CN101768074B - 一种合成4‑羧甲基环己烷羧酸的新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化合物的合成方法。合成4‑羧甲基环己烷羧酸的新方法,第一步丁二酰丁二酸二乙酯的合成:以氢化钠、叔丁醇和丁二酸二乙酯为原料制得丁二酰丁二酸二乙酯;第二步中间体I的合成:以氢化钠、丁二酰丁二酸二乙酯和1,2‑二溴乙烷为原料制得得中间体I;第三步产品1和2的合成:在反应釜中加入中间体I、氢氧化钾、乙醇和水,回流反应得到中间体I的钾盐;另取反应器中加入上述钾盐、氢氧化钾、水合肼,乙二醇,升温回流反应,得到固体4‑羧甲基环己烷羧酸产品1,母液中大部分为产品2。本发明合成路线设计合理、简短,反应条件温合,易于操作,原料易得成本低,制得产品选择性好,产品分离容易,兼具高收率和高纯度的优点。
Description
技术领域:
本发明涉及有机化合物的合成,特别是4-羧甲基环己烷羧酸的合成。
背景技术:
4-羧甲基环己烷羧酸是重要的有机合成试剂,可进一步转化为酰氯、酰胺、酯等衍生物,【Chemische Berichte;1935;68;1267】,同时还是重要的液晶原料中间体【JP60258141A】。传统的合成方法是使用4-羧乙基苯甲酸加氢制得,但一方面4-羧乙基苯甲酸的获得比较困难,另一方面加氢过程需要使用贵金属,大大的提高了工艺成本。
发明内容:
本发明的目的是提供一种合成4-羧甲基环己烷羧酸的新方法,工艺路线简单,反应温和易于操作。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:合成4-羧甲基环己烷羧酸的新方法,具体反应式如下:
第一步丁二酰丁二酸二乙酯的合成:
在反应器中,将氢化钠悬浮在乙二醇二甲醚中,继续加入叔丁醇,升温至60℃,开始加入丁二酸二乙酯,加入完毕,继续搅拌监控分析丁二酸二乙酯含量小于1%停止反应;减压除去乙二醇二甲醚(沸点83℃)和反应生成的乙醇(沸点78℃),将乙醇除去后,将10%稀盐酸滴加到釜中,调节其PH值为弱酸性,过滤,固体为丁二酰丁二酸二乙酯,用二氯甲烷萃取至水层无丁二酰丁二酸二乙酯,旋蒸得丁二酰丁二酸二乙酯;
第二步中间体I的合成:
在反应器中,将氢化钠悬浮在乙二醇二甲醚中,继续加入丁二酰丁二酸二乙酯,升温至60℃时开始加1,2-二溴乙烷,加入完毕,升温至90℃,继续搅拌20h停止反应;减压蒸馏除去二溴化物和乙二醇二甲醚,用二氯甲烷将大部分的产品溶解,剩余固体用浓盐酸调节其PH值为弱酸性,继续用二氯甲烷萃取,脱溶,所得粗品用乙醇重结晶,得中间体I;
第三步产品1和2的合成:
在反应釜中加入中间体I、氢氧化钾、乙醇和水,回流反应监控中间体I含量小于1%停止反应,减压脱溶后得到中间体I的钾盐备用;另取反应器中加入上述钾盐、氢氧化钾、水合肼,乙二醇,升温至回流分离出水和过量的水合肼,继续升温至回流,监控至反应完全,反应结束后,用稀酸酸化至PH=1-2,乙酸乙酯萃取,干燥,脱溶得到褐色粘稠状固体,在乙酸乙酯中重结晶,得到固体4-羧甲基环己烷羧酸产品1,母液中大部分为产品2。
所述第一步丁二酰丁二酸二乙酯的合成:其中丁二酸二乙酯加入的速度以产生的氢气可控制为宜。
所述第一步丁二酰丁二酸二乙酯的合成:其中原料配比是:氢化钠与丁二酸二乙酯的摩尔比为2∶1至5∶1,乙二醇二甲醚与丁二酸二乙酯的质量比为3∶1至5∶1,叔丁醇与丁二酸二乙酯的质量比为1∶100至1∶20。
所述第二步中间体I的合成:其中原料配比是:氢化钠与丁二酸二乙酯的摩尔比为2∶1至5∶1,1,2-二溴乙烷与丁二酸二乙酯的摩尔比为2∶1至5∶1,乙二醇二甲醚与丁二酸二乙酯的质量比为2∶1至5∶1。
所述第三步产品1和2的合成:其中原料配比是:氢氧化钾与中间体I的摩尔比为2∶1至8∶1,水合肼与中间体I的摩尔比为4∶1至8∶1,乙醇与中间体I的质量比为2∶1至5∶1,乙二醇与中间体I的质量比为4∶1至8∶1。
本发明合成路线设计合理、简短,反应条件温合,易于操作,原料易得成本低,制得产品选择性好,产品分离容易,兼具高收率和高纯度的优点。
具体实施方式:
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明,但本发明并不局限于具体实施例。
实施例1
第一步丁二酰丁二酸二乙酯的合成:
在装有机械搅拌、温度计、滴加漏斗和冷凝管的500mL四口烧瓶中,将41.14g(1.2mol)氢化钠悬浮在340mL乙二醇二甲醚中,继续加入1.5g叔丁醇,升温至60℃,开始滴加丁二酸二乙酯104.4g(0.6mol),滴加速度以产生的氢气可控制为宜。滴加完毕(40min-2h),继续搅拌监控分析丁二酸二乙酯含量小于1%停止反应(18h);减压除去乙二醇二甲醚(沸点83℃)和乙醇(沸点78℃),将10%稀盐酸滴加到釜中,调节其PH值为弱酸性,(1)过滤,固体为丁二酰丁二酸二乙酯(2)用二氯甲烷萃取至水层无丁二酰丁二酸二乙酯,旋蒸得丁二酰丁二酸二乙酯,纯度99%,收率64%;
第二步中间体I的合成:在装有机械搅拌、温度计、滴加漏斗和冷凝管的250mL四口烧瓶中,将氢化钠9.6g(0.28mol)悬浮在80mL乙二醇二甲醚中,继续加入25.6g(0.1mol)丁二酰丁二酸二乙酯,升温至60℃滴加1,2-二溴乙烷86.8g(0.46mol),滴加完毕,升温至90℃,继续搅拌20h停止反应;反应结束后,减压蒸馏除去二溴化物和乙二醇二甲醚,用二氯甲烷将大部分的产品溶解,剩余固体用浓盐酸调节其PH值为弱酸性,继续用二氯甲烷萃取,脱溶。所得粗品用乙醇重结晶,产品纯度95%,收率50%。
第三步产品1和2的合成:
在装有磁力搅拌、温度计和冷凝管的50mL四口烧瓶中,加入2.82g(0.01mol)中间体I、氢氧化钾1.23g(0.022mol)、乙醇15mL,水1.5mL,回流反应监控中间体I含量小于1%停止反应。减压脱溶后得到其钾盐,直接进入下一步反应;
在装有磁力搅拌、温度计、分水器和冷凝管的50mL四口烧瓶中,加入2.26g(0.01mol)上述钾盐、氢氧化钾2.46g(0.044mol)、水合肼3.13g(0.05mol,80%),乙二醇15mL,升温至回流分出水和过量的水合肼,继续升温至回流(198℃),监控至反应完全;反应结束后,用稀酸酸化至PH=1-2,乙酸乙酯萃取,干燥,脱溶得到褐色粘稠状固体。在乙酸乙酯中重结晶,得到化合物1固体4-羧甲基环己烷羧酸,母液中大部分为化合物2。
Claims (4)
1.合成4-羧甲基环己烷羧酸的方法,其特征是:
第一步丁二酰丁二酸二乙酯的合成:
在反应器中,将氢化钠悬浮在乙二醇二甲醚中,继续加入叔丁醇,升温至60℃,开始加入丁二酸二乙酯,加入完毕,继续搅拌监控分析丁二酸二乙酯含量小于1%停止反应;减压除去乙二醇二甲醚和反应生成的乙醇,将乙醇除去后,将10%稀盐酸滴加到釜中,调节其pH值为弱酸性,过滤,固体为丁二酰丁二酸二乙酯,用二氯甲烷萃取至水层无丁二酰丁二酸二乙酯,旋蒸得丁二酰丁二酸二乙酯;
第二步中间体2,5-二氧代二环[2.2.2]辛烷-1,4-二甲酸二乙酯的合成:
在反应器中,将氢化钠悬浮在乙二醇二甲醚中,继续加入丁二酰丁二酸二乙酯,升温至60℃时开始加1,2-二溴乙烷,加入完毕,升温至90℃,继续搅拌20h停止反应;减压蒸馏除去二溴化物和乙二醇二甲醚,用二氯甲烷将大部分的产品溶解,剩余固体用浓盐酸调节其pH值为弱酸性,继续用二氯甲烷萃取,脱溶,所得粗品用乙醇重结晶,得中间体2,5-二氧代二环[2.2.2]辛烷-1,4-二甲酸二乙酯;
第三步产品4-羧甲基环己烷羧酸和1,4-环庚二羧酸的合成:
在反应釜中加入中间体2,5-二氧代二环[2.2.2]辛烷-1,4-二甲酸二乙酯、氢氧化钾、乙醇和水,回流反应监控中间体2,5-二氧代二环[2.2.2]辛烷-1,4-二甲酸二乙酯含量小于1%停止反应,减压脱溶后得到2,5-二氧代二环[2.2.2]辛烷-1,4-二甲酸的钾盐备用;另取反应器中加入上述钾盐、氢氧化钾、水合肼、乙二醇,升温至回流分离出水和过量的水合肼,继续升温至回流,监控至反应完全,反应结束后,用稀酸酸化至pH=1-2,乙酸乙酯萃取,干燥,脱溶得到褐色粘稠状固体,在乙酸乙酯中重结晶,得到固体4-羧甲基环己烷羧酸产品,母液中大部分为产品1,4-环庚二羧酸。
2.根据权利要求1所述的合成4-羧甲基环己烷羧酸的方法,其特征是:第一步丁二酰丁二酸二乙酯的合成:其中丁二酸二乙酯加入的速度以产生的氢气可控制为宜。
3.根据权利要求1所述的合成4-羧甲基环己烷羧酸的方法,其特征是:第一步丁二酰丁二酸二乙酯的合成:其中原料配比是:氢化钠与丁二酸二乙酯的摩尔比为2:1至5:1,乙二醇二甲醚与丁二酸二乙酯的质量比为3:1至5:1,叔丁醇与丁二酸二乙酯的质量比为1:100至1:20。
4.根据权利要求1所述的合成4-羧甲基环己烷羧酸的方法,其特征是:第三步产品4-羧甲基环己烷羧酸和1,4-环庚二羧酸的合成:其中原料配比是:氢氧化钾与中间体2,5-二氧代二环[2.2.2]辛烷-1,4-二甲酸二乙酯的摩尔比为2:1至8:1,水合肼与中间体2,5-二氧代二环[2.2.2]辛烷-1,4-二甲酸二乙酯的摩尔比为4:1至8:1,乙醇与中间体2,5-二氧代二环[2.2.2]辛烷-1,4-二甲酸二乙酯的质量比为2:1至5:1,乙二醇与中间体2,5-二氧代二环[2.2.2]辛烷-1,4-二甲酸二乙酯的质量比为4:1至8:1。
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