布兰克氯甲基化反应(Blanc氯甲基化,或氯甲基化)是无水氯化锌作用下芳香族化合物与甲醛和氯化氢作用生成氯甲基芳香化合物的反应。 该反应在化学工业和有机合成中有很重要的应用。用苯作原料,反应产物是氯化苄。
反应机理反应机理类似于付克酰基化反应,即甲醛与氯化氢二氯化锌首先反应生成亲电物种,然后与芳香化合物发生芳香亲电取代反应生成羟甲基化中间体,苄醇被进一步氯代得到氯甲基化产物。氯甲基醚和甲氧基乙酰基氯也可作为亲电试剂直接用于反应。反应也可以在离子液体中进行。1
联苯氯甲基化反应的研究4,4’-二氯甲基联苯(4,4’-bis(chloromethyl)biphenyl,以下简称BCMBP)是重要的有机合成中间体,可用于合成荧光增白剂FP和荧光增白剂CBS-X,前者用于塑料增白,后者用于纤维素纤维、尼龙纤维和蛋白纤维等的增白;也可作为一种单体用于高性能树脂基体的合成。此外,还可用于合成液晶化合物或聚合物。
联苯经氯甲基化先生成中间产物一氯甲基联苯,后者再接着进行氯甲基化生成4,4’-二氯甲基联苯。 20世纪80年代至90年代,日本的一些公司在BCMBP的合成方面进行了大量的研究,他们在美国工艺的基础上针对减少副反应产物的问题进行了很多改进。对工艺的研究主要集中在氯化试剂、催化剂的改进。 20世纪末至本世纪初,韩国的一些公司在合成BCMBP方面也申请了一些专利,他们的合成路线与前者基本相似,仅仅是采用了复合催化剂,如氯化锌与某些季铵盐的混合物。
由于BCMBP的需求随着合成树脂以及荧光增白剂的产量的增加而不断增大,国内在20世纪90年代也开始在合成BCMBP方面进行研究。 1997年陈素红等研究了联苯、催化剂(氯化锌)、水、多聚甲醛之间物质的量比的改变对反应的影响。近年来,国内已有多篇相关的研究报道和综述,但是合成路线仍然与最初的美国专利一致。
联苯氯甲基化的反应过程:
在装有冷凝管、机械搅拌、温度计以及氯化氢导气管的500mL四口烧瓶中加入30.8g(0.2mol)联苯,多聚甲醛(含水5%)13.9g(0.44mol),氯化锌(含水5%)48.2g(0.336mol),冰醋酸(99%)46.6mL(0.8mol),浓盐酸16mL,环己烷200mL。在搅拌下,通入干燥的氯化氢气体至溶液为氯化氢饱和。加热到某一温度,持续反应若干小时。加入热水(250mL)和环己烷(500mL)稀释反应物,再转移至2L分液漏斗中静置分层,有机层用热水洗涤至中性,自然冷却到室温,过滤,滤饼经干燥后得到BC-MBP粗产物,纯度约85%(HPLC)。滤液浓缩至原体积的1/5,冷却到室温有白色固体析出,经HPLC分析此固体是纯度约70%的BCMBP。用环己烷为溶剂,对粗产物重结晶2次(在多孔性物质的存在下)可得纯度为95%以上的BCMBP,mp136~138℃,产率50%~60%。1
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王宁 - 副教授 - 西南大学