Page 239 - 《精细化工》2023年第1期

第 1 期 赵国栋，等: 以丙酮氰醇为氰源高效制备 β-氰基酮 ·231·

以内）且产率较高（85%~98%）。当苯环上连有溴、 添加 250%的丙酮氰醇，以 V(DMF)∶V(H 2 O)=4∶1
氯、硝基等吸电子基时也能以较好的产率得到目标 的混合液为溶剂，反应温度为 60 ℃。在最优条件
产物（序号 4~9、16）。而当苯环间位有取代基时， 下，β-氰基酮的最高收率为 98%。对底物的适用性
产率稍低，为 85%（序号 8、16）。当芳香环为萘环 进行了扩展，16 种苯环上有取代基的芳香烯酮均能
时，反应速率有所下降，但产率也令人满意（序号 以较高的收率得到相应的 β-氰基酮。本研究底物适
14、15）。 用性好、操作简单、成本低廉、收率稳定，为 β-氰
2.3 反应机理 基酮的制备提供了一种新方法。在反应放大后依然
查尔酮及其衍生物与丙酮氰醇在 LiOH•H 2 O 碱 能保持稳定的区域选择性和较高的产率，具有广阔
性作用下发生的共轭氰化反应机理如图 1 所示。 的工业化应用前景。

参考文献：
[1] YANG X, ZHOU X, LIN L L, et al. Highly enantioselective direct
Michael addition of nitroalkanes to nitroolefins catalyzed by La(OTf) 3/N,
N’-dioxide complexes[J]. Angewandte Chemie International Edition,
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[2] RAMSSH S, LALITHA A. Scandium(Ⅲ) triflate catalyzed 1,4-
addition of cyano group to enones using tetraethylammonium

cyanide as the cyanide source[J]. Acta Chimica Slovenica, 2013,
图 1 反应机理 60(3): 689-694.
Fig. 1 Reaction mechanism [3] ZENG X F, JI S J, SHEN S S. Conjugate addition of indoles to α,
β-unsaturated ketones (chalcones) catalyzed by KHSO 4 under
ultrasonic conditions[J]. Chinese Journal of Chemistry, 2007, 25(12):
在 DMF 和 H 2 O 混合溶剂中，LiOH•H 2 O 提供碱 1777-1780.
–
–
性条件使得丙酮氰醇解离出 CN ，CN 与 LiOH•H 2 O [4] BAEZA A, NAJERA C, RETAMOSA M, et al. Solvent-free
synthesis of cyanohydrin derivatives catalysed by triethylamine[J].
+
–
中的 Li 形成 LiCN。游离的 CN 进攻芳基酮 4 号位 Journal of Cheminformatics, 2005, (16): 2787-2797.
上的碳原子，发生电子转移，羰基氧原子夺取一个 [5] SIWICKA A, CUPERLY D, TEDESCHI L, et al. Total synthesis of
the tricyclic skeleton of the natural celastraceae sesquiterpenoids and
质子生成烯醇式中间体，而后烯醇式中间体通过互 related synthetic analogs[J]. Tetrahedron, 2007, 63(26): 5903-5917.
变异构成酮式，即生成 1,4-加成产物 β-氰基酮。 [6] SIWICKA A, CUPERLY A, TEDESCHI B, et al. A model study for
the total synthesis of (±)-scopadulin: Stereoselective construction of
2.4 放大反应 the A/B ring system with desired functionalities[J]. Tetrahedron,
在上述实验条件的基础上，将原料查尔酮的投 2001, 57(1): 127-134.
[7] MANDER L, THOMSON R. Total synthesis of sordaricin[J]. The
料量放大 100 倍，即原料查尔酮 10 g (48 mmol)、 Journal of Organic Chemistry, 2005, 70(5): 1654-1670.
[8] MURATAKE H, NATSUME M. Synthetic study of hetisine-type
10.6 mL 丙酮氰醇 (120 mmol)、碱 LiOH•H 2 O 3.19 g aconite alkaloids. Part 1: Preparation of tetracyclic intermediate
(76 mmol)、溶剂 DMF 400 mL、H 2 O 100 mL，实验 containing the C14-C20 bond[J]. Tetrahedron, 2006, 62(29): 7056-
7070.
步骤如 1.2.2 节所示，60 ℃下搅拌，采用 V(EA)∶ [9] RAHMAN S, OHNO H, MEAZAKI N, et al. Efficient one-step
V(PE)=5∶1 混合液为展开剂通过薄层色谱监控反 conversion of primary aliphatic amines into primary alcohols:
Application to a model study for the total synthesis of (±)-
应，5 h 后反应结束，向体系中加入大量的水，即有 scopadulin[J]. Organic Letters, 2000, 2(18): 2893-2895.
白色固体析出，经抽滤、洗涤、纯化后得产物Ⅳa， [10] YANG J Y, SHEN Y B, CHEN F X. Highly efficient Cs 2CO 3-
catalyzed 1,4-addition of Me 3SiCN to enones with water as the
经过 3 次平行实验得到的目标产物产量分别为 additive[J]. Synthesis, 2010,(8): 1325-1333.
[11] GUO S H, MI X L. Tetraarylphosphonium inner-salts (TAPIS) as
11.12、11.16、11.08 g，放大实验平均产率可达 both Lewis base catalyst and phase tag[J]. Tetrahedron Letters, 2017,
1
98.5%，经 HNMR 和 IR 验证产物与标准产物吻合， 58(30): 2881-2884.
[12] LIDA H, MOROMIZATO T, HAMANA H, et al. An efficient
证明该方法同样适合大规模制备 β-氰基酮，为工业 conjugate hydrocyanation of chalcones and related enones with
上丙酮氰醇的综合利用以及大规模制备 β-氰基酮提 TMSCN under solvent- and additive-free microwave conditions[J].
Tetrahedron Letters, 2007, 48(11): 2037-2039.
供了切实可行的方法。 [13] LI Z, YIN J J. Conjugate hydrocyanation of chalcone derivatives
using ethyl cyanoacetate as an organic cyanide source[J]. Chinese
Journal of Chemistry, 2017, 35(7): 6.
3 结论 [14] LI Z, LIU C H, ZHANG Y P, et al. Conjugate hydrocyanation of
aromatic enones using potassium hexacyanoferrate(Ⅱ) as an eco-
本文提供了一种以廉价低毒的丙酮氰醇为氰 friendly cyanide Source[J]. Synlett, 2012, 23(17): 2567-2571.
[15] LIN S X, WEI Y, LIANG F S. Cyanation of α,β-unsaturated enones
源，通过 α,β-不饱和羰基化合物的共轭氰化反应，高 by malononitrile in open air under metal-catalyst-free conditions[J].
效制备 β-氰基酮的新方法。通过考察碱的种类及用 Chemical Communications, 2012, 48(79): 9879-9881.
[16] KAWASAKI Y, FUJII A, NAKANO Y, et al. Acetylcyanation of
量、温度、溶剂、丙酮氰醇用量等因素，确定了共 aldehydes with acetone cyanohydrin and isopropenyl acetate by
轭氰化反应的最佳条件为：以查尔酮或查尔酮衍生 Cp* 2Sm(THF) 2[J]. Journal of Organic Chemistry, 1999, 64(11):
4214- 4216.
物物质的量为基准，采用 160%的 LiOH•H 2 O 作碱， [17] ARMSTRONG A, CONVINE N J, POPKIN M E. Diastereoselective