張明才，呂 碩，楊宗義

（中國(guó)樂(lè)凱集團(tuán)有限公司研究院 河北 保定 071054）

1 引言

吲哚菁染料[1]作為一類近紅外吸收染料，具有穩(wěn)定性較高，修飾性強(qiáng)、摩爾消光系數(shù)大、熒光性能好、最大吸收波長(zhǎng)可調(diào)諧范圍大等特點(diǎn)[2]，在一些領(lǐng)域如CTP印刷版材[3，4]，熒光探針[5，6]，太陽(yáng)能電池[7，8]等方面有著很好的應(yīng)用前景，因此受到科學(xué)界的廣泛重視。吲哚菁染料通常的合成方法是吲哚季銨鹽與縮合劑縮合而成[9]，而2-氯-1-甲酰-3-羥基亞甲基環(huán)己烯作為一種常用的有機(jī)中間體，該化合物利用Vilsmeier反應(yīng)制備得到[10，11]。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 試劑與儀器

DMF，二氯甲烷，POCl3，環(huán)己酮

水浴鍋，電動(dòng)攪拌器

2.2 合成方法

將46mL DMF與46mL CH2Cl2加到干燥的三口燒瓶中，混合攪拌，冰水浴冷卻，當(dāng)溶液溫度達(dá)到5℃時(shí)，向其滴加37mL POCl3與37mL CH2Cl2組成的混合溶液，滴加完畢后，攪拌10min，滴加10g環(huán)己酮，移去冰水浴，80℃下加熱反應(yīng)6h。反應(yīng)完成，冷卻降溫，待室溫后，將溶液緩慢加到200g冰水中，攪拌，得到黃色沉淀，抽濾，干燥。得到黃色固體11.6g，收率為67.3%。（合成路線如圖1）

3 結(jié)果與討論

根據(jù)文獻(xiàn)，VHA反應(yīng)一般經(jīng)歷三個(gè)步驟：（1）VHA試劑[12]（VHA加合中間體）的制備；（2）VHA試劑與底物反應(yīng)形成新的亞甲基銨鹽[13]；（3）亞甲基銨鹽在合適的條件下水解生成相應(yīng)的醛。而其中步驟（1）（2）是該反應(yīng)的關(guān)鍵步驟，步驟（3）對(duì)收率影響較小。因此選擇影響步驟（1）（2）的3個(gè)因素作為考察收率的影響因素，即投料配比（環(huán)己酮、POCl3，DMF三者的物質(zhì)的量比）、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間。

3.1 投料配比對(duì)反應(yīng)的影響

首先，相同摩爾的DMF與POCl3混合而形成的兩種亞甲基銨鹽，分別記作

而化合物a在DMF過(guò)量時(shí)，會(huì)得到氯代亞甲基銨鹽[14]，記作

化合物c的反應(yīng)活性要弱于化合物a和化合物b。因此，為了提高VHA試劑的反應(yīng)活性，盡量不要使用太過(guò)量的DMF，也不要將其用作反應(yīng)的溶劑，在這里控制n（POCl3）:n（DMF）=1:1.5。

反應(yīng)的第二步是反應(yīng)底物RH與得到的亞甲基銨鹽發(fā)生親電取代反應(yīng)，得到新的亞甲基銨鹽，記作

然后化合物d發(fā)生水解得到目標(biāo)產(chǎn)物。由此，我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在80℃下，取0.1mol環(huán)己酮，調(diào)整三氯氧磷的用量，DMF的量隨之調(diào)整，得到產(chǎn)率隨三氯氧磷用量變化的圖，表1。

表1 三氯氧磷的用量與收率的關(guān)系

通過(guò)表1得到結(jié)論：隨著POCl3量的增加，目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率逐漸提高，但是增長(zhǎng)速率在放緩，原因可能是生成了化合物c，使得參與第二步親電取代的亞甲基銨鹽的反應(yīng)活性降低。

綜上所述，POCl3與DMF的用量對(duì)于目標(biāo)產(chǎn)物的收率影響很大，綜合考慮原料成本的因素，在80℃下反應(yīng)，n（環(huán)己酮）:n（POCl3）:n（DMF）=1:4:6為最佳選擇。

3.2 反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)的影響

2-氯-1-甲酰-3-羥基亞甲基環(huán)己烯合成，三部反應(yīng)都涉及到了溫度，其中VHA試劑的制備是一個(gè)放熱反應(yīng)，溫度越低越有利于生成VHA，但是如果溫度過(guò)低的話，POCl3與DMF反應(yīng)形成Vilsmeier配位化合物的速率較慢，難以形成足夠濃度的親電試劑來(lái)進(jìn)行下一步的親電反應(yīng)，造成產(chǎn)物收率低，綜合考慮，選取反應(yīng)溫度5℃。

第三步亞甲基銨鹽在合適的條件下水解生成相應(yīng)的醛，因?yàn)榇嬖谖捶磻?yīng)的POCl3，POCl3水解反應(yīng)劇烈放熱，為防止水爆沸，選取冰水作為水解條件。

在 n（環(huán)己酮）=0.1mol，n（POCl3）=0.4mol，n（DMF）=0.6mol，VHA試劑作為親電試劑在不同溫度下去進(jìn)攻底物環(huán)己酮，反應(yīng)4小時(shí)，考慮溫度對(duì)產(chǎn)率的影響，得到產(chǎn)率隨溫度變化的圖，表2。

表2 反應(yīng)溫度與收率的關(guān)系

通過(guò)表2得到結(jié)論:隨著溫度的升高，目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率逐漸提高，但因反應(yīng)體系溶劑原因，體系溫度不能大于80℃。所以選取80℃為最佳反應(yīng)溫度。

3.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響

第一步VHA試劑的制備中，以POCl3與CH2Cl2的混合溶液的滴速?zèng)Q定這一段的反應(yīng)時(shí)間，第二步VHA試劑作為親電試劑進(jìn)攻底物環(huán)己酮，首先是在5℃逐滴加入環(huán)己酮，然后移去冰水浴，油浴80℃下加熱反應(yīng)，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響，得到反應(yīng)時(shí)間隨溫度變化的圖，表3。

表3 反應(yīng)時(shí)間與收率的關(guān)系

通過(guò)表3得到結(jié)論：隨著溫度的升高，目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率逐漸提高，得到反應(yīng)的最佳反應(yīng)時(shí)間為6h。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上面的大量實(shí)驗(yàn)證明，得到了合成2-氯-1-甲酰-3-羥基亞甲基環(huán)己烯的最佳方法，收率為67.3%：

（1）在5℃下制備VHA試劑；

（2）投料配比按照n（環(huán)己酮）:n（POCl3）:n（DMF）=1:4:6；

（3）在80℃加熱反應(yīng)6h。