CN103483307A - 4,5-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮的制备方法 - Google Patents

4,5-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮的制备方法 Download PDF

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CN103483307A CN201310454250.8A CN201310454250A CN103483307A CN 103483307 A CN103483307 A CN 103483307A CN 201310454250 A CN201310454250 A CN 201310454250A CN 103483307 A CN103483307 A CN 103483307A
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Abstract

本发明公开了一种4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的合成方法。该方法以3-羟基-2-丁酮和碳酸二甲酯为主要原料，包括以下步骤：(1)按一定比例加入3-羟基-2-丁酮、碳酸二甲酯、催化剂、溶剂，在60-100℃加热反应混合物，进行酯交换反应3-6h，(2)提高反应混合物温度至110-160℃，保持此温度反应2-5h，继续蒸出甲醇等副产物；(3)反应结束后，冷却反应混合物至室温，慢慢加入浓盐酸中和反应催化剂至反应混合物pH值为7左右；分馏回收碳酸二甲酯后，减压蒸出脂肪醚适量；蒸馏剩余物冷却至0-5℃，结晶、过滤或离心，得到产物4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品；本工艺从源头上消除了安全隐患，生产安全可靠。

Description

4,5-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮的制备方法
技术领域
本发明涉及有机合成领域，尤其涉及一种4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的制备方法。
背景技术
4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮是一种重要的医药中间体，主要用于许多药物的修饰，以合成具有光学活性的手性药物，从而较大程度地提高药效，降低药物副作用。如作为合成心血管药物奥美沙坦，青霉素类药物仑氨西林，氟喹诺酮类抗菌药普卢利沙星等药物的间体。在本发明未做出之前，工业上一般用光气、双光气，三光气与3-羟基-2-丁酮反应合成4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮。例如USP4428806，JP6010571，US448732等。由于光气是国际上严格控制并限制生产和使用的有剧毒性的气体，不能大量使用，不适合工业生产，另外无论是在实验室还是在工业生产上都有很大的安全隐患。双光气为液体是一种窒息性毒剂，即对人体的肺组织造成损害，导致机体缺氧而窒息死亡。而且双光气不稳定，遇热分解能产生剧毒性光气，并且双光气不宜精制，在运输和储藏方面也有困难。三光气遇水会发生剧烈的分解产生光气，另外三光气分解温度为130℃，在反应的第二阶段温度在130℃以上会有未反应完的三光气分解产生剧毒性光气仍然有安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种以3-羟基-2-丁酮和碳酸二甲酯为原料合成4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的制备方法，该方法从源头上消除了安全隐患靠，减少了工业三废的产生，生成产安全可靠。
一种4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的制备方法，以3-羟基-2-丁酮和碳酸二甲酯为原料，包括以下步骤：
(1)在带有精馏反应装置的反应器中，以碱金属醇盐作为催化剂，以脂肪醚作为溶剂，并按一定比例加入3-羟基-2-丁酮、碳酸二甲酯，在60-100℃加热反应混合物，进行酯交换反应3-6h，同步蒸出副产物甲醇，得到碳酸单甲基-3-羟基-2-丁酮基酯；其中，3-羟基-2-丁酮和碳酸二甲酯的摩尔比为1∶1-5.0；碱金属醇盐其添加量为3-羟基-2-丁酮质量的1％-6％；脂肪醚用量为3-羟基-2-丁酮质量的3-7倍；
(2)提高反应混合物温度至110-160℃，保持此温度反应2-5h，继续蒸出甲醇等副产物；
(3)反应结束后，冷却反应混合物至室温，慢慢加入浓盐酸以中和反应催化剂至反应混合物pH值为7左右；分馏回收碳酸二甲酯后，减压蒸出脂肪醚适量；蒸馏剩余物冷却至0-5℃，结晶、过滤或离心，得到产物4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品。
进一步地，在步骤(3)之后，还包括：
(4)在粗品中加入重结晶溶剂和为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量0.01-0.2倍的活性炭，加热至80℃回流搅拌0.5-1h，趁热过滤或离心，滤液(或离心液)在60℃下蒸发浓缩至有大量结晶析出后，采用冷水浴冷却浓缩液至0-5℃，离心或过滤，所得固体物在50℃下常压烘干2-4h，或在真空度为13.3Kpa、温度为40℃的条件下真空干燥2.5-3h，得到4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的白色晶体；其中，重结晶溶剂用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量的1-5倍。
进一步地，3-羟基-2-丁酮和碳酸二甲酯的摩尔比为1∶1-2.5。
进一步地，所述碱金属醇盐为甲醇钠、乙醇钠、甲醇钾、乙醇钾、正丙醇钠，正丙醇钾中的一种或多种。
进一步地，所述碱金属醇盐的添加量为3-羟基-2-丁酮质量的3％。
进一步地，所述脂肪醚为甲基叔丁基醚、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、丙二醇二甲基醚、丙二醇二乙基醚、缩乙二醇甲醚和二缩乙二醇二甲醚中的一种。
进一步地，所述重结晶溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇中的一种。
本发明与现有技术相比本发明的有益效果体现在：以无毒的碳酸二甲酯原料替代常用的光气类原料，工艺安全环保，最终制得的本发明的4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮白色晶体纯度高达98.5％以上；另外，本发明工艺安全环保，产率较高，三废较少，生产成本低，易于工业化实施，是一种具有良好经济效益和环境效益的绿色合成路线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的反应过程为：
Figure BSA0000095741490000031
具体地，如上式所示，以碱金属醇盐作为催化剂，以脂肪醚作为溶剂，3-羟基-2-丁酮与碳酸二甲酯在60-100℃下进行酯交换反应3-6h，同步蒸出副产物甲醇，得到碳酸单甲基3-羟基-2-丁酮基酯。继续提高反应混合物温度至110-160℃，保持此温度反应2-5h，蒸出甲醇等副产物，碳酸单甲基-3-羟基-2-丁酮基酯环合生成本发明的4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮产物。
实施例1：
3-羟基-2-丁酮：碳酸二甲酯的摩尔比＝1∶1；溶剂为二缩乙二醇二甲醚，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的3倍；碱金属醇盐为丙醇钠，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的1％；重结晶溶剂为异丙醇，其用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量的5倍约310g；活性炭用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量的0.01倍。
1.在装有蒸馏柱，空气冷凝管、机械搅拌器，温度计的三颈烧瓶中加入3-羟基-2-丁酮88g、碳酸二甲酯90g、二缩乙二醇二甲醚264g和丙醇钠0.88g，在60-65℃加热反应混合物，进行酯交换反应6h，同步蒸馏除去生成的甲醇，得到碳酸单甲基3-羟基-2-丁酮基酯。2.提高反应混合物温度至110-115℃，保持此温度反应5h，继续蒸出甲醇等副产物。3.反应结束后，冷却反应混合物至室温，加入浓盐酸以中和反应催化剂至反应混合物pH值在7左右。分馏回收碳酸二甲酯后，减压蒸馏脂肪醚适量。蒸馏剩余物冷却至0-5℃，结晶、过滤，得到产物4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品62.34g。4.在粗品中加入重结晶溶剂和0.62g活性炭，加热至80℃回流搅拌0.5-1h，趁热过滤，滤液在60℃下蒸发浓缩至有大量结晶析出后，采用冷水浴冷却浓缩液至0-5℃，所得固体物在50℃下常压烘干2h。可得到高纯度的4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮白色晶体，该高纯度的4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的质量为53.88g，收率为47.26％(以3-羟基-2-丁酮计算)，纯度(高效液相色谱法)为99.0％，熔点为77-78℃。
实施例2：
3-羟基-2-丁酮：碳酸二甲酯的摩尔比＝1∶1.5；溶剂为二缩乙二醇二甲醚，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的5倍；碱金属醇盐为正丙醇钠，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的3％；重结晶溶剂为异丙醇，其用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量的3倍约210g；活性炭用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量的0.05倍。
1.在装有蒸馏柱，空气冷凝管、机械搅拌器，温度计的三颈烧瓶中加入3-羟基-2-丁酮88g、碳酸二甲酯135g、二缩乙二醇二甲醚440g和丙醇钠2.64g，在60-65℃加热反应混合物，进行酯交换反应5h，同步蒸馏除去生成的甲醇，得到碳酸单甲基3-羟基-2-丁酮基酯。2.提高反应混合物温度至120-125℃，保持此温度反应4h，继续蒸出甲醇等副产物。3.反应结束后，冷却反应混合物至室温，慢慢加入浓盐酸中和反应催化剂至反应混合物pH值在7左右。分馏回收碳酸二甲酯后，减压蒸馏脂肪醚适量。蒸馏剩余物冷却至0-5℃，结晶、过滤，得到产物4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品71.06g。4.在粗品中加入重结晶溶剂和3.55g活性炭，加热至80℃回流搅拌0.5-1h，趁热过滤，滤液在60℃下蒸发浓缩至有大量结晶析出后，采用冷水浴冷却浓缩液至0-5℃，所得固体物在50℃下常压烘干3h，可得高纯度的4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮白色晶体。该高纯度的4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮质量为60.13g，收率为52.75％(以3-羟基-2-丁酮计算)，纯度(高效液相色谱法)为99.6％，熔点为78-78.5℃。
实施例3：
3-羟基-2-丁酮：碳酸二甲酯的摩尔比＝1∶1.5；溶剂为二缩乙二醇二甲醚，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的4倍；碱金属醇盐为正丙醇钠，甲醇钠和乙醇钠(混合质量比1∶1∶1)的混合物，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的3％；重结晶溶剂为异丙醇，其用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量的3倍约190g；活性炭用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量为0.05倍。
1.在装有蒸馏柱，空气冷凝管、机械搅拌器，温度计的三颈烧瓶中加入3-羟基-2-丁酮88g、碳酸二甲酯135g、二缩乙二醇二甲醚352g和正丙醇钠，甲醇钠和乙醇钠(混合质量比1∶1∶1)的混合物2.64g，在80-85℃加热反应混合物，进行酯交换反应4h，同步蒸馏除去生成的甲醇，得到碳酸单甲基3-羟基-2-丁酮基酯。2.提高反应混合物温度至135-140℃，保持此温度反应3h，继续蒸出甲醇等副产物。3.反应结束后，冷却反应混合物至室温，慢慢加入浓盐酸中和反应催化剂至反应混合物pH值在7左右。分馏回收碳酸二甲酯后，减压蒸馏脂肪醚适量，蒸馏剩余物冷却至0-5℃，结晶、过滤，得到产物4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品62.56g。4.在粗品中加入重结晶溶剂和3.13g活性炭，加热至80℃回流搅拌0.5-1h，趁热过滤，滤液在60℃下蒸发浓缩至有大量结晶析出后，采用冷水浴冷却浓缩液至0-5℃，所得固体物在50℃下常压烘干4h，得到高纯度的4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮白色晶体，该高纯度的4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的质量为51.33g，收率为45.03％(以3-羟基-2-丁酮计算)，纯度(高效液相色谱法)为99.3％，熔点为77-78℃。
实施例4：
3-羟基-2-丁酮：碳酸二甲酯的摩尔比＝1∶2.0；溶剂为二缩乙二醇二甲醚，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的3倍；碱金属醇盐为正丙醇钠，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的5％；重结晶溶剂为异丙醇，其用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量的4倍约260g；活性炭用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量为0.05倍。
1.在装有蒸馏柱，空气冷凝管、机械搅拌器，温度计三颈烧瓶中加入3-羟基-2-丁酮88g、碳酸二甲酯180g、二缩乙二醇二甲醚264g和丙醇钠4.4g，在95-100℃加热反应混合物，进行酯交换反应3h，同步蒸馏除去生成的甲醇，得到碳酸单甲基3-羟基-2-丁酮基酯；2.提高反应混合物温度至155-160℃，保持此温度反应2.0h，继续蒸出甲醇等副产物；3.反应结束后，冷却反应混合物至室温，慢慢加入浓盐酸以中和反应催化剂至反应混合物pH值在7左右。分馏回收碳酸二甲酯后，减压蒸馏脂肪醚适量。蒸馏剩余物冷却至0-5℃，结晶、过滤，得到产物4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品64.76g。4.在粗品中加入重结晶溶剂和3.24g活性炭，加热至80℃回流搅拌0.5-1h，趁热过滤，滤液在60℃下蒸发浓缩至有大量结晶析出后，采用冷水浴冷却浓缩液至0-5℃，所得固体物用真空干燥箱在13.3kpa真空度、40℃下干燥2.5-3h，得到高纯度的4，5-甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮白色晶体，该高纯度的4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的质量为53.92g，收率为47.40％(以3-羟基-2-丁酮计算)，纯度(高效液相色谱法)为99.1％，熔点为77-78℃。
实施例5：
3-羟基-2-丁酮：碳酸二甲酯的摩尔比＝1∶2.5。溶剂为二缩乙二醇二甲醚，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的6倍；碱金属醇盐为正丙醇钾，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的6％；重结晶溶剂为甲醇，其用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量的3倍约180g；活性炭用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量为0.2倍。
其他实施步骤按实施例1制得4，5-二甲基-1，3-氧杂环戊烯-2-酮的白色晶体，其质量为49.21g，收率为43.17％(以3-羟基-2-丁酮计算)，纯度(高效液相色谱法)为99.3％，熔点为77—78℃。
实施例6：
3-羟基-2-丁酮：碳酸二甲酯的摩尔比＝1∶4.0；溶剂为二缩乙二醇二甲醚，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的3倍；碱金属醇盐为正丙醇钾，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的3％；重结晶溶剂为异丙醇，其用量为4，5-甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量的3倍约160g；活性炭用量为4，5-甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量为0.2倍。
其他实施步骤按实施例2制得4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的白晶体，其质量为43.00g，收率为37.72％(以3-羟基-2-丁酮计算)，纯度(高效液相色谱法)为99.7％，熔点为77.5—78℃。
实施例7：
3-羟基-2-丁酮：碳酸二甲酯的摩尔比＝1∶5.0；溶剂为乙二醇二甲基醚，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的2倍；碱金属醇盐为正丙醇钠，用量为3-羟基-2-丁酮质量的1％；重结晶溶剂为异丙醇，用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品体积的1倍约50g；活性炭用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量为0.05倍。
其他实施步骤按实施例3制得4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的白晶体，其质量为40.86g，收率为35.84％(以3-羟基-2-丁酮计算)，纯度(高效液相色谱法)为99.0％，熔点为77—78℃。
实施例8：
3-羟基-2-丁酮：碳酸二甲酯的摩尔比＝1∶1.5；溶剂为乙二醇二甲基醚，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的5倍；碱金属醇盐为正丙醇钠，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的3％；重结晶溶剂为异丙醇，其用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品体积的4倍约260g；活性炭用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量为0.2倍。
其他实施步骤按实施例3制得4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的白晶体，其质量为55.70g，收率为48.86％(以3-羟基-2-丁酮计算)，纯度(高效液相色谱法)为99.3％，熔点为77—78℃。
实施例9：
3-羟基-2-丁酮：碳酸二甲酯的摩尔比＝1∶2.0；溶剂为乙二醇二乙基醚，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的7倍；碱金属醇盐为正丙醇钠，用量为3-羟基-2-丁酮质量的3％；重结晶溶剂为异丙醇，用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品体积的4倍约240g；活性炭用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量为0.01倍。
其他实施步骤按实施例3制得4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的白晶体，其质量为51.36g，收率为45.06％(以3-羟基-2-丁酮计算)，纯度(高效液相色谱法)为99.1％，熔点为77—78℃。
实施例10：
3-羟基-2-丁酮：碳酸二甲酯的摩尔比＝1∶1.5，溶剂为丙二醇二甲基醚，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的7倍；碱金属醇盐为甲醇钠，用量为3-羟基-2-丁酮质量的3％；重结晶溶剂为正丁醇，用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量的3倍约140g；活性炭用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量为0.05倍。
其他实施步骤按实施例4制得4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的白晶体，其质量为40.83g，收率为35.82％(以3-羟基-2-丁酮计算)，纯度(高效液相色谱法)为98.8％，熔点为77—79℃。
实施例11：
3-羟基-2-丁酮：碳酸二甲酯的摩尔比＝1∶1.5，溶剂为丙二醇二乙基醚，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的7倍；碱金属醇盐为甲醇钠，用量为3-羟基-2-丁酮质量的3％；重结晶溶剂为正丁醇，用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量的3倍约140g；活性炭用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量为0.05倍。
其他实施步骤按实施例4制得4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的白晶体，其质量为40.72g，收率为35.72％(以3-羟基-2-丁酮计算)，纯度(高效液相色谱法)为98.9％，熔点为77—79℃。
实施例12：
3-羟基-2-丁酮：碳酸二甲酯的摩尔比＝1∶1.5，溶剂为甲基叔丁基醚，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的5倍；碱金属醇盐为乙醇钠和甲醇钠(混合质量比1∶1)的混合物，用量为3-羟基-2-丁酮质量的3％；重结晶溶剂为异丁醇，用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量的4倍约200g；活性炭用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量为0.01倍
其他实施步骤按实施例4制得4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的白晶体，其质量为42.41g，收率为37.20％(以3-羟基-2-丁酮计算)，纯度(高效液相色谱法)为98.6％，熔点为77—79℃。
实施例13：
3-羟基-2-丁酮：碳酸二甲酯的摩尔比＝1∶15；溶剂为甲基叔丁基醚，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的5倍；碱金属醇盐为乙醇钾、乙醇钠和甲醇钠(混合质量比1∶1∶1)的混合物，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的3％；重结晶溶剂为正丁醇，用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量的1倍约50g；活性炭用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量为0.01倍。
其他实施步骤按实施例4制得4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的白晶体，其质量为41.99g，收率为36.83％(以3-羟基-2-丁酮计算)，纯度(高效液相色谱法)为98.7％，熔点为76—78℃。
实施例14：
催化剂为甲醇钠，其他同实施例2投料反应。
其他实施步骤按实施例2得4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的白色晶体。质量为45.55g(以3-羟基-2-丁酮计算)，收率为39.96％，纯度(高效液相色谱法)为99.0％。熔点为77—78℃。
实施例15：
催化剂为乙醇钠。其他同实施例3投料反应。
其他实施步骤按实施例2得4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的白色晶体。质量为51.14g，收率为44.86％(以3-羟基-2-丁酮计算)，纯度(高效液相色谱法)为99.1％，熔点为76—78℃。
实施例16：
用量比实施例2扩大50倍反应装置为50L的玻璃反应釜。投料物质的摩尔比为3-羟基-2-丁酮：碳酸二甲酯＝1∶1.5；溶剂为二缩乙二醇二甲醚，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的5倍，碱金属醇盐为正丙醇钾，其用量为3-羟基-2-丁酮质量的3％；重结晶溶剂为异丙醇，用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量的3倍约10.3kg；活性炭用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量为0.05倍。采用三足式上部卸料离心机。
1.在装有蒸馏柱，冷凝器，温度计的50L反应釜中加入3-羟基-2-丁酮4.40kg、碳酸二甲酯6.75kg、二缩乙二醇二甲醚22.00kg和正丙醇钾132g，在60-65℃加热反应混合物，进行酯交换反应5h，同步蒸馏除去生成的甲醇，得到碳酸单甲基3-羟基-2-丁酮基酯。2.提高反应混合物温度至120-125℃，保持此温度反应4h，继续蒸出甲醇等副产物。3.反应结束后，冷却反应混合物至室温，慢慢加入浓盐酸以中和反应催化剂至反应混合物pH值在7左右。分馏回收碳酸二甲酯后，减压蒸馏脂肪醚适量。蒸馏剩余物冷却至0-5℃，结晶、离心，得到产物4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品3.45kg。4.在粗品中加入重结晶溶剂和173g活性炭，加热至80℃回流搅拌0.5-1h，趁热离心，离心液在60℃下蒸发浓缩至有大量结晶析出后，采用冷水浴冷却浓缩液至0-5℃，所得固体物在50℃下常压烘干3h，得4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮白色晶体2.91kg，其收率为51.06％(以3-羟基-2-丁酮计算)，纯度(高效液相色谱法)为99.3％，熔点为78—79℃。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的制备方法，其特征在于，以3-羟基-2-丁酮和碳酸二甲酯为原料，包括以下步骤：
(1)在带有精馏反应装置的反应器中，以碱金属醇盐作为催化剂，以脂肪醚作为溶剂，并按一定比例加入3-羟基-2-丁酮、碳酸二甲酯，在60-100℃加热反应混合物，进行酯交换反应3-6h，同步蒸出副产物甲醇，得到碳酸单甲基-3-羟基-2-丁酮基酯；其中，3-羟基-2-丁酮和碳酸二甲酯的摩尔比为1∶1-5.0；碱金属醇盐其添加量为3-羟基-2-丁酮质量的1％-6％；脂肪醚用量为3-羟基-2-丁酮质量的3-7倍；
(2)提高反应混合物温度至110-160℃，保持此温度反应2-5h，继续蒸出甲醇等副产物；
(3)反应结束后，冷却反应混合物至室温，慢慢加入浓盐酸以中和反应催化剂至反应混合物pH值为7左右；分馏回收碳酸二甲酯后，减压蒸出脂肪醚适量；蒸馏剩余物冷却至0-5℃，结晶、过滤或离心，得到产物4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品。
2.根据权利要求1所述的4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的制备方法，其特征在于，在步骤(3)之后，还包括：
(4)在粗品中加入重结晶溶剂和为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量0.01-0.2倍的活性炭，加热至80℃回流搅拌0.5-1h，趁热过滤或离心，滤液(或离心液)在60℃下蒸发浓缩至有大量结晶析出后，采用冷水浴冷却浓缩液至0-5℃，离心或过滤，所得固体物在50℃下常压烘干2-4h，或在真空度为13.3Kpa、温度为40℃的条件下真空干燥2.5-3h，得到4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的白色晶体；其中，重结晶溶剂用量为4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮粗品质量的1-5倍。
3.根据权利要求1或2所述的4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的制备方法，其特征在于，3-羟基-2-丁酮和碳酸二甲酯的摩尔比为1∶1-2.5。
4.根据权利要求1或2所述的4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的制备方法，其特征在于，所述碱金属醇盐为甲醇钠、乙醇钠、甲醇钾、乙醇钾、正丙醇钠，正丙醇钾中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的制备方法，其特征在于，所述碱金属醇盐的添加量为3-羟基-2-丁酮质量的3％。
6.根据权利要求1或2所述的4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的制备方法，其特征在于，
所述脂肪醚为甲基叔丁基醚、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、丙二醇二甲基醚、丙二醇二乙基醚、缩乙二醇甲醚和二缩乙二醇二甲醚中的一种。
7.根据权利要求2所述的4，5-二甲基-1，3-二氧杂环戊烯-2-酮的制备方法，其特征在于，所述重结晶溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇中的一种。
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