專利名稱：用于醇醛縮合的催化體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)合成領(lǐng)域和更精確地涉及以下進(jìn)一步定義的烯酮(I)的單步驟合成方法 該方法存在于催化的醇醛縮合，該縮合并不要求烯醇化物的預(yù)形成。催化體系也是本發(fā)明的目的。
背景技術(shù)：
由于一般情況下要求重要數(shù)量的強(qiáng)堿或經(jīng)常觀察到醛或最終烯酮的聚合，涉及“低反應(yīng)性”酮的交叉醇醛縮合，即，它需要強(qiáng)反應(yīng)條件以反應(yīng)，和/或“高反應(yīng)性”醛，即，即使采用弱反應(yīng)條件其經(jīng)受自縮合或聚合，是困難的方法。
在位阻環(huán)己基乙酮，“低反應(yīng)性”酮，和乙醛，“高反應(yīng)性”醛之間的現(xiàn)有交叉醇醛縮合方法的例子是描述于如下文獻(xiàn)的方法Ayyar等人，J.Chem.Soc.，Prekin Trans.I，1975，17，1727。然而，該方法需要使用化學(xué)計(jì)量數(shù)量的強(qiáng)堿如溴化N-甲基苯氨基鎂用于烯醇化物的形成。強(qiáng)堿如酰胺陰離子具有昂貴和難以操作的不方便之處，因此大量采用該堿的方法并不是此類型反應(yīng)的最好解決方案，對(duì)于工業(yè)目的更是這樣。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述問題，本發(fā)明涉及新的、單一步驟的醇醛縮合方法，該方法并不要求烯醇化物的預(yù)形成。該方法由包括金屬配合物和助組份的原始催化體系催化。
本發(fā)明的一個(gè)目的是一種如下通式(I)化合物的制備方法 其中波狀線指示C＝C雙鍵的立體化學(xué)結(jié)構(gòu)并不確定；R1表示氫原子或甲基；R2表示甲基或乙基或可能取代的飽和或不飽和偕二甲基C6環(huán)，條件是如果R1是氫原子，R2是含有至少兩個(gè)碳原子的基團(tuán)；或該R1和R2結(jié)合在一起形成可能取代的飽和或不飽和偕二甲基C6環(huán)，或飽和或不飽和C12環(huán)，該環(huán)包括羰基功能的碳原子和與R1鍵合的碳原子；和R3表示氫原子、C1-C4線性或支化烷基或烯基、線性或支化C9烷二烯基、或CH2R基團(tuán)，R是可能取代的飽和或不飽和偕二甲基C5環(huán)；其特征在于在催化體系存在下，將如下通式的起始酮 其中R1和R2具有通式(I)中相同的意義，與如下通式的醛反應(yīng)
其中R3具有通式(I)中相同的意義。
由R1，R2和R3表示的基團(tuán)的可能取代基是甲基、乙基、亞甲基和亞乙基。
在本發(fā)明的第一實(shí)施方案中，方法的目的在于在選自偕二甲基環(huán)己酮如2，2-二甲基環(huán)己酮、偕二甲基環(huán)己烯酮如4，4-二甲基-2-環(huán)己烯-1-酮和環(huán)十二烷酮的通式(II)的酮，和選自甲醛、乙醛、2-丙烯醛和2-丁烯醛的通式(III)的醛之間的醇醛縮合反應(yīng)，以獲得通式(I)的相應(yīng)烯酮。
在本發(fā)明的第二實(shí)施方案中，通式(II)的酮是甲乙酮。此實(shí)施方案的特定例子可以是在龍腦烯醛，即2，2，3-三甲基-3-環(huán)戊烯-1-乙醛，和甲乙酮之間的反應(yīng)。
在根據(jù)第二實(shí)施方案的方法中，通式(I)的烯酮以兩種異構(gòu)體即線性烯酮(R1＝H，R2＝Et)或支化烯酮(R1和R2＝Me)的混合物的形式獲得。在根據(jù)本實(shí)施方案的方法中，獲得的主要異構(gòu)體是支化烯酮，與涉及烯醇化物形成的傳統(tǒng)醇醛縮合反應(yīng)相反。
在本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施方案中，方法存在于根據(jù)方案1，在通式(IV)的酮和通式(V)的醛之間的反應(yīng)，以獲得通式(VI)的烯酮。
方案1 其中波狀線指示并不確定C＝C雙鍵的立體化學(xué)結(jié)構(gòu)并不確定和虛線指示單鍵或雙鍵；
R4和R5同時(shí)或獨(dú)立地表示氫原子或甲基、乙基、亞甲基或亞乙基；R6表示氫原子或甲基；和R7表示氫原子或C1-C4線性或支化烷基或烯基。
酮(IV)可以為異構(gòu)體的混合物，所述異構(gòu)體為具有相同碳主鏈但在不同位置具有一個(gè)或兩個(gè)碳-碳雙鍵的化合物，如如下物質(zhì)中至少兩種的混合物1-(2，6，6-三甲基-2-環(huán)己烯-1-基)-1-乙酮、1-(2，2-二甲基-6-亞甲基-1-環(huán)己基)-1-乙酮、1-(2，6，6-三甲基-1-環(huán)己烯-1-基)-1-乙酮和1-(2，6，6-三甲基-3-環(huán)己烯-1-基)-1-乙酮，或如下物質(zhì)中至少兩種的混合物1-(2，6，6-三甲基-1，3-環(huán)己二烯-1-基)-1-乙酮、1-(2，6，6-三甲基-1，4-環(huán)己二烯-1-基)-1-乙酮、1-(2，6，6-三甲基-2，4-環(huán)己二烯-1-基)-1-乙酮、1-(2，2-二甲基-6-亞甲基-3-環(huán)己烯-1-基)-1-乙酮和1-(6，6-二甲基-2-亞甲基-3-環(huán)己烯-1-基)-1-乙酮。
優(yōu)選地，R4表示甲基或亞甲基，R5表示氫或甲基或亞甲基，R6表示氫原子和R7表示甲基。
優(yōu)選的起始醛(V)是乙醛，和優(yōu)選的起始酮(IV)選自1-(2，6，6-三甲基-1-環(huán)己烯-1-基)-1-乙酮、1-(2，6，6-三甲基-2-環(huán)己烯-1-基)-1-乙酮、1-(2，6，6-三甲基-3-環(huán)己烯-1-基)-1-乙酮、1-(2，2，6-三甲基-3-環(huán)己烯-1-基)-1-乙酮、1-(2，2-二甲基-6-亞甲基-1-環(huán)己基)-1-乙酮、1-(2，6，6-三甲基-1，3-環(huán)己二烯-1-基)-1-乙酮、1-(2，5，6，6-四甲基-1-環(huán)己基)-1-乙酮和1-(2，2，6-三甲基-3-亞甲基-1-環(huán)己基)-1-乙酮。
如上所述，本發(fā)明的方法需要催化體系。該催化體系也是本發(fā)明的目的。“催化體系”指的是由金屬配合物和助組份組成的混合物。以亞化學(xué)計(jì)量，或催化數(shù)量使用金屬配合物，相對(duì)于起始醛或酮。
金屬配合物具有如下通式M(OR8)4-nXn(VII)其中M是選自Ti、Zr和Hf的四價(jià)金屬陽離子，R8表示C1-6線性或支化烷基，X表示鹵素如Cl或F原子，以及指數(shù)n表示1-3的整數(shù)。優(yōu)選，M表示Ti(IV)或Zr(IV)，R8表示線性或支化C1-4烷基，X表示Cl原子和指數(shù)n表示2或3。
通式(VII)金屬配合物的混合物的使用也是方便的，特別是如果催化劑在該方法中使用之前以不經(jīng)過純化的方式原位合成。
催化體系的助組份是包含1-10個(gè)碳原子的烷基或芳族羧酸酐、BF3或選自如下的無水鹽金屬陽離子的硫酸鹽、氯化物和溴化物，該金屬陽離子選自Li+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ni2+、Ca2+、Zn2+、Fe3+和Al3+。優(yōu)選地，助組份選自乙酸酐、丙酸酐或丁酸酐，BF3、無水Na2SO4或K2SO4和Mg2+、Fe3+或Zn2+的無水氯化物或溴化物。
兩種或三種助組合物的混合物的使用也是可能的。
相對(duì)于起始醛，有利地在過量即大于一摩爾當(dāng)量的起始酮存在下，進(jìn)行本發(fā)明的方法。
可以在大的濃度范圍內(nèi)將金屬配合物加入到反應(yīng)介質(zhì)中。作為非限制性例子，相對(duì)于起始醛(III)或(V)的摩爾數(shù)量，人們可引用0.001-0.20摩爾當(dāng)量的催化劑濃度。優(yōu)選地，金屬配合物濃度包含在0.01-0.15摩爾當(dāng)量之間。理所當(dāng)然的是催化劑的最優(yōu)濃度依賴于催化劑的本質(zhì)并依賴于所需的反應(yīng)時(shí)間。
可以在大的濃度范圍內(nèi)將助組份加入到反應(yīng)介質(zhì)中。作為非限制性例子，相對(duì)于起始醛(III)或(V)的摩爾數(shù)目，人們可引用0.05-1.2摩爾當(dāng)量的鹽濃度。優(yōu)選地，金屬配合物濃度包含在0.15-1摩爾當(dāng)量之間。然后，在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，鹽濃度包含在0.20-0.6摩爾當(dāng)量之間。理所當(dāng)然的是另外試劑的最優(yōu)濃度依賴于另外試劑的本質(zhì)。
本發(fā)明的方法可以在溶劑存在下或不存在下進(jìn)行，但在任何情況下它有利地在無水條件下進(jìn)行，其中“無水”在此表示水含量小于1wt％，優(yōu)選小于0.1％的溶劑。當(dāng)要求使用溶劑時(shí)，可以使用純?nèi)軇┗蛉軇┗旌衔?。該溶劑必須與反應(yīng)條件在化學(xué)上相容，即不干擾反應(yīng)，和不使催化劑失活，如弱或非配位溶劑。用于本發(fā)明方法的優(yōu)選溶劑的沸點(diǎn)高于60℃和溶劑選自醚、酯、芳族溶劑、和線性或支化或環(huán)狀烴。更優(yōu)選地，溶劑是甲苯或沸點(diǎn)高于80℃的醚或酯。
可以進(jìn)行本發(fā)明方法的溫度包含在60℃-140℃之間，優(yōu)選70℃-110℃之間。事實(shí)上本領(lǐng)域技術(shù)人員也能夠選擇反應(yīng)溫度為如下物質(zhì)熔點(diǎn)和沸點(diǎn)的函數(shù)起始和最終產(chǎn)物和/或可能的溶劑。
通過如下實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，溫度指示為攝氏度(℃)，采用360MHz機(jī)器在CDCl3中記錄NMR光譜數(shù)據(jù)，相對(duì)于作為標(biāo)準(zhǔn)物的TMS，化學(xué)位移δ指示為ppm，偶合常數(shù)J表達(dá)為Hz和所有的縮寫均有本領(lǐng)域通常的意義。
實(shí)施例1金屬催化劑溶液的制備根據(jù)描述于E.V.Vedejs等人，J.Org.Chem.，(1988)，53，1593的方法，獲得包含ZrCl3(OPr)配合物的催化溶液。改變數(shù)量以獲得濃度為1.2毫摩爾金屬/克催化溶液的催化溶液。
根據(jù)描述于E.V.Vedejs等人，J.Org.Chem.，(1988)，53，1593的方法，但使用等摩爾量的ZrCl4和Zr(OPr)4獲得包含ZrCl2(OPr)2配合物的催化溶液。改變數(shù)量以獲得濃度為1.2毫摩爾金屬/克催化溶液的催化溶液。
根據(jù)描述于E.V.Vedej s等人，J.Org.Chem.，(1988)，53，1593的方法，但使用等摩爾量的TiCl4和Ti(OiPr)4配合物作為起始物料，獲得包含TiCl3(Oipr)配合物的催化溶液。改變數(shù)量以獲得濃度為1.3毫摩爾金屬/克催化溶液的催化溶液。
使用所有的獲得溶液而不進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
1-(2，6，6-三甲基-3-環(huán)己烯-1-基)-2-丁烯-1-酮制備的通用方法 1-(2，6，6-三甲基-3-環(huán)己烯-1-基)-2-乙酮1-(2，6，6-三甲基-3-環(huán)己烯-1-基)-2-丁烯-1-酮Mw＝166Mw＝192在250ml燒瓶中，加入30g(0.18摩爾)的1-(2，6，6-三甲基-3-環(huán)己烯-1-基)-2-乙酮(94％純度)，12.0g乙酸丁酯，以上制備的根據(jù)表1的等分試樣的催化溶液和根據(jù)表1數(shù)量的助組份。將獲得的混合物在100℃下攪拌。向該混合物中，在3小時(shí)內(nèi)，在液體表面下引入在10g乙酸丁酯中稀釋的4.0g(0.09摩爾)乙醛。在引入的完成之后，將反應(yīng)冷卻到35℃。向冷卻的反應(yīng)介質(zhì)中加入10g乙酸和然后加入40ml水。在攪拌幾分鐘之后，除去水相和通過采用25g的20％碳酸鉀水溶液洗滌有機(jī)相而中和有機(jī)相。
最后，通過蒸餾在130-140℃下在環(huán)境壓力下除去乙酸丁酯，和通過在“Vigreux”柱上的蒸餾精制這樣獲得的粗產(chǎn)物以回收未反應(yīng)的起始酮和最終的1-(2，6，6-三甲基-3-環(huán)己烯-1-基)-2-丁烯-1-酮。產(chǎn)物呈現(xiàn)描述于文獻(xiàn)的分析特征(即如在US4,211,242中)。
表1反應(yīng)條件和收率

m.e.相對(duì)于乙醛的摩爾當(dāng)量AcOAc乙酸酐；OiPrOCH(CH3)2；OPrOCH2CH2CH3收率是基于乙醛。
實(shí)施例2在不同底物之間醇醛縮合的通用方法在典型的方法中，將助組份和催化劑(制備和溶液體積摩爾濃度參見實(shí)施例1)加入到包含酮和溶劑的燒瓶中，然后劇烈攪拌和加熱。在3-5小時(shí)內(nèi)在液體表面下加入醛(1eq.)(純凈的或在溶液中)。其后，將反應(yīng)混合物冷卻到30℃和在攪拌下加入稀釋的乙酸(在水中10％)。在15分鐘之后，除去水相和通過采用稀釋的碳酸鈉(在水中20％)洗滌而中和有機(jī)相。
將有機(jī)產(chǎn)物在真空下濃縮和通過在“Vigreux”柱上的蒸餾精制獲得的粗產(chǎn)物以回收未反應(yīng)的起始酮和相應(yīng)產(chǎn)物。
所有精確的試驗(yàn)條件以及產(chǎn)物的最終收率總結(jié)于表2。產(chǎn)物呈現(xiàn)描述于文獻(xiàn)的分析特征。
表2反應(yīng)條件和收率
％w/w重量百分比e.q.＝e.q.相對(duì)于醛的摩爾當(dāng)量配合物/等分試樣＝金屬配合物/以e.q.計(jì)的催化溶液等分試樣T/加入時(shí)間＝反應(yīng)溫度/醛加入時(shí)間溶劑/等分試樣＝溶劑類型/數(shù)量，以相對(duì)于醛的wt％計(jì)收率是基于醛。
*起始酮是如下物質(zhì)至少兩種的混合物1-(2，6，6-三甲基-1，3-環(huán)己二烯-1-基)-1-乙酮、1-(2，6，6-三甲基-1，4-環(huán)己二烯-1-基)-1-乙酮、1-(2，6，6-三甲基-2，4-環(huán)己二烯-1-基)-1-乙酮、1-(2，2-二甲基-6-亞甲基-3-環(huán)己烯-1-基)-1-乙酮和1-(6，6-二甲基-2-亞甲基-3-環(huán)己烯-1-基)-1-乙酮。
權(quán)利要求
1.一種如下通式化合物的制備方法 其中波狀線指示C＝C雙鍵的立體化學(xué)結(jié)構(gòu)并不確定；R1表示氫原子或甲基；R2表示甲基或乙基或可能取代的飽和或不飽和偕二甲基C6環(huán)，條件是如果R1是氫原子，R2是含有至少兩個(gè)碳原子的基團(tuán)；或該R1和R2結(jié)合在一起形成可能取代的飽和或不飽和偕二甲基C6環(huán)，或飽和或不飽和C12環(huán)，該環(huán)包括羰基功能的碳原子和與R1鍵合的碳原子；和R3表示氫原子、C1-C4線性或支化烷基或烯基、線性或支化C9烷二烯基、或CH2R基團(tuán)，R是可能取代的飽和或不飽和偕二甲基C5環(huán)；其特征在于在如下通式的金屬配合物和助組份存在下M(OR8)4-nXn(VII)其中M是選自Ti、Zr和Hf的四價(jià)金屬陽離子，R8表示C1-6線性或支化烷基，X表示鹵素如Cl或F原子，以及指數(shù)n表示1-3的整數(shù)；助組份是包含1-10個(gè)碳原子的烷基或芳族羧酸酐、BF3或選自如下的無水鹽金屬陽離子的硫酸鹽、氯化物和溴化物，該金屬陽離子選自Li+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ni2+、Ca2+、Zn2+、Fe3+和Al3+，將如下通式的起始酮 其中R1和R2具有通式(I)中相同的意義，與如下通式的醛反應(yīng) 其中R3具有通式(I)中相同的意義。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于通式(II)的酮選自偕二甲基環(huán)己酮、偕二甲基環(huán)己烯酮和環(huán)十二烷酮，通式(III)的醛選自甲醛、乙醛、2-丙烯醛和2-丁烯醛。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于通式(II)的酮是甲乙酮，通式(III)的醛是2，2，3-三甲基-3-環(huán)戊烯-1-乙醛。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于烯酮具有如下通式 其中波狀線指示C＝C雙鍵的立體化學(xué)結(jié)構(gòu)并不確定和虛線指示單鍵或雙鍵；R4和R5同時(shí)或獨(dú)立地表示氫原子或甲基、乙基、亞甲基或亞乙基；R6表示氫原子或甲基；和R7表示氫原子或C1-C4線性或支化烷基或烯基；所述酮具有如下通式 其中R1和R2具有通式(VI)中相同的意義，和所述醛具有如下通式 其中R4具有通式(VI)中相同的意義。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于R4表示甲基或亞甲基，R5表示氫或甲基或亞甲基，R6表示氫原子和R7表示甲基。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于起始醛(V)是乙醛和所述酮(IV)選自1-(2，6，6-三甲基-1-環(huán)己烯-1-基)-1-乙酮、1-(2，6，6-三甲基-2-環(huán)己烯-1-基)-1-乙酮、1-(2，6，6-三甲基-3-環(huán)己烯-1-基)-1-乙酮、1-(2，2，6-三甲基-3-環(huán)己烯-1-基)-1-乙酮、1-(2，2-二甲基-6-亞甲基-1-環(huán)己基)-1-乙酮、1-(2，6，6-三甲基-1，3-環(huán)己二烯-1-基)-1-乙酮、1-(2，5，6，6-四甲基-1-環(huán)己基)-1-乙酮和1-(2，2，6-三甲基-3-亞甲基-1-環(huán)己基)-1-乙酮。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于起始酮(IV)為異構(gòu)體混合物的形式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的方法，其特征在于M表示Ti(IV)或Zr(IV)，R8表示線性或支化C1-4烷基，X表示Cl原子和指數(shù)n表示2或3。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的方法，其特征在于助組份選自乙酸酐、丙酸酐或丁酸酐，BF3、無水Na2SO4或K2SO4和Mg2+、Fe3+或Zn2+的無水氯化物或溴化物。
10.由如下通式的金屬配合物和助組份組成的催化體系M(OR8)4-nXn(VII)其中M是選自Ti、Zr和Hf的四價(jià)金屬陽離子，R8表示C1-6線性或支化烷基，X表示鹵素如Cl或F原子，以及指數(shù)n表示1-3的整數(shù)；助組份是包含1-10個(gè)碳原子的烷基或芳族羧酸酐、BF3或選自如下的無水鹽金屬陽離子的硫酸鹽、氯化物和溴化物，該金屬陽離子選自Li+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ni2+、Ca2+、Zn2+和Fe3+。
全文摘要
本發(fā)明涉及在新穎催化體系存在下，通過酮，如偕二甲基環(huán)己基乙酮或偕二甲基環(huán)己基乙酮衍生物，與醛的醇醛縮合，通過單一步驟制備烯酮而沒有烯醇化物預(yù)形成的方法。該催化體系由金屬配合物，如[(Cl)
文檔編號(hào)B01J31/00GK1509266SQ02810176
公開日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2002年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月22日
發(fā)明者丹尼斯·雅各比, 丹尼斯 雅各比 申請(qǐng)人:弗門尼舍有限公司