2-氯丙烯腈又叫2-氯丙烯腈、α-氯代丙烯腈,無色或淡黃色液體,不溶于水,溶于四氯化碳、乙醚等有機溶劑。是重要的醫藥和農藥中間體,是殺蟲劑蟲螨腈的中間體,也是除草劑噻吩磺隆的中間體。環加成反應(cycloaddition reactions)的常用試劑。
2-氯丙烯腈的制備方法
在裝有攪拌、溫度計和冷凝管的四口燒瓶中,加入丙烯腈和氯化催化劑,在冰水浴冷卻和攪拌條件下,向反應液中通氯氣,反應體系控制在30~35℃,通氯氣約需4h,用GC跟蹤氯化終點,繼續攪拌1h,得到的反應液即為二氯丙腈。將上述反應液加入具攪拌溫度計和瓷環填料柱的燒瓶中,加入少許阻聚劑,攪拌并加熱,溫度105~110℃,開始回流,控制釜溫110~130℃,同時進行消除反應并分餾,塔頂溫度85℃,收集餾分即為成品。
2-氯丙烯腈的用途
1.是重要的醫藥和農藥中間體,是殺蟲劑蟲螨腈的中間體,也是除草劑噻吩磺隆的中間體。
2.該試劑可以看作乙烯酮的等價體,因而能夠用于Diels-Alder反應和其它環加成反應中。此外還可進行Michael加成和自由基加成反應。
由于氯和氰基的吸電子效應,因而2-氯丙烯腈是一個有效的親二烯體,從而能夠參與Diels-Alder反應。它可以與各種環狀二烯如環戊二烯和環己二烯反應,并且環加成產物在氫氧化鉀/DMSO或硫化鈉/乙醇中水解能夠得到對應的環酮化合物(式1)。
銅鹽可以催化2-氯丙烯腈的Diels-Alder反應,其中最典型的是在低溫下成功地實現了對熱極為敏感的環戊二烯與2-氯丙烯腈的環加成反應(式2)。采用氟硼酸銅作為催化劑,能夠在0oC下實現該反應,并且其水解環酮化合物還是合成天然產物的重要中間體。此外,呋喃與2-氯丙烯腈的Diels-Alder反應也可以被銅試劑催化(式3)。有趣的是,環加成產物在堿性條件下水解得到的不是環酮,而是酰胺。
此外,其它二烯化合物如取代環己二烯、取代環戊二烯、羥基吡喃酮、亞甲基環戊二烯、苯并呋喃以及非環二烯等也都能與2-氯丙烯腈發生環加成反應。但是,對于加熱條件下發生的環加成反應,溫度不能高于140oC,因為2-氯丙烯腈在該溫度下會發生聚合。除了[4+2]環加成反應外,2-氯丙烯腈還能發生[3+2]以及[2+2]環加成反應(式4)。
和其它丙烯腈化合物一樣,2-氯丙烯腈也是一個有效的親核試劑受體以及親核自由基受體,因而能夠發生Michael加成(式5,式6)或自由基加成反應(式7)到環化物,其中2-氯丙烯腈表現為一個有效的2-碳環化試劑。
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