芳香酮类化合物的合成研究进展

第39卷第3期2009年6月

精细化工中间体

FINE CHEMICAL INTERMEDIATES

Vol.39No.3June 2009

基金项目：国家自然科学基金资助项目（20806018），河北省自然科学基金资助项目（B2007000156）。作者简介：白国义（1975-），男，河北沧州人，教授，博士，主要从事精细化工和催化领域的研究。（E-mail ：baiguoyi@ ）

收稿日期：2009-05-19

芳香酮类化合物的合成研究进展

白国义，窦海洋，李新娟，樊欣欣

（河北大学化学与环境科学学院，河北保定071002）摘

要：介绍了由芳香族化合物的Friedel-Crafts 酰基化反应和芳香醇的氧化脱氢反应等合成芳香酮类化合物的研究进展，比较了各种方法的优缺点，指出以固体酸为催化剂的Friedel-Crafts 酰基化反应和以双氧水或氧为氧化剂的芳香醇的氧化反应是今后芳香酮类化合物合成的发展方向。关键词：芳香酮；Friedel-Crafts 酰基化反应；固体酸；芳香醇；氧化中图分类号：TQ244.2

文献标识码：A

文章编号：1009-9212（2009）03-0001-06

Progress on the Synthesis of Aromatic Ketones BAI Guo-yi ，DOU Hai-yang ，LI Xin-juan ，FAN Xin-xin

（College of Chemistry and Environmental Science ，Hebei University ，Baoding 071002，China ）

Abstract ：Synthesis of aromatic ketones from aromatic compounds via Friedel-Crafts acylation or from aromatic alcohols via oxidation or dehydrogenation are reviewed.Solid acids are the main catalysts for the Friedel-Crafts reactions.Hydrogen peroxide or oxygen are prospective oxidants for the conversion of aromatic alcohols.Key words ：aromatic ketone;Friedel-Crafts acylation;solid acid;aromatic alcohols;oxidation

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综述与专论

1

前言众所周知，芳香酮类化合物作为重要的化工

产品及中间体，在医药、农药、染料等领域有着广泛的应用。例如，2-酰基-6-甲氧基萘是制备消炎镇痛药萘普生的重要中间体［1］；4，4′-二氟二苯甲酮主要用于合成新型强效脑血管扩张药物“氟苯桂嗪”及治疗老年神经性痴呆症药物“都可喜”等药物；多羟基二苯甲酮广泛应用于塑料、树脂、涂料、合成橡胶、感光材料及化妆品行业［2］。

根据文献报道，芳香族化合物的Friedel-Crafts 酰基化（F-C 酰基化反应）［3~5］和芳香醇的氧化脱氢是目前芳香酮类化合物的主要合成方法。其中，

F-C 酰基化反应通常以酰氯、酸酐、羧酸作为酰基

化试剂，而催化剂的选择是此类反应的核心问题，文献报道的催化剂包括传统的Lewis 酸催化剂、质子酸催化剂和固体酸催化剂等。芳香醇的氧化脱

氢是制备芳香酮的另一个重要合成方法［6~8］，这类反应传统上采用铬盐［9］、高锰酸盐［10］、Pd 基催化剂等［11］，而这些催化体系经常需要一种或是多种相对昂贵的金属，同时会产生大量的金属废弃物。随着人们环保意识的日益增强，发展绿色、经济、高效的催化剂体系已成为当前发展的趋势，而以空气、双氧水或氧为氧源，同时将反应转移到离子液体、超临界二氧化碳、水相条件下进行，已成此领域的研究热点之一。

2Friedel-Crafts 酰基化反应

2.1

传统的Lewis 酸催化剂

传统的Lewis 酸催化剂包括无水氯化铝、无水

氯化锌、无水三氯化铁、无水四氯化锡等，催化剂的作用是增强酰基碳原子上的正电荷，提高进攻试剂的亲电反应能力。此类催化剂作用下的F-C 酰基化反应工艺具有酰化产物收率高、反应条件

温和、廉价易得等优点、到目前为止，无水氯化铝仍然是工业上经F-C酰基化反应制备芳香酮类化合物的主要催化剂。

Pivsa-Art等［12］分别以氯化铝、氯化锰等金属氯化物为催化剂对2-甲氧基萘与酰氯的F-C酰基化反应进行了研究，结果发现以氯化铝作为催化剂时，α位取代产物的选择性较差；而以氯化锰作为催化剂时，其选择性和收率均很高，在50℃条件下反应，α位取代产物的收率达到了99%。王秀兰等［13］以无水氯化铝为催化剂，对高度钝化的间二氟苯的F-C酰基化反应进行了研究，并通过正交实验得到了反应的优化条件，当n（间二氟苯）∶n（无水氯化铝）∶n（氯乙酰氯）=1∶1∶1.3、反应时间4.3h、反应温度50~55℃时，2-氯-2′，4′-二氟苯乙酮的收率可达90%以上。黄向红［14］探讨了对硝基苯甲酰氯和氯苯在无水氯化铝催化作用下，生成4-硝基-4′-氯二苯甲酮的F-C酰基化反应，通过实验条件的优化，当n（对硝基苯甲酰氯）∶n （氯苯）∶n（无水氯化铝）=1.0∶2.0∶1.3、反应温度70℃、反应时间1.5h时，4-硝基-4′-氯二苯甲酮的收率为84.3%。

虽然Lewis酸催化剂催化的F-C酰基化反应收率普遍较高，但此类催化剂存在着以下缺点：遇水易分解、自身有腐蚀性、不易回收使用、后处理困难、不符合可持续发展的要求等。因此，对该类催化剂进行改进已成为当前科研的热点之一，并取得了一定的进展。例如，Deshmukh等［15］将无水氯化铝负载于苯乙烯和二乙烯基苯共聚物后，提高了其对水的稳定性，以二硫化碳作溶剂催化乙酰氯酰化甲苯时，得到的甲苯邻位酰化产物比例高，且当苯乙烯的交联度为20%时，甲苯的邻位酰化产物的比例也随之增大，其选择性达到61.8%，而当以二氯甲烷作溶剂时，此反应不发生，同时反应后的催化剂可在盐酸中活化后，重复使用3次以上，其活性与新鲜的催化剂相同。此外，Clark等［16］将无水氯化铝负载在沸石、粘土等载体上，研究了它们对F-C酰基化反应的活性及选择性的影响，结果表明负载后的催化剂的活性及选择性都优于未经负载的催化剂。

2.2固体酸催化剂

固体酸催化剂因与反应物处于不同相，可回收并重复使用，且不存在设备腐蚀和环境污染等问题，被称为绿色催化剂。目前，所报道的用于F-C酰基化反应的固体酸催化剂主要有沸石分子筛、固体超强酸、固体杂多酸、金属氧化物、大孔树脂等［17~23］，现分别介绍如下。

2.2.1沸石分子筛

沸石分子筛具有很宽的可调节酸中心和酸强度、选择性好、活性高、可回收再生、不污染环境等诸多优点。沸石分子筛的种类很多，在众多沸石分子筛中又以H-β沸石分子筛的运用最为广泛，人们已成功地合成了一系列不同尺寸和结构的沸石分子筛催化剂用于F-C酰基化反应。

Chiche等［24］最早使用Ce3+交换的Y型沸石分子筛催化甲苯与脂肪酸的酰化反应，发现随着脂肪酸碳链的增加，产物的收率明显增加，最高可达到96%。Rohan等［19］以H-β沸石分子筛为催化剂，对苯甲醚与乙酸酐的F-C酰基化反应进行了研究，目标产物对甲氧基苯乙酮的选择性大于98%，并指出对甲氧苯乙酮在H-β沸石分子筛催化剂表面的吸附和对H-β沸石分子筛孔道的堵塞是到导致催化剂失活的主要原因。Guidotti等［20］以H-β沸石分子筛为催化剂系统地研究了各种芳环化合物与乙酸酐F-C酰基化反应，重点考察了取代基对F-C酰基化反应的影响，其活性顺序为：苯甲醚>2-甲氧基萘>邻二甲苯≈甲苯>2-甲基萘>氟苯，例如，苯甲醚做反应底物时，乙酸酐的转化率达到了95%；而氟苯做反应底物时，乙酸酐的转化率只有1%。Sheemol等［21］发现在甲苯的F-C酰基化反应中，La改性的H-β沸石分子筛催化剂比未改性的催化剂具有更高的反应活性，在n（甲苯）∶n （乙酸酐）=1∶2，La-β沸石分子筛催化剂0.25g，反应温度135℃条件下反应6h，苯甲醚转化率为66%，对位产物的选择性达到了100%。此外，Zhao等［22］研究了使用乙酸酐为酰基化试剂在不同酸改性的H-β沸石分子筛催化作用下对苯甲醚进行F-C酰基化反应，取得了不错的结果，其中盐酸改性的H-β沸石分子筛催化剂具有较高的稳定性，在重复使用3次后，苯甲醚的转化率仅降低了5%。Winé课题组［25］采用水热合成法得到了负载型H-β／SiC沸石分子筛催化剂，并在固定床中对苯甲醚与苯甲酰氯的F-C酰基化反应进行了研究，结果表明，H-β／SiC沸石分子筛和未负载的H-β沸石分子筛相比，催化剂的稳定性显著提高，在

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