芳族化合物的酰化或磺酰化方法 本发明涉及一种芳族化合物的酰化或磺酰化方法。
更具体地说，本发明涉及活化或失活的芳族化合物的酰化或磺酰化方法。
当希望对失活的芳族化合物进行酰化或磺酰化时，本发明尤其显示出其重要性。
本发明可用于制备芳族酮或砜。
在本发明中，“芳族化合物”是指在现有技术文献，尤其是JerryMARCH，高等有机化学，第4版，John Wiley and Sons，1992，P40等所限定的传统意义上的芳香性化合物
“失活的芳族化合物”是指无取代基的芳族化合物，如苯，或者包含一个或多个使芳核失活的取代基如吸电子基团的芳族化合物。
“活化的芳族化合物”是指包含一个或多个使芳核活化的取代基如给电子基团的芳族化合物。
吸电子基团和给电子基团的概念在文献中均有定义。特别是可参考下述文献的定义：Jerry MARCH，高等有机化学，第4版，John Wileyand Sons，1992，P273-292。
制备芳族酮的常规方法包括采用弗里德尔克拉夫茨型酰化反应，使芳族化合物与酰化剂进行反应。
众所周知，所述反应须在催化剂存在下进行，催化剂例如为：FeCl3、Fe、ZnCl2、I2[D.E.PEARSON，C.A.BUEHLER，合成，1972，P533]；三氟甲磺酸金属盐[A.KAWADA等，J.Chem.Soc.Chem.Commun.P1157-1158(1993)和Synlett P 545-546(1994)]；卤化铋或其前体[EP-A-698593]。
所述的反应仅限于活化的芳族化合物，如苯甲醚，并且该反应通常需要非常长的反应时间。
而对于失活地芳族反应物，如苯或卤代苯，这些催化剂还不能令人满意。
进而，FeCl3已用于对苯进行苯甲酰化(FR-A-2 534 905和FR-A-2 534 906)，但实验条件受到限制。该反应须在8％的FeCl3存在下于高压釜中进行；并且在145℃下加热2小时后收率仅为56％。
D.E.PEARSON等给出了一些在无催化剂存在下，通过简单的热效应使芳族化合物进行酰化的例外情形，但反应时间也很长，且收率依然偏低，对失活的芳族化合物更是如此。
这些最近的文献，正像在现有技术中描述过的大量催化剂一样，并未以一般方式涉及在易于实施的条件下同时使活化和失活的芳族反应物均能进行酰化的问题。
本发明实现了这一目的，并提供了一种克服上述缺陷的方法。
本发明的目的是提供一种用于芳族化合物酰化或磺酰化的方法，该方法包括：在弗里德尔-克拉夫茨催化剂存在下使至少一种芳族化合物与酰化剂或磺酰化剂反应，其特征在于，酰化或磺酰化反应在液相中在微波照射下进行。
按照本发明方法，在微波照射下，在与已知条件相比明显改善的条件下，通过弗里德尔-克拉夫茨反应可制备芳族酮或芳族砜。
活化、未活化或失活的芳族化合物可在开口反应器中进行酰化或磺酰化反应。
反应时间非常短，显著短于在相同催化剂存在下利用简单热效应进行反应的时间，反应收率也较高。
还需指出，与采用电阻炉的方案相比，无论是就所需功率(60-300瓦特而非几千瓦特)还是就非常短的反应时间而言，电能的消耗均得到显著降低。
更具体地说，本发明涉及一种用于使通式(I)的芳族化合物进行酰化或磺酰化的方法：其中：A代表环的残基，其形成单环或多环、芳族碳环或杂环体系的全部或部分；所述环状残基可带有基团R，R代表氢原子或者一个或多个相同或不同的取代基；n代表环上取代基的数目。
本发明特别适用于对应于式(I)的以下芳族化合物，其中，A为视具体情况而被取代的环状化合物的残基，该化合物优选在环上至少具有4个原子，代表至少下述环之一：
●单环或多环芳族碳环；
●至少包含杂原子O、N和S之一的单环或多环芳族杂环。
可以说(但本发明并不限于此)，视具体情况而被取代的残基A代表下述化合物的残基：1、单环或多环芳族碳环化合物。
“多环碳环化合物”是指：
●由至少2个芳族碳环组成的化合物，环与环之间形成邻位或邻位与迫位缩合体系；
●由至少2个碳环组成的化合物，其中仅一个环为芳环，环之间形成邻位或邻位与迫位缩合体系。2、单环或多环芳族杂环化合物。
“多环杂环化合物”是指：
●由至少2个杂环组成的化合物，在每个环上至少包含1个杂原子，两个环中至少有一个为芳族环，环之间形成邻位或邻位与迫位缩合体系；
●由至少1个烃环和至少1个杂环组成的化合物，其中至少1个环为芳族环，环之间形成邻位或邻位与迫位缩合体系。3、由在上述第1段和/或第2段定义的环链组成的化合物，这些环通过以下方式彼此连接：
●价键；
●具有1-4个碳原子的亚烷基或1，1-亚烷基，优选亚甲基或1，1-亚异丙基；
●下述基团之一：
-O-，-CO-，-COO-，-OCOO-
-S-，-SO-，-SO2-，
在这些式中，R0代表氢原子或具有1-4个碳原子的烷基，环己基或苯基。
更具体地说，视具体情况而被取代的残基A代表下述化合物的残基：
●芳族、碳环、单环化合物，如苯、甲苯、异丁基苯、苯甲醚、苯硫基甲烷、苯乙醚、邻二甲氧基苯、愈创木酚、guetol、单和二氯苯、氟苯、碘苯；
●芳族、稠合、多环化合物，如萘、2-甲氧基萘、3-甲氧基萘；
●芳族、碳环、非稠合多环化合物，如苯氧基苯；
●部分芳族、碳环、稠合、多环化合物，如四氢萘、1，2-亚甲基二氧基苯；
●部分芳族、碳环、非稠合、多环化合物，如环己基苯；
●芳族、杂环、单环化合物，如吡啶、呋喃、噻吩；
●部分杂环、芳族、稠合、多环化合物，如喹啉、吲哚或苯并呋喃；
●部分杂环、芳族、非稠合、多环化合物，如苯基吡啶、萘基吡啶；
●部分杂环、部分芳族、稠合、多环化合物，如四氢喹啉；
●部分杂环、部分芳族、非稠合、多环化合物，如环己基吡啶。
在本发明方法中，优选使用其中A代表苯或萘核的式(I)芳族化合物。
式(I)的芳族化合物可带有一个或多个取代基。
在环上的取代基数目取决于环上碳的稠合程度，并取决于环上是否存在不饱和度。
一个环可带有的取代基的最大数目易于由本领域技术人员确定。
在本文中，“几个”通常是指芳核上少于4个取代基。取代基的实例在下面给出，但是，所列出的取代基并非起限定作用。如上所述，取代基可以活化或不活化芳核。
残基A可视具体情况而定带有一个或多个由式(I)中符号R代表的取代基，其优选定义如下：
基团R代表下述基团之一：
氢原子；
具有1-6个碳原子，优选1-4个碳原子的直链或支链烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基；
具有2-6个碳原子，优选2-4个碳原子的直链或支链链烯基，如乙烯基、烯丙基；
具有1-6个碳原子，优选1-4个碳原子的直链或支链烷氧基或硫醚基，如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基，链烯氧基，优选烯丙氧基或苯氧基；
环己基、苯基或苄基；
具有2-6个碳原子的酰基；
下式基团：
-R1-OH -R1-CN
-R1-SH -R1-N(R2)2
-R1-COOR2 -R1-CO-N(R2)2
-R1-CHO -R1-X
-R1-NO2 -R1-CF3其中，R1代表价键或具有1-6个碳原子的二价直链或支链、饱和或不饱合烃基，如亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、1，1-亚异丙基；R2相同或不同，代表氢原子或具有1-6个碳原子的直链或支链烷基；X代表卤原子，优选氯、溴或氟原子。
如果n大于或等于2，则两个R基团和芳环的2个连续原子可通过具有2-4个碳原子的亚烷基、亚烯基或1，1-亚烯基相互连接在一起，形成具有5-7个碳原子的饱和、不饱和或芳族杂环。一个或多个碳原子可被另一个杂原子(优选氧或硫)替换。因此，基团R可代表亚甲二氧基、亚乙二氧基或亚甲基硫基或亚乙基硫基。
本发明特别适用于对应于式(I)的芳族化合物，其中：
基团R代表下述基团之一：
氢原子；
OH基团；
具有1-6个碳原子的直链或支链烷基；
具有2-6个碳原子的直链或支链链烯基；
具有1-6个碳原子的直链或支链烷氧基；
-CHO基团；
具有2-6个碳原子的酰基；
-COOR2基团，其中，R2如前定义；
-NO2基团；
-NH2基团；
卤原子，优选氟、氯、溴原子；
-CF3基团；
n为0、1、2或3。
在式(I)的化合物中，更优选采用对应于下式的化合物：
●式(Ia)的单环或多环、芳族碳环化合物，环与环形成邻位缩合体系：其中，m为0、1或2，符号R可相同或不同，n如前所定义；
●式(Ib)的由两个或多个单环芳族碳环链组成的化合物：其中符号R可相同或不同，n如前所述，p为0、1、2或3，B代表：
-价键；
-具有1-4个碳原子的亚烷基或1，1-亚烷基，优选亚甲基或1，1-亚异丙基；
-下述基团之一：
-O-，-CO-，-COO-，-OCOO-
-S-，-SO-，-SO2-，
式中R0代表氢原子或具有1-4个碳原子的烷基，环己基或苯基。
可优选使用的式(I)化合物对应于式(Ia)和(Ib)，其中：
R代表氢原子、羟基、巯基、-CHO基团、NO2基团、-NH2基团、具有1-6个碳原子，优选1-4个碳原子的直链或支链烷基或烷氧基，或卤原子；
B代表价键，具有1-4个碳原子的亚烷基或1，1-亚烷基或氧原子；
m为0或1；
n为0、1或2；
p为0或1。
更优选的是，选择其中R代表氢原子、羟基、甲基、甲氧基或卤原子的式(I)化合物。
为说明对应于式(I)的化合物，更具体地可提及下述化合物：
卤代或非卤代芳族化合物，如苯、甲苯、氯苯、碘苯、二氯苯、三氯苯、氟苯、二氟苯、氯氟苯、氯甲苯、氟甲苯、溴苯、二溴苯、溴氟苯、溴氯苯、三氟甲基苯、三氟甲氧基苯、三氯甲基苯、三氯甲氧基苯、三氟甲硫基苯；
胺化或硝化芳族化合物，如苯胺和硝基苯；
酚类化合物，如苯酚、邻甲苯酚、愈创木酚、氟苯酚、α-萘酚、β-萘酚；
单醚，如苯甲醚、乙氧基苯(苯乙醚)、丁氧基苯、异丁氧基苯、2-氯苯甲醚、3-氯苯甲醚、2-溴苯甲醚、3-溴苯甲醚、2-甲基苯甲醚、3-甲基苯甲醚、2-乙基苯甲醚、3-乙基苯甲醚、2-异丙基苯甲醚、3-异丙基苯甲醚、2-丙基苯甲醚、3-丙基苯甲醚、2-烯丙基苯甲醚、2-丁基苯甲醚、3-丁基苯甲醚、2-叔丁基苯甲醚、3-叔丁基苯甲醚、2-苄基苯甲醚、2-环己基苯甲醚、1-溴-2-乙氧基苯、1-溴-3-乙氧基苯、1-氯-2-乙氧基苯、1-氯-3-乙氧基苯、1-乙氧基-2-乙基苯、1-乙氧基-3-乙基苯、2，3-二甲基苯甲醚、2，5-二甲基苯甲醚、1-甲氧基萘、2-甲氧基萘；
二醚，如邻二甲氧基苯、1，3-二甲氧基苯、1，2-二乙氧基苯、1，3-二乙氧基苯、1，2-二丙氧基苯、1，3-二丙氧基苯、1，2-亚甲二氧基苯、1，2-亚乙二氧基苯；
三醚，如1，2，3-三甲氧基苯、1，3，5-三甲氧基苯、1，3，5-三乙氧基苯；
硫醚，如苯硫基甲烷、邻甲苯硫酚、间甲苯硫酚、对甲苯硫酚、2-硫乙基萘、S-苯硫代乙酸酯、3-(甲基巯基)苯胺、苯硫代丙酸酯。
更优选地，本发明方法适用的化合物是苯、甲苯、一和二氯苯、氟苯、碘苯、苯酚、氟苯酚、苯甲醚、邻二甲氧基苯、1-甲氧基萘、2-甲氧基萘。
可采用羧酸和其衍生物、卤化物或酸酐，优选酸酐作为酰化剂。
更具体地，可采用磺酰基卤或氨基磺酰基卤或其酸酐作为磺酰化剂。
更具体地说，酰化剂或磺酰化剂对应于下式：在式(II)或(III)中：
-R3代表具有1-24个碳原子的饱和或不饱和的直链或支链脂族基团；具有4-12个碳原子的饱和、不饱和或芳族、单环或多环的脂环基团；可带有环状取代基的饱和或不饱和直链或支链脂族基团；
-X′代表卤原子，优选氯或溴原子；在式(II)中：
-X′代表-O-CO-R4基团，其中，R4与R3相同或不同，并具有与R3相同的定义；在式(III)中，
-X′代表-O-SO2-R4基团，其中，R4与R3相同或不同，并具有与R3相同的定义；
-R3代表：
●R5-O-烷氧基，R5具有与R3相同的定义；
●胺基(R6)(R7)-N-，R6与R7相同或不同，具有与R3相同的定义。
环状取代基优选是指饱和、不饱和或芳族的碳环，优选脂环族或芳族基团，特别是在环或苯环上具有6个碳原子的脂环族基团。
更具体地说，R3代表具有1-12个碳原子，优选1-6个碳原子的直链或支链烷基；烃链可视具体情况而定被杂原子(如氧原子)、功能基(如-CO-)隔开和/或带有一个取代基(如卤原子或CF3基团)。
R3优选代表具有1-4个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基。
R3也优选代表苯基，其可视具体情况而被取代。该基团必须比芳族化合物更为失活，否则将会促进酰化剂自身的酰化。
取代基的更具体的实例可为下述基团：
●具有1-6个碳原子，优选1-4个碳原子的直链或支链烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基；
●具有1-6个碳原子，优选1-4个碳原子的直链或支链烷氧基，如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基；
●羟基；
●卤原子，优选氟、氯或溴原子。
优选的酰化剂对应于式(II)，其中，X′代表氯原子，R3代表甲基或乙基。
如果酰化剂为酸酐，则优选的化合物对应于式(II)，其中，R3和R4相同，并代表具有1-4个碳原子的烷基。
磺酰化剂优选对应于式(III)，其中，X′代表氯原子或基团-O-SO2-R4，其中，R4代表1-4个碳原子的烷基，R3代表苯基或萘基或基团R5-O-或(R6)(R7)-N-，其中，R5、R6和R7代表具有1-4个碳原子的直链或支链烷基。
作为对应于式(II)的酰化剂的实例，尤其可提及下述化合物：
乙酰氯；
乙酰溴；
一氯乙酰氯；
二氯乙酰氯；
丙酰氯；
异丁酰氯；
新戊酰氯；
硬脂酰氯；
巴豆酰氯；
苯甲酰氯；
氯代苯甲酰氯；
对硝基苯甲酰氯；
邻硝基苯甲酰氯；
甲氧基苯甲酰氯；
萘甲酰氯；
乙酸酐；
异丁酸酐；
三氟乙酸酐；
苯甲酸酐。
以下给出对应于式(II)的磺酰化剂的实例：
苯磺酰氯；
对氯苯磺酰氯；
氟苯磺酰氯；
硝基苯磺酰氯；
甲氧基苯磺酰氯；
甲苯磺酰氯；
二甲基氨磺酰氯；
甲氧基磺酰氯；
苯磺酸酐；
对甲苯磺酸酐。
按照本发明方法，芳族化合物的酰化或磺酰化反应在催化剂存在下，在微波照射下进行。
本发明的基本特征包括反应物与酰化剂或磺酰化剂在微波作用下进行反应。
用微波作用于反应混合物可使混合物以可与混合物内部温度相适应的方式活化。业已发现，该活化作用导致反应动力学得到显著改善。
反应时间可按照所采用的功率改变，通常为30秒至1小时，优选1-30分钟。
在微波照射期间，很难确定混合物的温度。但是，可以说，反应混合物表面上的温度有利地为60-350℃，优选100-200℃。
用微波照射反应混合物采用的照射功率有利地至少为10W，优选30至300W。
如果被辐射的分子是挥发性的，则建议入射功率有利地在30至100W。
所采用的微波频率为约100MHz至约10GHz，优选约300MHz至约3GHz。
所采用的微波波长在空气中通常为10cm至1m。
微波照射可以按照连续方式、间歇方式或顺序方式进行，例如以15秒至1分钟为序。
本发明方法涉及的催化剂为弗里德尔克拉夫茨催化剂。
第一类适用于本发明的催化剂为路易斯酸。
可提及的有机盐的实例尤其是元素周期表第(IIIa)、(IVa)、(VIII)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、(Vb)和(VIb)族金属或非金属元素的乙酸盐、丙酸盐、苯甲酸盐、甲磺酸盐、三氟甲磺酸盐。
可提及的无机盐的实例为元素周期表第(IVa)、(VIII)、(IIb)、(IIIb)、(IVb)、(Vb)和(VIb)族金属或非金属元素的氯化物、溴化物、碘化物、硫酸盐、氧化物和类似产物。
在本文中，参考在下述文献中公知的元素周期表：《法国化学会通报》，no.1(1966)。
更具体地说，用于本发明方法的盐为：周期表第(IIIa)族元素的盐，优选钪、钇和镧系元素的盐；第(IVa)族元素的盐，优选钛、锆盐；第(VIII)族元素的盐，优选铁盐；第(IIb)族元素的盐，优选锌盐；第(IIIb)族元素的盐，优选硼、铝、镓、铟盐；第(IVb)族元素的盐，优选锡盐；第(Vb)元素的盐，优选铋盐；第(VIb)族元素的盐，优选碲盐。
在所述无机盐中，可提及金属卤化物，优选氯化锆、氯化铁、氯化锌、氯化铝、溴化铝、氯化镓、氯化铟、氯化锡、氯化铋、三氟化硼；氧化亚铁、氧化铁、氧化镓。
可以就地制备卤化物，因而，可采用与卤源结合的上述元素的任一种化合物。
因此，可采用金属或其任意存在形式。它们可以金属形式或氧化物形式或盐水形式，以单盐或复盐，无机盐或有机盐引入。
如前所述，上述的元素可以金属形式或以氧化物或氢氧化物形式引入。可以使用无机盐，优选硝酸盐、硫酸盐、含氧硫酸盐(oxysulphate)、卤化物、卤氧化物、硅酸盐、碳酸盐、草酸盐，或有机盐，优选乙酰丙酮化物；醇盐，更优选甲醇化物或乙醇化物；羧酸盐，更优选乙酸盐。
作为卤源，可以使用任一种能够引入卤离子而使金属或非金属卤化物就地生成的化合物。
卤源的实例可以是分子形式的卤素；无机或有机酸的卤化物，更具体为脂族羧酸的卤化物；能产生卤化形式的无机或有机金属或非金属盐。
具体实例可提及，氯或溴；盐酸或氢溴酸；乙酰氯；氯化硅SiCl4，卤硅烷，如Me3SiCl、Me2SiCl2、MeSiCl3、PhMe2SiCl，氯化磷PCl3，氯化硫SCl2。
有机盐优选采用稀土和/或铋与三氟甲磺酸的盐。
“稀土”是指原子数为57-71的镧系元素及钇以及钪。
用作催化剂的稀土元素的三氟甲磺酸盐中，更具体地为选自镧系元素、钇、钪和其混合物，优选镧系元素如镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和其混合物的三氟甲磺酸盐。
在本发明方法中，特别优选稀土元素镧、镱、镥和/或钪。
稀土元素的三氟甲磺酸盐是已知产物，尤其是在US-A-3,615,169中有述。它们通常是由稀土氧化物与三氟甲磺酸反应制备的。
铋与三氟甲磺酸的盐在PCT/FR96/01488中有述，其也可用于本发明方法中。
另一类适用于本发明的催化剂为布朗斯台德酸，更具体地说为硫酸、氢氟酸、盐酸、磷酸和多磷酸、磺酸，特别是三氟甲磺酸、全氟磺酸、三氟磺酸。
上述整体催化剂可用于本发明的方法中。
按照另一种变化形式，还可以使用负载型催化剂。为此，载体可选自金属氧化物，如铝、硅和/或锆的氧化物，粘土，更具体地说，高岭土、滑石或蒙脱石，或选自视具体情况而定经过硝酸公知处理而被活化的炭，以及乙炔黑或树脂。
载体例如可以是粉末、珠粒、颗粒、挤出物等任意形式。
在本文中，“催化剂”是指按照本领域技术人员公知的技术制备的整体催化剂和负载型催化剂。
在催化剂中活性相的含量为催化剂的5-100wt％。
按照本发明方法，芳族化合物和酰化剂或磺酰化剂的反应在液相中在有或无有机溶剂存在下进行；反应试剂之一可被用作反应溶剂。
本发明方法的优选变化形式包括在有机溶剂中进行反应。
按照几个要求来选择溶剂。
选择溶剂应使其不会吸收微波。
在本发明的条件下溶剂应是惰性的，其沸点应高于反应温度。
希望选用无水溶剂。
优选采用低极性的质子惰性有机溶剂。
可用于本发明的溶剂的实例尤其是卤代或非卤代脂族或芳族烃。
脂族烃的实例更具体地包括链烷烃，尤其是己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、十四烷或环己烷，芳香烃，尤其是苯、甲苯、二甲苯、异丙基苯、由烷基苯的混合物组成的石油馏分，尤其是Solvesso型石油馏分。
脂族或芳族卤代烃的具体实例为，全氯代烃，尤其是四氯甲烷、四氯乙烯、六氯乙烷；部分氯代烃，如二氯甲烷、氯仿、1，2-二氯乙烷、1，1，1-三氯乙烷、1，1，2，2-四氯乙烷、五氯乙烷、三氯乙烯、1-氯丁烷、1，2-二氯丁烷；一氯苯、1，2-二氯苯、1， 3-二氯苯、1，4-二氯苯、1，2，4-三氯苯或各种氯苯的混合物；溴仿、溴乙烷或1，2-二溴乙烷；一溴苯或一溴苯与一种或多种二溴苯的混合物；1-溴萘。
也可以使用有机溶剂的混合物。
优选采用卤代或非卤代重烃，即沸点至少为150℃的烃。
优选的溶剂为邻和间二氯苯。
在本发明方法的第一阶段中，进行芳族化合物的酰化或磺酰化。在第二阶段中，进行所得产物的水解。
芳族化合物的摩尔数与酰化剂或磺酰化剂的摩尔数的比例可以变化，因为反应物可用作反应溶剂。因而，所述比例范围为0.1-10，优选1.0-4.0。
确定所采用的催化剂的量应使催化剂的摩尔数与酰化剂或磺酰化剂的摩尔数之比小于1.0，优选为0.001-0.8，更优选为0.02-0.2。
通常情况下，选择有机溶剂的用量使得有机溶剂的摩尔数与芳族化合物的摩尔数之比为0-100，更优选0-50。
酰化或磺酰化反应的温度取决于微波照射的功率。
通常，反应在大气压下进行，但低于或高于大气压也是适宜的。
实际操作中，对反应物的用量无严格要求。它们可以任何次序引入。
在使反应物进行接触后，将反应混合物置于微波场中。
可借助任何公知的装置向反应混合物施加微波。
有利地，施加微波的装置呈包含反应介质的腔体(反应器)形式。在反应器内也可设置在微波照射下具有高度散逸作用并使微波能传输至反应混合物中的元件。
为了更好地控制能量的耗散，优选采用单波模式。反应器设计成连续过程，因此，优选采用简单几何形状(最常见的是圆柱形)，其适于使波进行单模式传送。这些连续式反应器可使反应混合物循环。
具体而言，可采用与照射槽式波导向装置平行设置的管式反应器。
但是，用于不连续操作的“间歇”式反应器也可用于使反应介质进行单模式微波照射。有利地通过使反应器旋转和/或通过用玻璃桨式搅拌器在相反应方向上搅拌来确保反应混合物的热均匀性
微波照射方法也可视具体情况而定与常规加热方法组合使用。
在照射后，在本发明方法的下述步骤中，对获得的产物进行水解处理。
用水量可在很大范围内变化。水摩尔数与芳族化合物摩尔数之比可为10-100，优选20-30。
为此，该操作的优选实施方案包括将反应产物加入温度约0℃至100℃，优选约15℃至30℃的水中。
本发明的另一个方案包括用通常浓度为5-20wt％的苏打、碳酸钠或碳酸氢钠溶液的碱性溶液代替水。
分离出催化剂，优选采用过滤方式分离。在干燥后，催化剂可重新使用。
在反应的末期，在有机相中获得目的产物，即芳族酮或砜。
使水相和有机相分离。
有机相用水洗涤一次或多次，优选两次。
再将水相与有机相分离。
然后，采用公知的技术，如通过蒸馏或结晶除去有机溶剂从有机相中回收芳族酮或芳族砜。
本发明的另一个方案包括通过将含芳族酮和催化剂的有机相直接进行蒸馏而回收芳族酮。
按照本发明方法，可得到由式(IV)表示的芳族酮：式(IV)中，A、R、R3和n如前所述。
按照本发明方法，也可以获得对应于式(V)的芳族砜：式(V)中，A、R、R3和n如前所定义。
以下的实施例用于说明本发明，并非对本发明限定。
在实施例中，所提及的收率定义为：
收率＝(形成的芳族酮的摩尔数/少数反应物的摩尔数)％
根据每次加入的相对数量，“少数反应物”是指芳族反应物或酰化剂或磺酰化剂。实施例
在实施例中，反应在Synthewave402-230W微波炉(由Prolabo公司出售)中进行，单模式微波照射(TE10)，频率为2.45GHz。
所采用的长颈烧瓶由Prolabo公司提供，或者采用石英烧瓶或硼硅酸盐玻璃烧瓶。
微波炉备有旋转烧瓶的装置，根据被缩合的产物的沸点，而设置的包含一种低温流体的冷却器或潜管冷凝器，以及一种干燥管(如氯化钙)。
反应在大气压下进行。
在给定功率下，采用连续或不连续方式，使反应混合物在微波下进行加热。在本文中及表中所述功率是指由磁控管供给的入射功率，并由Synthewave瓦特计指示。采用相同用量的反应物对同组的实施例进行的比较实验。对每组实施例可计算每单位体积反应介质所吸收的照射功率。
在反应产物被冷却后，将其用10wt％氢氧化钠水溶液进行处理。
有机相用适宜的溶剂(如乙醚)进行萃取，从水相中分离出来，用硫酸钠干燥。
在蒸出溶剂后，反应产物用气相色谱GC/质谱MS(Hwlett-PackardGC 5890-MS 5989)和核磁共振NMR(Bruker AC 80和AM 300)进行分析。
通过硅胶柱色谱进行纯化。
应当指出，实施例中的温度是借助配置于设备中并与记录仪连接的可显示微波照射下温度变化的红外高温计计算得到的。
因此，所测的温度为表面温度。
只要反应混合物处于搅拌之中，则在照射完成后立即借助于热电偶测量的反应混合物中心处的温度接近表面温度。否则，在中心的温度可能会超过红外温度计所显示温度值10-30℃。实施例1-11
向备有冷却器和二氯化钙管的长颈烧瓶中充入：
4.32g(40mmol)苯甲醚；
1.40g(10mmol)苯甲酰氯；
10mol％，以苯甲酰氯为基准表示的催化剂，其性能见下表I。
将反应混合物在微波照射下加热1分钟，功率为300W。
在反应结束后，反应混合物的温度用热电偶测量，并记录于下列表中。
冷却后，将反应产物用10％氢氧化钠溶液水解。有机相用乙醚萃取，从水相中分离出来，用硫酸钠干燥。
将溶剂蒸发出去，产物用GC、GC/MS和NMR分析。
甲氧基二苯酮的收率以内标物为基准(十二烷)并且相对于少量反应物表示(PhCOCl)。
表I 实施例 催化剂性质反应后的温度 (℃) 收率 (％) 异构体 (％) 对/邻 1 FeCl3 160 86 94/6 2 AlCl3 157 85 93/7 3 GaCl3 167 87 94/6 4 BiCl3 157 70 92/8 5 ZrCl4 153 77 95/5 6 InCl3 168 76 94/6 7 ZnCl2 142 66 93/7 8 SnCl2，2H2O 147 43 93/7 9 Fe2O3 164 78 93/7 10 Fe3O4 162 89 93/7 11 Ga2O3 164 88 94/6实施例12-16
重复实施例1-11，只是烧瓶中充入：
4.32g(40mmol)苯甲醚；
1.40g(10mmol)苯甲酰氯；
2mol％以苯甲酰氯为基准表示的催化剂，其性能见下表II。
表II 实施例 催化剂性质反应后的温度 (℃) 收率 (％) 异构体 (％) 对/邻 12 Ce(OTf)3 132 12 9/91 13 Yb(OTf)3 133 33 7/93 14 Sc(OTf)3 136 35 8/92 15 Sn(OTf)3 139 44 10/90 16 Bi(OTf)3 143 64 9/91实施例17-21
与实施例1-11的操作过程相同，只是改变酰化剂的性质和照射条件。
两种反应物的摩尔比在下表中指明，使总反应体积为5ml。
在各种间隔过程中观察到的最大温度用红外温度计测量。
芳族酮的收率以少量反应物为基准表示。对位异构体与邻位异构体相比占优势(96-99％)。
表III 实 施 例 苯甲醚与 酰化剂 的摩尔比 催化剂 性质 相对于苯甲醚的 催化剂 mol％ 酰化剂的 性质 条件：功率 Tmax；照射 时间； Δt* 收率 (％) 17 1∶1 FeCl3 5 异丁酰氯 60W；87℃； 8×15s；45s 77 18 1∶2 FeCl3 10 乙酰氯 60W；93℃； 16×15s；45s 68 19 1∶2 Fe3O4 3 乙酰氯 60W；84℃； 32×15s；45s 40 20 1∶2 Fe3O4 3 乙酰溴 60W；87℃； 32×15s；45s 37 21 1∶2 FeCl3 10 乙酸酐 300W；158℃； 12×15s；45s 90*两次连续照射间隔时间。实施例22-30
向备有冷却器和二氯化钙管的长颈烧瓶中充入：
3.68g(40mmol)甲苯；
1.40g(10mmol)苯甲酰氯；
xmol％，以苯甲酰氯为基准表示的催化剂，其性能见下表。
照射条件见表IV。
在这些实施例中，观察到的最大温度由热电偶测量。
在按照实施例1处理后，有机产物用GC、GC/MS和NMR分析。
甲基二苯酮的收率以苯甲酰氯为基准表示。
对位异构体(81-91％)较之于邻位异构体(8-16％)和间位异构体(0-5％)占优势。
表IV 实施例 催化剂 的性质 相对于酰化剂的催化剂mol％ 条件：功率； Tmax；照射 时间；Δt* 收率 (％) 22 FeCl3 10 120W；118℃； 1min；连续照射 36 23 FeCl3 5 300W；121℃； 15×20s；1min 40s 90 24 GaCl3 10 120W；116℃； 1min；连续照射 29 25 GaCl3 10 120W；125℃； 10×1min；1min 50 26 AlCl3 10 120W；117℃； 1min；连续照射 8 27 AlCl3 10 300W；119℃； 15×20s；40s 12 28 AlCl3 40 300W；122℃； 15×20s；40s 43 29 ZrCl4 10 120W；111℃； 1min；连续照射 11 30 ZrCl4 10 120W；117℃； 10×1min；30s 21 *两次连续照射间隔时间。实施例31
与实施例22-30的操作方法相同，只是改变反应体积(5ml，如实施例17-21)，仍然保持甲苯与苯甲酰氯间的相同的摩尔比(4∶1)。
获得的结果如下：
表V 实施例 催化剂 的性质 ％ml 剂 cataly l％ 条件：功率； Tmax；照射 时间；Δt* 收率 (％) 31 Fe3O4 10 300W；93℃； 18×20s；40s 46*两次连续照射间的间隔时间实施例32-35
在这些实施例中，显示了在微波场下酰化反应对非活化芳族反应物如苯的活化作用。
向备有冷却器和二氯化钙管的长颈烧瓶中充入：
40mmol苯；
10mmol酰化剂；
xmol％以酰化剂为基准表示的催化剂，其性能见下表VI。
反应混合物在微波场中加热如表1所示一段时间。
在按照实施例1处理后(用二氯甲烷溶剂萃取)，除去苯，有机产物用GC、GC/MS和NMR分析。
芳族酮的收率以分离出的产物表示，以相对于少量反应物(RCOCl)显示。
在实施例33中，苯与苯甲酰氯的摩尔比仅为2∶1。
表VI实施例 催化剂 性质 相对于 酰化剂的 催化剂 mol％ 酰化剂 性质 条件：功率； Tmax；照射 时间：Δt* 收率 (％) 32 GaCl3 10 苯甲酰氯 120W；96℃； 10×1min；1min 17 33 FeCl3 8 苯甲酰氯 300W；135℃； 25×15s；45s 61 34 FeCl3 8 4-硝基苯 甲酰氯 300W；109℃； 4×1min；1min +10×30s；30s +12×15s；45s 75 35 FeCl3 5 2-氯苯 甲酰氯 300w；127℃； 3×1min；1min +10×30s；30s +12×15s；45s 83*在两次连续照射间隔时间在实施例34和35中，进行三次连续照射。实施例36-38
在这些实施例中，显示了在微波场下酰化反应对失活芳族反应物如氯苯的活化作用。
重复实施例32-35的条件。
在所有这些实施例中，芳族反应物为氯苯，实施例36和37中反应物与酰化剂的摩尔比为1∶1，在实施例38中为2∶1。
所获得的芳族酮的对位异构体较之邻位异构体占优势(94-99％)。
表VII 实施例 催化剂 性质 相对于 酰化剂的 催化剂 mol％ 酰化剂 性质 条件：功率； Tmax；照射 时间；Δt* 收率 (％) 36 FeCl3 10苯甲酰氯 300W；246℃； 15×30s；30s 62 37 FeCl3 5 4-硝基苯甲酰氯 300W；198℃； 1×3min；1min +8×30s；30s +12×15s；45s 80 38 FeCl3 5 2-氯苯 甲酰氯 300W；176℃； 1×5min；1min +3×1min；1min +10×30s；30s 85
*在两次连续照射间隔时间。
在实施例37和38中，进行三次连续照射。实施例39-41
在这些实施例中，改变失活的芳族反应物的性质。
重复实施例32-35的条件。
在所有这些实施例中，芳族反应物为氟苯。
所获得的芳族酮的对位异构体较之邻位异构体占优势(95-100％)。
表VIII实施例 催化剂 性质 相对于 酰化剂的 催化剂 mol％ 酰化剂 性质 条件：功率； Tmax；照射 时间；Δt* 收率 (％) 39 FeCl3 10 苯甲酰氯 300W；185℃； 1×1min；1min +2×30s；30s +19×15s；45s 57 40 FeCl3 10 4-硝基 苯甲酰氯 300W；90℃； 1×3min；1min +2×2min；1min +5×1min；1min +12×30s；30s 54 41 FeCl3 10 2-氯苯 甲酰氯 300W；118℃； 1×1,5min；1min +4×30min；1min +22×15s；1min 85
*在两次连续照射间隔时间。
在实施例39-41中，进行三至四次连续照射。实施例42-44
在这些实施例中，显示了在微波场下酰化反应对高度失活芳族反应物如1，3-二氯苯的活化作用。
向备有冷却器和二氯化钙管的长颈烧瓶中充入：
20mmol1，3-二氯苯；
10mmol酰化剂；
xmol％以酰化剂为基准表示的催化剂，其性质见下表IX。
重复实施例32-35的条件。
在实施例44中，有相机用硅胶Merck 60柱进行色谱分析。用戊烷进行洗脱，萃取1，3-二氯苯；所预期的酮用戊烷/乙醚(98∶2)的混合物洗脱。
表IX 实施例 催化剂 性质 相对于 酰化剂的 催化剂 mol％ 酰化剂 性质 条件：功率； Tmax；照射 时间；Δt* 收率 (％) 42 FeCl3 10 苯甲酰氯 300W；191℃； 1×2min；1min +13×1min；1min 40 43 FeCl3 10 4-硝基 苯甲酰氯 300W；194℃； 1×4min；1min +4×1min；1min +4×30s；1min 59 44 FeCl3 10 2-氯苯 甲酰氯 300W；218℃； 1×4min；1min +1×2min；1min +3×1min；1min +6×30s；1min 65*在两次连续照射间隔时间。
在实施例42-44中，进行两次至四次连续照射。实施例45和46
在这些实施例中，改变芳族反应物的性质。
向备有冷却器和二氯化钙管的烧瓶中充入：
20mmol苯酚(10mmol 4-氟苯酚)；
10mmol苯甲酰氯；
xmol％以苯甲酰氯为基准表示的催化剂，其性质见下表X。
重复实施例32-35的条件。
形成的酯的收率以分离的产物表示。
在苯酚的情况下，水相用10％盐酸溶液处理，再用乙醚萃取，有机相经分离后，导致分离出弗利斯重排产物(2-羟基二苯酮：收率7％)。
表X 实施 例芳族反应物 的性质 催化剂 性质 相对于 酰化剂的 催化剂 mol％ 条件：功率； Tmax；照射 时间； Δt* 收率 (％) 45 苯酚 FeCl3 10 150W；222℃； 1×1min；1min +20×30s；1min 47 46 4-氟苯酚 FeCl3 10 150W；161℃； 2×1min；1min +18×30s；1min 91
*在两次连续照射间隔时间。
在实施例45和46中，进行两次连续照射。实施例47-49
在这些实施例中，显示在微波场下2-甲氧基萘的乙酰化反应。
向备有冷却器和二氯化钙管的长颈烧瓶中充入：
1.58g(10mmol)2-甲氧基萘；
4.08g(40mmol)乙酸酐；
xmol％以2-甲氧基萘为基准表示的催化剂，其性质见下表XI。
微波照射条件也记录在表中。最大温度用热电偶测得。
在冷却后，反应产物用10％苏打溶液水解。有机相用二氯甲烷萃取，从水相中分离出来，用硫酸钠干燥，然后蒸出溶剂。
再用戊烷萃取有机产物三次，用乙醚萃取一次。合并有机相并浓缩。
芳族酮的收率通过GC计算。
在按照文献：S.Pivsa-Art等，J.Chem.Soc.Perkin Tran 1，(1994)P1703对两种产物的纯样品进行鉴定后，获得的两种异构体的百分数是：1-乙酰基-2-甲氧基萘为95％，2-乙酰基-6-甲氧基萘为5％。
获得的结果如下：
表XI实施例 催化剂 性质 相对于 2-甲氧基萘 的催化剂 mol％ 条件：功率； Tmax；照射 时间； Δt* 收率 (％) 47 AlCl3 10 300W；148℃； 2×1min；30s +4×30s；30s 4 48 InCl3 10 120W；141℃； 10×1min；30s 56 49 FeCl3 10 120W；155℃； 6×1min；30s 69
*两次连续照射间隔时间。
-在实施例47中，进行两次连续照射。实施例50-52
在这些实施例中，说明在微波场中2-甲氧基萘的苯甲酰化。
重复实施例47-49的操作方法，只是这些实施例中加入1.40g(10mmol)的苯甲酰氯。
在实施例50中，有机相用硅胶Merck 60柱进行色谱分析。用戊烷/二氯甲烷(50/50)的混合物进行洗脱，首先萃取得到1-苯甲酰基-2-甲氧基萘(1)，然后得到2-苯甲酰基-6-甲氧基萘(2)。
异构体(1)和(2)利用按照文献：S.Pivsa-Art等，J.Chem.Soc.Perkin Tran 1，(1994)P 1703制得的纯样品进行GC/MS和NMR鉴定。
在实施例51和52中，收率通过GC计算，并以相对于少量反应物表示。
表XII 实施例 催化剂 性质 相对于 酰化剂的 催化剂 mol％ 条件：功率； Tmax；照射 时间； Δt* 收率 (％) ％异构体 1/2 50 FeCl3 5 300W；308℃ 3min 63 24/76 51 InCl3 5 300W；330℃ 3min 33 13/87 52 AlCl3 10 300W；306℃ 3min 34 33/67*两次连续照射间隔时间实施例53-55
在这些实施例中，说明在烷烃类型的溶剂中进行酰化反应的可能性，所述烷烃不会吸收微波能量。实施例53
苯甲醚的苯甲酰化在壬烷(b.p.151℃)中进行。
向备有冷却器和二氯化钙管的长颈烧瓶中充入：
10mmol苯甲醚；
10mmol苯甲酰氯；
10mol％(1mmol)FeCl3；
40mmol壬烷。
重复实施例1-11(表I)所述的微波照射条件(300W；1min)和在反应后的处理过程。
照射后的最后温度为142℃。
甲氧基二苯酮的收率为53％(对/邻＝94/6)。实施例54
在与上述(实施例53)相同的条件下，在十一烷(b.p.196℃)中进行苯甲醚的苯甲酰化。
照射后的最后温度为169℃。
甲氧基二苯酮的收率为83％(对/邻＝96/4)。实施例55
甲苯的苯甲酰化在十一烷中进行。
向备有冷却器和二氯化钙管的长颈烧瓶中充入：
10mmol甲苯；
10mmol苯甲酰氯；
10mol％(1mmol)FeCl3；
40mmol十一烷。
微波照射条件(300W；1min)和在反应后的处理过程与实施例53和54所述的过程相同。
照射后的最后温度为150℃。
甲基二苯酮的收率为24％(对/邻/间＝82/14/4)。实施例56和57
在这些实施例中，说明在用作溶剂的不太活化或失活的芳族化合物存在下对活化的芳族化合物(苯甲醚)进行酰化反应的可能性。实施例56
苯甲醚的苯甲酰化在甲苯中进行。
向备有冷却器和二氯化钙管的长颈烧瓶中充入：
20mmol苯甲醚；
20mmol甲苯；
10mmol苯甲酰氯；
1mmol FeCl3。
重复实施例53和54所述的微波照射条件(300W；1min)和在反应后的处理过程。
照射后的最后温度为128℃。
相对于苯甲酰氯，甲氧基二苯酮的收率为90％(对/邻＝94/6)。实施例57
苯甲醚的苯甲酰化在邻二氯苯中进行。
向备有冷却器和二氯化钙管的长颈烧瓶中充入：
20mmol苯甲醚；
20mmol邻二氯苯；
10mmol苯甲酰氯；
1mmol FeCl3。
重复实施例55所述的微波照射条件(300W；1min)和在反应后的处理过程。
照射后的最后温度为158℃。
相对于苯甲酰氯，甲氧基二苯酮的收率为93％(对/邻＝95/5)。
在下述实施例58-70中，按照本发明方法进行各种芳族化合物的磺酰化反应。
收率＝(形成的芳族砜的摩尔数/引入的磺酰化剂的摩尔数)实施例58
向备有冷却器和二氯化钙管的长颈石英烧瓶中充入：
3.69g(40mmol)甲苯；
3.53g(20mmol)苯磺酰氯；
162mg(1mmol)，即5mol％的无水氯化铁(相对于苯磺酰氯)。
采用设备上的S402软件经程序给出最大温度为110℃的指令。
将反应混合物在微波照射下加热5分钟。
冷却后，将反应产物用10wt％氢氧化钠溶液水解。
有机相用二氯甲烷萃取，用硫酸钠干燥，在减压下浓缩(除去过量的二氯甲烷和甲苯)。
获得的固体相用戊烷洗涤，再在室温及减压下处理。
相对于少量反应物(PhSO2Cl)，分离出的甲基二苯基砜的收率为98％。
通过CG定量异构体：邻/间/对：38/9/53。
CG/MS[m/z(相对强度峰大于20％)]
2-甲基二苯基砜：232(M+，31)，214(53)，166(94)，137(43)，91(48)，77(100)，65(89)；
3-甲基二苯基砜：232(M+，42)，139(51)，125(100)，91(37)，77(49)，65(48)；
4-甲基二苯基砜：232(M+，68)，139(96)，125(71)，107(100)，91(56)，79(26)，77(84)，65(60).
RMN(1H，CDCl3)：δ2,36(单峰，对-Me)，2，42(单峰，邻-Me)，7,10-8,30(芳族质子量)。实施例59-64
在这些实施例中，重复实施例58的操作方法。
在表XIII所示最大温度下进行照射。
在实施例62中，形成对氯二苯基砜(5％)。
表XIII 实施例 芳族化合 物性质磺酰化剂性质 条件：功率；Tmax；照射 时间 收率(％)和异构体比 例 59 苯苯磺酰氯 100W；78℃ 20min 39 60 氟苯苯磺酰氯 100W；105℃ 20min 73 o/m/p＝2/0/98 61 氯苯对氯苯磺酰氯 100W；144℃ 20min 95 o/m/p＝7/0/93 62 碘苯对氯苯磺酰氯 120W；180℃ 20min 72 o/m/p＝3/0/97 63 甲苯甲苯磺酰氯 120W；110℃ 5min 85 o/m/p＝6/3/91 64 甲苯对甲苯磺酸酐 120W；110℃ 10min 76 o/m/p＝5/2/93实施例65
向备有冷却器和二氯化钙管的石英长颈烧瓶中充入：
4.5g(40mmol)氯苯；
3.53g(20mmol)苯磺酰氯；
162mg(1mmol)，即5mol％的无水氯化铁(相对于苯磺酰氯)。
采用入射功率为300W连续进行微波照射4分钟。
由反应介质达到的温度为202℃。
反应介质如实施例58所述进行处理。
相对于苯磺酰氯，氯二苯基砜的收率为74％。
异构体由CG定量：
邻/对比为2/98。
熔点为95℃。
CG/MS[4-氯二苯基砜的m/z(％)：252(M+，23)，159(40)，125(100)，111(21)，97(24)，77(71)，75(34)]。
表XIV实施例芳族化合物的性质磺酰化剂的性质条件：功率；Tmax； 照射时间 收率(％) 和异构体比例 65 氯苯 苯磺酰氯300W；202℃4min 74 o/m/p＝2/0/98实施例66-68
重复实施例65的操作方法。在所述功率下连续进行微波照射。在实施例67中，形成5％的二苯基砜。
表XV 实施例芳族化合物的性质磺酰化剂的性质条件：功率；Tmax； 照射时间 收率(％) 和异构体比例 66 苯甲醚 苯磺酰氯300W；248℃ 1min 91 o/m/p＝45/0/55 67 碘苯 苯磺酰氯300W；197℃ 2min 90 68 碘苯 对氯苯磺酰氯300W；220℃ 4min 82 o/m/p＝1/0/99实施例69
如实施例65进行反应，只是连续照射共6次，每次15秒，照射间隔时间为45秒。
表XVI 实施例芳族化合物 的性质磺酰化剂的性 质条件：功率；Tmax；照射时间 收率(％) 和异构体比例 69 苯 苯磺酰氯300W；160℃6×15s；45s 88实施例70
如实施例65进行反应，只是使用苯甲醚和二甲基氨磺酰氯。
表XVII实施例芳族化合物的性质磺酰化剂的性质 条件：功率；Tmax； 照射时间 收率(％) 和异构体比例 70 苯甲醚二甲基氨磺酰氯 300W；270℃1min 60 o/m/p＝42/2/56