wt.％)，将三口烧装上回流冷凝管，在磁力搅拌器上于30℃下搅拌反应4h，反应结束后取上层液体进行测试。

查尔酮产率31.4％，苯乙酮转化率100％。

[0033]实施例5
[0034]在25mL三口烧瓶中加入1.025g苯乙酮与2.776g苯甲醛，加入0.102g正辛烷作为内标物，加入氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]OH)离子液体0.467g，将三口烧装上回流冷凝管，在磁力搅拌器上于30℃下搅拌4h，反应结束后取上层液体进行测试。

查尔酮产率86.7％，苯乙酮转化率100％。

[0035]实施例6
[0036]在25mL三口烧瓶中加入1.023g苯乙酮与2.693苯甲醛，加入0.104g正辛烷作为内标物，加入氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]OH)离子液体0.322g，将三口烧装上回流冷凝管，在磁力搅拌器上于30℃下搅拌反应3h，反应结束后取上层液体进行测试。

查尔酮产率69.4％，苯乙酮转化率100％。

[0037]实施例7
[0038]在25mL三口烧瓶中加入1.011g苯乙酮与2.691g苯甲醛，加入0.134g正辛烷作为内标物，加入氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]OH)离子液体0.263g，将三口烧装上回流冷凝
管，在磁力搅拌器上于30℃下搅拌反应5h，反应结束后取上层进行测试。

查尔酮产率86.7％，苯乙酮转化率100％。

[0039]实施例8
[0040]在25mL三口烧瓶中加入1.018g苯乙酮与2.701g苯甲醛，加入0.105g正辛烷作为内标物，加入氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]OH)离子液体0.261g，将三口烧装上回流冷凝管，在磁力搅拌器上于40℃下搅拌反应4h，反应结束后取上层液体进行测试。

查尔酮产率81.6％，苯乙酮转化率87.4％。

[0041]实施例9
[0042]在25mL三口烧瓶中加入1.011g苯甲醛与3.534g苯乙酮，加入1.011g正辛烷作为内标物，加入氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]OH)离子液体0.18g，将三口烧装上回流冷凝管，在磁力搅拌器上于30℃下搅拌反应4h，反应结束后取上层液体进行测试。

查尔酮产率77.2％，苯乙酮转化率99.9％。

[0043]实施例10
[0044]在25mL三口烧瓶中加入3.168g对氟苯甲醛与1.022g苯乙酮，加入0.103g正辛烷作为内标物，加入氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]OH)离子液体0.226g，将三口烧装上回流冷凝管，在磁力搅拌器上于30℃下搅拌反应4h，反应结束后取上层液体进行测试。

查尔酮衍生物产率96.7％。

[0045]实施例11
[0046]在25mL三口烧瓶中加入2.522g苯甲醛与1.070g4-氟苯乙酮，加入0.109g正辛烷作为内标物，加入氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]OH)离子液体0.267g，将三口烧装上回流冷凝管，在磁力搅拌器上于30℃下搅拌反应4h，反应结束后取上层液体进行测试，查尔酮衍生物产率92.1％。

[0047]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围。

图1
图2。