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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