基于F-C 反应合成多种二乙酰基单体

曾梦婷，黎 明

（湖北大学化学化工学院，湖北 武汉 430062）

F-C 反应是经典的化学反应之一[1]。法国有机化学家、矿物学家Charles Friedel，和美国化学家James Crafts 于1877 年发现并建立了被称为Friedel-Crafts烷基化（F-CA）的化学过程。最初，Crafts 用氯化铝、酰氯和苯制备了酰基苯[2]。这个反应不仅是Lewis 酸在有机合成中的典型应用之一，而且是Lewis 酸催化反应的特殊类型的C-C 键形成的第一个例子[3]。如今，这种反应以其发明者的名字命名为Friedel-Crafts 烷基化（F-CA）；它是芳烃和杂芳烃的烷基化方法。这些反应在有机化学中属于芳香族亲电取代反应。反应机理包括形成亲电中间体，然后与芳香环反应形成具有取代基的新芳香化合物。

F-C 酰基化反应将一个酰基附着在一个芳香环上。在第一步中，Lewis 酸催化剂，例如氯化铝，和酰基卤化物形成配合物。然后酰基卤化物失去一个卤化物离子，形成一个通过共振稳定的酰基离子（RCO+）。酰基离子对芳香环进行亲电攻击，形成中间体，导致芳烃的芳香性暂时丧失。然后中间配合物去质子，恢复了环的芳香性。这个质子结合了一个氯离子（从复杂的Lewis 酸），形成一个盐酸分子。氯化铝催化剂再生。并得到了所需的酰基苯产物。

本文运用F-C 酰基化反应合成三种单体。如图1，在酰基化催化剂存在的条件下，二苯基化合物和乙酰氯发生F-C 酰基化反应，生成二乙酰基单体，其反应式如下：

上述文献中使用的原料单体M-1 为1，2-二苯乙烷，本文以此反应为模板，变换二苯基单体。将其变为1，3-二苯丙烷（M-2），2，3-二甲2，3-二苯基丁烷（M-3），以M-2、M-3 单体合成相应的二乙酰基单体M-B、M-C。探究其反应可行性和产率。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

1，2-二苯乙烷，99%，九鼎化学；乙酰氯，99%，阿拉丁试剂；无水氯化铝，AR，阿拉丁试剂；二氯甲烷，AR，国药试剂；盐酸，AR，国药试剂；无水乙醇，AR，国药试剂；1，3-二苯丙烷，99%，Bidepharm；2，3-二甲2，3-二苯基丁烷，95%，Bidepharm。

Bruker Avanve NEO 400 MHz 核磁共振波谱仪；Nicolet Is10 红外光谱仪；DFY-5/-40 ℃低温恒温浴；RE-2000B 旋转蒸发器；PTX-FA210S 分析天平；TG16高速离心机；DZ-1BCIV 数显真空干燥箱；KQ-300E数控超声波清洗机。

1.2 合成

1.2.1 M-A 的合成

反应在50 mL圆底烧瓶中进行，在10 mL二氯甲烷和2.7 g（20 mmol）无水氯化铝的混合物中，在0 ℃搅拌下逐渐加入1.54 mL（21.6 mmol）的乙酰氯，将1.46 g（8 mmol）1，2-二苯乙烷溶于5 mL 二氯甲烷溶液中，缓慢滴加到上述混合物中。将反应混合物在30～40 ℃下搅拌2 h，反应完自然冷却后，用900 g 碎冰、2 L 蒸馏水和1.2 L 20%盐酸的混合物洗涤产物M-A，得到沉淀，过滤，在60～70 ℃干燥，得到白色粉末M-A。产率为99%。1HNMR（400 MHz，CDCl3）δ：7.87（d，J=8 Hz，4H），7.23（d，J=8 Hz，4H），3.00（s，4H），2.58（s，6H）；FT-IR ν/cm-1（KBr）167 7，160 1，156 7，145 1，142 9，141 0，136 0，130 3，120 6，118 3，109 8，101 5，954，857，831，677，597，570，510.

1.2.2 M-B 的合成

反应在50 mL 圆底烧瓶中进行，在10 mL 二氯甲烷和2.7 g（20 mmol）无水氯化铝的混合物中，在0 ℃搅拌下逐渐加入1.54 mL（21.6 mmol）的乙酰氯，将1.57 g（8 mmol）1，3-二苯丙烷溶于5 mL 二氯甲烷溶液中，缓慢滴加到上述混合物中。将反应混合物在30～40 ℃下搅拌2 h，反应完自然冷却后，用900 g 碎冰、2 L 蒸馏水和1.2L 20%盐酸的混合物洗涤产物M-B，得到沉淀，过滤，在60～70℃干燥，得到淡黄色粉末M-B。产率：98%。1H NMR（400 MHz,DMSO-d6）δ：7.87（d，J=8 Hz，4H），7.26（d，J=8 Hz，4H），2.70（t，J=8 Hz，4H），2.58（s，6H），1.99（m，4H）;FT-IR ν/cm-1（KBr）167 4，160 4，156 8，143 9，141 3，136 0，126 8，120 7，118 3，956，852，836，815，770，690，668，601，594，584，572，526，498.

1.2.3 M-C 的合成

反应在50 mL圆底烧瓶中进行，在10 mL二氯甲烷和2.7 g（20 mmol）无水氯化铝的混合物中，在0 ℃搅拌下逐渐加入1.54 mL（21.6 mmol）的乙酰氯，将1.91 g（8 mmol）2，3-二甲基-2，3-二苯基丁烷溶于5 mL 二氯甲烷溶液中，缓慢滴加到上述混合物中。将反应混合物在30～40 ℃下搅拌2 h，反应完自然冷却后，用900 g 碎冰、2 L 蒸馏水和1.2L 20%盐酸的混合物洗涤产物M-C，得到沉淀，过滤，在60～70 ℃干燥，得到白色粉末M-C。产率：98%。1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ:7.88（d，J=8 Hz，4H），7.13（d，J=8 Hz，4H），2.59（s，6H），1.34（s，12H）。FT-IR ν/cm-1（KBr）168 1，164 3，160 0，156 3，148 0，146 0，142 2，140 4，137 4，136 8，135 2，127 2，121 4，119 2，113 8，109 1，107 0，102 2，101 0，960，842，657，601，577.

2 结果与讨论

为了确定单体结构，将M-A 溶于氘代氯仿溶剂中进行核磁测试（1H-NMR、13C-NMR）。如图2-1，氢谱中7.88、7.86 ppm的双峰是苯环上靠近乙酰基处的氢，7.24、7.22 ppm的双峰是苯环上接近脂肪链处的氢，3.00 ppm单峰是脂肪链上的氢，2.58 ppm单峰处的氢归属于甲基，对应目标单体的积分比例正确。图2中基线平整，反应产率极高，杂质含量少。如图2-2，碳谱中197.87 ppm和26.60 ppm的单峰分别对应新官能团上的羰基碳和甲基碳。碳谱与氢谱相呼应，正确对应单体结构，证明了傅克酰基化反应的成功。

图2 核磁测试结果

将M-B 溶于氘代DMSO 溶剂中进行核磁测试。如图2-3，7.90、7.88 ppm的双峰是苯环上靠近乙酰基处的氢，7.27、7.25 ppm的双峰是苯环上接近脂肪链处的氢，7.72、7.70、7.69 ppm处的三重峰是脂肪链上靠近苯环的氢，2.58 ppm处的单峰归属于乙酰基上的氢，1.89 ppm处的五重峰归属于脂肪链中心的氢。对应目标单体的积分比例正确。

将M-C 溶于氘代氯仿溶剂中进行核磁测试。如图2-4，7.79、7.77 ppm的双峰是苯环上靠近乙酰基处的氢，7.14、7.12 ppm的双峰是苯环上接近脂肪链处的氢，2.56 ppm处的单峰归属于乙酰基上的氢，1.44 ppm处的单峰归属于脂肪链上甲基的氢。对应目标单体的积分比例正确。

1，2-二苯乙烷和M-A的溴化钾压片样品的FT-IR光谱如图3 所示，在图3 中可以看到，1 677 cm-1处出现了强烈的羰基吸收峰，同时代表苯环单取代的750 cm-1吸收峰消失，苯环对位取代的832 cm-1吸收峰出现，表明傅克酰基化反应和目标单体的合成成功。1，3-二苯丙烷和M-B 的溴化钾压片样品的FT-IR 光谱如图3 所示，在图3 中可以看到，1 674 cm-1处出现了强烈的羰基吸收峰，同时代表苯环单取代的698cm-1、744cm-1吸收峰消失，苯环对位取代的815 cm-1吸收峰出现，表明傅克酰基化反应和目标单体的合成成功。2，3-二甲基-2，3-二苯基丁烷和M-C 的溴化钾压片样品的FT-IR 光谱如图2 所示，在图2 中可以看到，1 681 cm-1处出现了强烈的羰基吸收峰，同时代表苯环单取代的702、731 cm-1吸收峰消失，表明傅克酰基化反应和目标单体的合成成功。

图3 M-A、M-B、M-C 与其相应单体的红外光谱

M-A 单体分子式为C18H18O2，精确相对分子质量为266.13，根据质谱图和分析，实测（M+H）+相对分子质量为267.137 85，（M+Na）+相对分子质量为289.121 59和理论值（M+H）+相对分子质量为267.137 96，（M+Na）+相对分子质量为289.119 9 很接近，谱图合理，反应合成成功。

3 结论

本文基于F-C 酰基化反应，在酰基化催化剂存在的条件下，二苯基化合物和乙酰氯发生反应，生成二乙酰基单体，合成了3 种单体。本方法反应条件温和，步骤简单，产率极高。反应产物经简单洗涤可达到高纯度。通过核磁、红外等表征手段确定了产物的结构，与目标产物一致。