CN101671270B - 一种丙炔腈类衍生物的合成方法 - Google Patents

Abstract

一种丙炔腈类衍生物的合成方法。目前的制备方法生产成本高，产率低，不适合工业生产。本发明通过有机甲酸在脱水剂存在下生成有机甲酰氯；在路易斯酸及有机碱存在下，有机甲酰氯与氰乙酸乙酯反应生成α-氰基-β-羰基丙酸乙酯类化合物；在氯化剂及有机碱存在下，α-氰基-β-羰基丙酸乙酯类化合物进行氯化反应生成α-氰基-β-氯代丙烯酸乙酯类化合物；在无机碱及低级醇溶液存在下，α-氰基-β-氯代丙烯酸乙酯类化合物水解生成α-氰基-β-氯代丙烯酸类化合物；在有机碱存在下，α-氰基-β-氯代丙烯酸类化合物发生脱羧、脱卤消除反应生成丙炔腈类衍生物。本发明的整个工艺操作简便，后处理简单，产率高，非常适合工业化生产。

Description

一种丙炔腈类衍生物的合成方法

技术领域

本发明涉及化学领域，具体地说是一种丙炔腈类衍生物的合成方法。

背景技术

丙炔腈类衍生物的结构式如下所示：其中R为低级的环烷基、烷基或苯基。

目前大多数丙炔腈类衍生物的制备方法如下：

方法一：先生成与R基团相应的未端乙炔化合物，再与氰酸苯酯、吡啶氰酸酯反应制得或与氰化亚铜反应制得丙炔腈类衍生物。

通常情况下可由相应的酮在五氯化磷、光气、三氯氧磷及催化剂存在下反应生成2-氯-1-烯烃化合物，再通过叔丁醇钾将其脱去氯化氢生成未端炔烃化合物；

也可由相应的甲醛化合物与二卤代甲基膦酸酯反应生成1，1-二卤-1-烯烃化合物，接着与丁基锂反应继而水解生成未端炔烃化合物；

或者由相应的甲醛化合物与丙二酸反应生成丙烯酸化合物，继而溴化脱羧得1-溴-1-烯烃化合物，接着通过叔丁醇钾将其脱去溴化氢生成未端炔烃化合物。

方法一的合成路线如下：

方法二：由R基团相应的酰基叶立德化合物热分解反应制得丙炔腈类化合物，而酰基叶立德易由叶立德与R基团相应的酰氯制得，其合成路线如下：

方法三：由R基团相应的丙炔酸化合物形成酰胺后经五氧化磷、氯化亚砜等脱水生成相应的丙炔腈类化合物，其合成路线如下：

方法四：由R基团相应的丙烯腈化合物溴化生成2，3-二溴丙腈化合物，再脱除二分子溴化氢得丙炔腈类化合物，其合成路线如下：

综合上述各路线：方法一要用到有毒、难以操作的试剂、相当昂贵的原料，给化学合成中带来了很大的安全隐患；方法二产生大量副产物三苯基氧瞵，其分离麻烦，而且酰基叶立德的热分解需要很高的温度；方法三所用的原材料丙炔酸自身是一类难以合成的化合物，不适合作为丙炔腈的原料；方法四在构造炔键时，因氰基的存在使得脱溴反应不能在常规的碱性试剂如叔丁醇钾、氢氧化钾等的DMSO溶液中进行，反应收率非常底。综上所述，至今还没有一个适合工业生产的合成丙炔腈类衍生物的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种工艺操作简便、后处理简单、使用的原料采用常规试剂的丙炔腈类衍生物的合成方法，以提高产率，降低原料成本，适合工业化生产。

为此，本发明采用以下的技术方案：一种丙炔腈类衍生物的合成方法，丙炔腈类衍生物的结构式为

，其中R为低级的环烷基、烷基或苯基，其制备步骤如下：

1)有机甲酸在脱水剂存在下生成有机甲酰氯，脱水反应温度为室温至溶剂的回流温度；2)在路易斯酸及有机碱存在下，有机甲酰氯与氰乙酸乙酯反应生成α-氰基-β-羰基丙酸乙酯类化合物，反应温度为-10℃至溶剂的回流温度，最好为-10℃至室温；3)在氯化剂及有机碱存在下，α-氰基-β-羰基丙酸乙酯类化合物进行氯化反应生成α-氰基-β-氯代丙烯酸乙酯类化合物，氯化反应温度为室温至溶剂的回流温度；4)在无机碱及低级醇溶液存在下，α-氰基-β-氯代丙烯酸乙酯类化合物水解生成α-氰基-β-氯代丙烯酸类化合物，反应温度为室温至溶剂的回流温度；5)在有机碱存在下，α-氰基-β-氯代丙烯酸类化合物发生脱羧、脱卤消除反应生成丙炔腈类衍生物，消除反应温度为室温至溶剂的回流温度。

本发明的合成路线如下：

上述的丙炔腈类衍生物的合成方法，步骤1)中所述的脱水剂选用氯化压砜、三氯氧磷、草酰氯中的任一种或二种以上的混合物。

上述的丙炔腈类衍生物的合成方法，步骤2)中所述的路易斯酸选用无水氯化镁或无水氯化钙，反应中用到的溶剂为四氢呋喃、乙腈、二氧六环中的任一种或二种以上的混合物，氰乙酸乙酯用氰乙酸甲酯或氰乙酸异丙酯代替。

上述的丙炔腈类衍生物的合成方法，步骤3)所述的氯化剂为五氯化磷、三氯化磷、三氯氧磷、三光气中的任一种或二种以上的混合物，所述的氯化反应在催化剂下进行，催化剂选用醋酸亚铜、氯化亚铜、三苯基氧膦、三苯基硫膦中的任一种或二种以上的混合物。

上述的丙炔腈类衍生物的合成方法，步骤4)所述的无机碱为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化锂，所述的低级醇为甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇，以及它们的水溶液。

上述的丙炔腈类衍生物的合成方法，步骤2)、3)、5)中所述的有机碱为三乙胺、三正丁胺、吡啶、哌啶、吗啉、喹啉任一种或二种以上的混合物。

上述的丙炔腈类衍生物的合成方法，步骤1)、3)、5)反应时用到溶剂，其为二氯甲烷、二氯乙烷或甲苯。

本发明的工艺具有以下优点：1)以简单易得的有机酸及其他有机化合物为原料，生产成本低；2)避免了使用剧毒的无机氰化合物作为腈基的来源，而采用广泛使用的低毒性氰基乙酸乙酯为腈基前体，生产安全；3)整个工艺操作简便，后处理简单，产率高，非常适合工业化生产。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1环戊基丙炔腈的合成方法(R为环戊基)

1)环戊基甲酰氯的制备：在250ml三口瓶中加入115g(1mol)环戊基甲酸，室温下滴加165g(1.4mol)氯化亚砜，滴加时间约需1小时。滴加完毕在室温下反应，通过GC监测反应显示在此段时间后没有剩余的甲酸后升温，常压蒸除过量的氯化亚砜，残留物进行减压蒸馏约得118g～125g产物，收率90％～95％。

2)α-氰基-β-羰基环戊基丙酸乙酯的制备：在氮气保护下，将氰乙酸乙酯100g(1.0mol)溶于1000ml四氢呋喃中并加入无水氯化镁95g(1mol)冷却到0℃。往此体系中滴加三乙胺200g(2mol)，控制滴加温度在-5℃～5℃，滴加完毕在此温度下搅拌1.5小时后开始滴加环戊基甲酰氯118g(0.9mol)，滴加温度-5℃～5℃，滴加时间约1小时，滴加完毕在此温度下搅拌3小时后升至室温并搅拌过夜。减压蒸除部分四氢呋喃后，将残留物倾入到已冷却至0℃浓度为2mol/l的稀盐酸500ml中，并用300ml二氯甲烷萃取二次。合并有机相加无水硫酸镁干燥并抽滤，所得滤液减压浓缩。残留物进行减压蒸馏约得150g～162g产物，收率80％～86％。

3)α-氰基-β-氯代环戊基丙烯酸乙酯的制备：在1000ml三口瓶依次加入α-氰基-β-羰基环戊基丙酸乙酯160g(0.765mol)、三乙胺100g(1mol)、二氯甲烷500ml，冷却至0℃后开始滴加三氯氧磷155g(1mol)滴加温度在0℃～10℃，滴加时间约1小时，滴加完毕在此温度下搅拌3小时后升至室温并搅拌过夜。将反应体系倾入到300g冰水混和液中水解，水解温度不超过10℃，必要时可加冰块降温。水解结束静置分层，分出下层二氯甲烷层，上层水层复用300ml二氯甲烷萃取一次后弃去，合并有机相加无水硫酸镁干燥并抽滤，所得滤液减压浓缩。残留物再加400ml石油醚及30g活性碳在室温下搅拌1小时后抽滤，所得滤液减压浓缩得淡黄色的油状物130g～151g，粗品收率75％～87％.

4)α-氰基-β-氯代环戊基丙烯酸的制备：在氮气保护下，将上步所得的粗产物136g(0.6mol)溶于150ml95％的乙醇中，在室温下滴加由氢氧化钾37g(0.66mol)及500ml95％的乙醇所配成的溶液，滴加完毕后在室温搅拌15小时。减压蒸除部分乙醇，往残留物加水300ml，搅拌使其溶清。水层复用200ml二氯甲烷萃取二次，有机层弃去。水层用浓盐酸酸化后复用300ml二氯甲烷萃取二次，水层弃去。合并萃取有机相加无水硫酸镁干燥并抽滤，所得滤液减压浓缩得残留物87g～101g，粗品收率73％～85％。残留物可直接进入下步反应。

5)环戊基丙炔腈的制备：在室温下，将三乙胺60g(0.6mol)滴入到由上步制得的粗产物100g(0.5mol)及200ml甲苯组成的溶液中并升温至90℃，在90℃～100℃保温10小时。冷却至室温加水100ml，搅拌溶清后静置分层。分出下层水层，上层甲苯层复用50ml饱和的碳酸氢钠水溶液洗涤一次后分出水层，有机相加无水硫酸镁干燥并抽滤。常压蒸除甲苯后，残留物减压蒸馏得48g～54g产物，收率73％～85％。

实施例23-苯基丙炔腈的制备(R为3-苯基)

在室温下，将三乙胺50g(0.5mol)滴入到α-氰基-β-氯代苯基丙烯酸粗产物87g(以1mol苯甲酸为起始物按实施例1中的1-4步骤进行仿制而得)及300ml二氯乙烷组成的溶液中并升温回流24小时。冷却至室温加水100ml，搅拌溶清后静置分层。分出下层有机层，有机层复用50ml饱和的碳酸氢钠水溶液洗涤一次后再静置分层。分出有机相，有机相加无水硫酸镁干燥并抽滤。常压蒸除二氯乙烷后，残留物减压蒸馏得43g产物，粗产物用正己烷30ml结晶并干燥得类白色固体36g，Mp＝41℃～42.7℃，总收率28％。

实施例33-异丙基丙炔腈的制备(R为3-异丙基)

在室温下，将三乙胺75g(0.75mol)滴入到α-氰基-β-氯代异丙基丙烯酸粗产物109g(以1mol异丁酸为起始物按实施例1中的1-4步骤进行仿制而得)及300ml二氯乙烷组成的溶液中并升温回流24小时。冷却至室温加水100ml，搅拌溶清后静置分层。分出下层有机层，有机层复用50ml饱和的碳酸氢钠水溶液洗涤一次后再静置分层。分出有机相，有机相加无水硫酸镁干燥并抽滤。常压蒸除二氯乙烷后，残留物减压蒸馏得油状物48.6g，总收率52％。

Claims (5)

1.一种丙炔腈类衍生物的合成方法，丙炔腈类衍生物的结构式为 

其中R为环戊基或苯基，其制备步骤如下： 

1)有机甲酸在脱水剂存在下生成有机甲酰氯；2)在路易斯酸及有机碱存在下，有机甲酰氯与氰乙酸乙酯反应生成α-氰基-β-羰基丙酸乙酯类化合物；3)在氯化剂及有机碱存在下，α-氰基-β-羰基丙酸乙酯类化合物进行氯化反应生成α-氰基-β-氯代丙烯酸乙酯类化合物；4)在无机碱及低级醇溶液存在下，α-氰基-β-氯代丙烯酸乙酯类化合物水解生成α-氰基-β-氯代丙烯酸类化合物；5)在有机碱存在下，α-氰基-β-氯代丙烯酸类化合物发生脱羧、脱卤消除反应生成丙炔腈类衍生物，所述的丙炔腈类衍生物为环戊基丙炔腈或3-苯基丙炔腈；所述的有机甲酸为环戊基甲酸或苯甲酸，相应的有机甲酰氯为环戊基甲酰氯或苯基甲酰氯；步骤2）、3）、5）中所述的有机碱为三乙胺；步骤4）中所述的无机碱为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化锂，所述的低级醇溶液为甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇，以及它们的水溶液。 

2.根据权利要求1所述的丙炔腈类衍生物的合成方法，其特征在于步骤1）中所述的脱水剂选用氯化 亚砜、三氯氧磷、草酰氯中的任一种或二种以上的混合物。 

3.根据权利要求1所述的丙炔腈类衍生物的合成方法，其特征在于步骤2）中所述的路易斯酸选用无水氯化镁或无水氯化钙，反应中用到的溶剂为四氢呋喃、乙腈、二氧六环中的任一种或二种以上的混合物，氰乙酸乙酯用氰乙酸甲酯或氰乙酸异丙酯代替。 

4.根据权利要求1所述的丙炔腈类衍生物的合成方法，其特征在于步骤3） 所述的氯化剂为五氯化磷、三氯化磷、三氯氧磷、三光气中的任一种或二种以上的混合物，所述的氯化反应在催化剂下进行，催化剂选用醋酸亚铜、氯化亚铜、三苯基氧膦、三苯基硫膦中的任一种或二种以上的混合物。 

5.根据权利要求1所述的丙炔腈类衍生物的合成方法，其特征在于步骤1）、3）、5）反应时用到溶剂，其为二氯甲烷、二氯乙烷或甲苯。