CN101555205B - 一种3-氧代-1-环丁烷羧酸的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3-氧代-1-环丁烷羧酸的制备方法,该方法包括如下步骤:采用1,3-二氯丙酮作为原料,依次与乙二醇进行缩酮反应、与丙二酸甲酯或者丙二酸乙酯或者丙二酸异丙酯进行环合反应,最后再在强酸存在条件下进行水解反应制得3-氧代-1-环丁烷羧酸。本发明提出了一条全新的合成路线,各步反应条件温和、工艺简单,各步反应均为常规操作,有效的避免了采用价格昂贵的原料,降低了产品的成本,使之大规模应用成为可能。

Description

一种3-氧代-1-环丁烷羧酸的制备方法
技术领域
本发明涉及一种医药和化学中间体的制备方法,具体涉及一种四元环的合成方法。
背景技术
在现代医药和化学的发展中,有一类化合物作为凝血酶抑制剂引起了人们越来越广泛的关注,这类化合物中关键的作用靶心结构是含有四元环的羧酸官能团,因此在此类化合物的合成中,四元环的合成显得尤为关键。
在已知文献中,合成本文目标化合物的方法主要有两种,一种为通过四氧化锇氧化四元环的环外双键而制得产物(Journal of the American Chemical Society,1958,80,5837-5840),但是这种方法用到的四氧化锇比较昂贵,并且毒性较大,而且原料很难得到;另外一种方法需要用到1,3-二溴丙酮作为主要原料(Journal of Organic Chemistry,1988,53(16),3841-3843),该原料价格昂贵,并且纯度不高,从而制得的产品质量不理想,并且因为成本的原因导致难以大规模生产。
在查阅了大量国内外相关文献和专利以后,我们设计了一条拥有自主知识产权的合成路线合成目标化合物3-氧代-1-环丁烷羧酸,新方法采用国内容易得到的各种原料,各步反应条件温和、工艺简单,各步反应均为常规操作,有效的避免了采用价格昂贵的原料,降低了产品的成本,使之大规模应用成为可能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种设备简单、反应条件温和、便于操作并无损环境的用途广泛的医药和化学中间体3-氧代-1-环丁烷羧酸的制备方法。
为达上述目的,我们进行了一系列实验,提出了一条全新的合成路线。
实现本发明的技术方案如下:
一种3-氧代-1-环丁烷羧酸的制备方法,以式(IV)表示的3-氧代-1-环丁烷羧酸按照如下步骤获得:
Figure G2009100975585D00021
图中(III)式中R表示甲基、乙基或者异丙基
A.2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷的制备
在反应器中加入1,3-二氯丙酮(I)1倍,甲苯2-10倍(质量比),乙二醇0.53-0.78倍(质量比)和催化剂对甲基苯磺酸0.01-0.03倍(质量比),升温至100℃搅拌反应,然后在此温度下回流分水,直至馏出液为清液,约6小时,然后冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液升温至120℃蒸馏除去甲苯,得到的残余物为2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷粗品,减压蒸馏收集88-92℃/10mmHg馏分,即2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷(II)。
B.5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二烷基酯的制备
在反应器中加入DMF(N,N-二甲基甲酰胺)2-5倍(质量比),在搅拌条件下分批加入氢化钠0.30-0.35倍(质量比),室温搅拌1小时,然后滴加丙二酸烷基酯1.03-1.05倍(物质的量比),滴加过程中反应混合物温度不超过70℃,滴加完毕后一次性加入2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷(II)1倍,加毕后升温至80℃继续搅拌反应24-48小时,然后冷却至室温,加入饱和氯化铵溶液5倍(质量比),再加入己烷7-8倍(质量比)萃取分液,有机层用无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂无水硫酸钠后,滤液升温至90℃除去溶剂,得到的残余物为5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二烷基酯(III)粗品,该步产物不需要进一步纯化可直接用于下一步反应。
C.3-氧代-1-环丁烷羧酸的制备
在反应器中加入5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二烷基酯(III)1倍,浓度为20%或者浓度为25%的盐酸溶液3-5倍(质量比),搅拌均匀后加热至100℃反应45-55小时,反应结束后反应混合物冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液用乙醚5-10倍(质量比)萃取,分液,有机层用无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂无水硫酸钠后,滤液升温至50℃除去溶剂,得到淡黄色液体,冷却后凝固成固体,即3-氧代-1-环丁烷羧酸(IV)。
本发明的优点有:
1,本发明采用的各步原料均为市售,来源广泛,供应充足,并且价格便宜,能有效的控制生产成本。
2,本发明反应条件相对温和且工艺简单,各步反应均为较常规的操作,经过三步反应得到产物,易于控制,无需复杂的设备。
具体实施方式
下面通过具体的实施例进一步说明本发明是如何实现的:
实施例1
A.2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷的制备
在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的250ml三颈瓶中加入1,3-二氯丙酮(12.7g,0.1mol),甲苯(100ml),乙二醇(7.5g,0.12mol)和对甲基苯磺酸(0.3g),升温至100℃搅拌反应,然后在此温度下回流分水,直至馏出液为清液,约6小时,然后冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液升温至120℃蒸馏除去甲苯,得到的残余物为2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷粗品,减压蒸馏收集88-92℃/10mmHg馏分,即2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷(14.7g),收率86.0%。
B.5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二异丙酯的制备
在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的500ml三颈瓶中,加入DMF(N,N-二甲基甲酰胺,80ml),在搅拌条件下分批加入氢化钠(5.5g,0.24mol),室温搅拌1小时,然后滴加丙二酸二异丙酯(19.4g,0.103mol),滴加过程中反应混合物温度不超过70℃,滴加完毕后一次性加入2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷(17.1g,0.1mol),加毕后升温至80℃继续搅拌反应40小时,然后冷却至室温,加入饱和氯化铵溶液(85ml),再加入己烷(180ml)萃取分液,有机层用无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂无水硫酸钠后,滤液升温至90℃除去溶剂,得到的残余物为5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二异丙酯(III)粗品,约18.1g,收率63.3%,该步产物不需要进一步纯化可直接用于下一步反应。
C.3-氧代-1-环丁烷羧酸的制备
在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的500ml三颈瓶中加入5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二异丙酯(28.6g,约0.1mol),浓度为20%的盐酸溶液(100ml),搅拌均匀后加热至100℃反应50小时,反应结束后反应混合物冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液用乙醚(200ml)萃取,分液,有机层用无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂无水硫酸钠后,滤液升温至50℃除去溶剂,得到淡黄色液体,冷却后凝固成固体,即3-氧代-1-环丁烷羧酸(10.0g),收率87.7%.1H-NMR(CDCl3):δ2.84-2.89(1H,m),3.17-3.29(4H,m).MS(EI),m/z115(M+H).
实施例2
其他步骤与实施例1相同,只是A步骤的2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷的制备方法如下:
在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的250ml三颈瓶中加入1,3-二氯丙酮(12.7g,0.1mol),甲苯(35ml),乙二醇(6.8g,0.11mol)和对甲基苯磺酸(0.13g),升温至100℃搅拌反应,然后在此温度下回流分水,直至馏出液为清液,约6小时,然后冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液升温至120℃蒸馏除去甲苯,得到的残余物为2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷粗品,减压蒸馏收集88-92℃/10mmHg馏分,即2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷(13.8g),收率80.7%。
实施例3
其他步骤与实施例1相同,只是A步骤的2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷的制备方法如下:
在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的250ml三颈瓶中加入1,3-二氯丙酮(12.7g,0.1mol),甲苯(100ml),乙二醇(9.9g,0.16mol)和对甲基苯磺酸(0.3g),升温至100℃搅拌反应,然后在此温度下回流分水,直至馏出液为清液,约6小时,然后冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液升温至120℃蒸馏除去甲苯,得到的残余物为2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷粗品,减压蒸馏收集88-92℃/10mmHg馏分,即2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷(14.9g),收率87.1%。
实施例4
其他步骤与实施例1相同,只是A步骤的2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷的制备方法如下:
在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的250ml三颈瓶中加入1,3-二氯丙酮(12.7g,0.1mol),甲苯(100ml),乙二醇(7.5g,0.12mol)和对甲基苯磺酸(0.38g),升温至100℃搅拌反应,然后在此温度下回流分水,直至馏出液为清液,约6小时,然后冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液升温至120℃蒸馏除去甲苯,得到的残余物为2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷粗品,减压蒸馏收集88-92℃/10mmHg馏分,即2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷(14.3g),收率83.6%。
实施例5
其他步骤与实施例1相同,只是A步骤的2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷的制备方法如下:
在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的250ml三颈瓶中加入1,3-二氯丙酮(12.7g,0.1mol),甲苯(155ml),乙二醇(7.5g,0.12mol)和对甲基苯磺酸(0.3g),升温至100℃搅拌反应,然后在此温度下回流分水,直至馏出液为清液,约6小时,然后冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液升温至120℃蒸馏除去甲苯,得到的残余物为2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷粗品,减压蒸馏收集88-92℃/10mmHg馏分,即2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷(14.6g),收率85.4%。
实施例6
其他步骤与实施例1相同,只是B步骤的5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二异丙酯的制备方法如下:
在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的500ml三颈瓶中,加入DMF(N,N-二甲基甲酰胺,40ml),在搅拌条件下分批加入氢化钠(5.1g,0.21mol),室温搅拌1小时,然后滴加丙二酸二异丙酯(19.4g,0.103mol),滴加过程中反应混合物温度不超过70℃,滴加完毕后一次性加入2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷(17.1g,0.1mol),加毕后升温至80℃继续搅拌反应24小时,然后冷却至室温,加入饱和氯化铵溶液(85ml),再加入己烷(195ml)萃取分液,有机层用无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂无水硫酸钠后,滤液升温至90℃除去溶剂,得到的残余物为5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二异丙酯(III)粗品,约16.9g,收率59.0%,该步产物不需要进一步纯化可直接用于下一步反应。
实施例7
其他步骤与实施例1相同,只是B步骤的5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二异丙酯的制备方法如下:
在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的500ml三颈瓶中,加入DMF(N,N-二甲基甲酰胺,85ml),在搅拌条件下分批加入氢化钠(6.0g,0.25mol),室温搅拌1小时,然后滴加丙二酸二异丙酯(19.7g,0.105mol),滴加过程中反应混合物温度不超过70℃,滴加完毕后一次性加入2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷(17.1g,0.1mol),加毕后升温至80℃继续搅拌反应48小时,然后冷却至室温,加入饱和氯化铵溶液(85ml),再加入己烷(190ml)萃取分液,有机层用无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂无水硫酸钠后,滤液升温至90℃除去溶剂,得到的残余物为5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二异丙酯(III)粗品,约18.8g,收率65.7%,该步产物不需要进一步纯化可直接用于下一步反应。
实施例8
其他步骤与实施例1相同,只是B步骤的5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二乙酯的制备方法如下:
在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的500ml三颈瓶中,加入DMF(N,N-二甲基甲酰胺,80ml),在搅拌条件下分批加入氢化钠(5.5g,0.24mol),室温搅拌1小时,然后滴加丙二酸二乙酯(16.5g,0.103mol),滴加过程中反应混合物温度不超过70℃,滴加完毕后一次性加入2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷(17.1g,0.1mol),加毕后升温至80℃继续搅拌反应40小时,然后冷却至室温,加入饱和氯化铵溶液(85ml),再加入己烷(200ml)萃取分液,有机层用无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂无水硫酸钠后,滤液升温至90℃除去溶剂,得到的残余物为5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二乙酯(III)粗品,约16.0g,收率62.0%,该步产物不需要进一步纯化可直接用于下一步反应。
实施例9
其他步骤与实施例1相同,只是B步骤的5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二甲酯的制备方法如下:
在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的500ml三颈瓶中,加入DMF(N,N-二甲基甲酰胺,80ml),在搅拌条件下分批加入氢化钠(5.5g,0.24mol),室温搅拌1小时,然后滴加丙二酸二甲酯(13.6g,0.103mol),滴加过程中反应混合物温度不超过70℃,滴加完毕后一次性加入2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷(17.1g,0.1mol),加毕后升温至80℃继续搅拌反应40小时,然后冷却至室温,加入饱和氯化铵溶液(85ml),再加入己烷(195ml)萃取分液,有机层用无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂无水硫酸钠后,滤液升温至90℃除去溶剂,得到的残余物为5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二甲酯(III)粗品,约13.9g,收率60.4%,该步产物不需要进一步纯化可直接用于下一步反应。
实施例10
其他步骤与实施例1相同,只是C步骤的3-氧代-1-环丁烷羧酸的制备方法如下:
在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的500ml三颈瓶中加入5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二乙酯(25.8g,约0.1mol),浓度为20%的盐酸溶液(100ml),搅拌均匀后加热至100℃反应45小时,反应结束后反应混合物冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液用乙醚(200ml)萃取,分液,有机层用无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂无水硫酸钠后,滤液升温至50℃除去溶剂,得到淡黄色液体,冷却后凝固成固体,即3-氧代-1-环丁烷羧酸(8.3g),收率72.8%。
实施例11
其他步骤与实施例1相同,只是C步骤的3-氧代-1-环丁烷羧酸的制备方法如下:
在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的500ml三颈瓶中加入5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二甲酯(23.0g,约0.1mol),浓度为20%的盐酸溶液(100ml),搅拌均匀后加热至100℃反应55小时,反应结束后反应混合物冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液用乙醚(200ml)萃取,分液,有机层用无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂无水硫酸钠后,滤液升温至50℃除去溶剂,得到淡黄色液体,冷却后凝固成固体,即3-氧代-1-环丁烷羧酸(5.6g),收率49.1%。
实施例12
其他步骤与实施例1相同,只是C步骤的3-氧代-1-环丁烷羧酸的制备方法如下:
在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的500ml三颈瓶中加入5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二异丙酯(28.6g,约0.1mol),浓度为25%的盐酸溶液(80ml),搅拌均匀后加热至100℃反应45小时,反应结束后反应混合物冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液用乙醚(200ml)萃取,分液,有机层用无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂无水硫酸钠后,滤液升温至50℃除去溶剂,得到淡黄色液体,冷却后凝固成固体,即3-氧代-1-环丁烷羧酸(10.5g),收率92.1%。
实施例13
其他步骤与实施例1相同,只是C步骤的3-氧代-1-环丁烷羧酸的制备方法如下:
在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的500ml三颈瓶中加入5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二异丙酯(28.6g,约0.1mol),浓度为20%的盐酸溶液(140ml),搅拌均匀后加热至100℃反应55小时,反应结束后反应混合物冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液用乙醚(200ml)萃取,分液,有机层用无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂无水硫酸钠后,滤液升温至50℃除去溶剂,得到淡黄色液体,冷却后凝固成固体,即3-氧代-1-环丁烷羧酸(9.8g),收率86.0%。

Claims (1)

1.一种3-氧代-1-环丁烷羧酸的制备方法,其特征在于:以式(IV)表示的3-氧代-1-环丁烷羧酸按照如下步骤获得:
Figure FSB00000598496600011
图中(III)式中R表示甲基、乙基或者异丙基;
A.2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷的制备
在反应器中加入1,3-二氯丙酮(I)质量比1倍,甲苯质量比2-10倍,乙二醇质量比0.53-0.78倍和催化剂对甲基苯磺酸质量比0.01-0.03倍,升温至100℃搅拌反应,然后在此温度下回流分水,直至馏出液为清液,分水时间为6小时,然后冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液升温至120℃蒸馏除去甲苯,得到的残余物为2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷粗品,减压蒸馏收集88-92℃/10mmHg馏分,即为2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷(II);
B.5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二烷基酯的制备
在反应器中加入DMF(N,N-二甲基甲酰胺)质量比2-5倍,在搅拌条件下分批加入氢化钠质量比0.30-0.35倍,室温搅拌1小时,然后滴加丙二酸烷基酯物质的量比1.03-1.05倍,滴加过程中反应混合物温度不超过70℃,滴加完毕后一次性加入2,2-二氯甲基-1,3-二氧戊烷(II)质量比1倍,加毕后升温至80℃继续搅拌反应24-48小时,然后冷却至室温,加入饱和氯化铵溶液质量比5倍,再加入己烷质量比7-8倍萃取分液,有机层用无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂无水硫酸钠后,滤液升温至90℃除去溶剂,得到的残余物为5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二烷基酯(III)粗品;
C.3-氧代-1-环丁烷羧酸的制备
在反应器中加入5,8-二氧螺[3,4]辛烷-2,2-二羧酸二烷基酯(III)粗品质量比1倍,浓度为20%-25%的盐酸溶液质量比3-5倍,搅拌均匀后加热至100℃反应45-55小时,反应结束后反应混合物冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液用乙醚质量比5-10倍萃取,分液,有机层用无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂无水硫酸钠后,滤液升温至50℃除去溶剂,得到淡黄色液体,冷却后凝固成固体,即3-氧代-1-环丁烷羧酸(IV)。
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