CN103508869A - 2-苄基环戊酮的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种2-苄基环戊酮的合成方法，是由苯和己二酸酐经过傅克酰化和酯化反应一锅煮合成5-苯甲酰基戊酸酯、5-苯甲酰基戊酸酯经过酯酮缩合环化反应合成2-苯甲酰基环戊酮、2-苯甲酰基环戊酮经过选择性氢化还原反应得到2-苄基环戊酮产品，采用本发明可以低成本合成2-苄基环戊酮，减少废物排放，提高2-苄基环戊酮的收率。

Description

2-苄基环戊酮的合成方法
 
技术领域
本发明涉及一种有机药物中间体的制备方法，特别涉及一种2-苄基环戊酮的合成方法。
背景技术
2-苄基环戊酮属有机药物中间体 ，可以用于非甾体消炎镇痛药洛索洛芬的合成，文献记载的2-苄基环戊酮合成方法不多，其有代表性的方法有：
1）由氯化苄和2-甲氧羰基环戊酮经过烷基化和脱羧反应，总收率为60％左右，（参见文献Organic Syntheses, Coll. Vol. 5, p.76 (1973); Vol. 45, p.7 (1965).）
其化学反应式如下：
Figure 2013105049151100002DEST_PATH_IMAGE001
2）环戊酮经过烯胺烷基化（苄基化）反应制得产品，总收率30%以下，反应式如下：
Figure 2013105049151100002DEST_PATH_IMAGE002
3）环戊酮在氨基钠催化下直接苄基化反应制得产品，总收率30%以下，（参见文献T. M. Harris and C. R. Hauser, J. Am. Chem. Soc., 81, 1160 (1959). ），反应式如下：
Figure 2013105049151100002DEST_PATH_IMAGE003
上述几种合成方法都存在较多缺陷和不足：
方法1）的产物只有中等收率，而原料2-甲氧羰基环戊酮价格高，造成产品成本高；
方法2）副反应严重，副产物无用途；
方法3）的产物总收率低，氨基钠容易引起火灾，且副产物也没用用途。
 
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种降低成本，收率高的2-苄基环戊酮的合成方法。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种2-苄基环戊酮的合成方法，包括以下步骤：
步骤一：5-苯甲酰基戊酸甲酯的合成：
     将苯和催化剂加入反应瓶中，在31～55℃滴加己二酸酐溶于苯，然后于20-100℃反应2小时，其化学反应式如下：
Figure 2013105049151100002DEST_PATH_IMAGE004
滴加醇R-OH，继续于10～120℃反应2小时, 其化学反应式如下：
Figure 2013105049151100002DEST_PATH_IMAGE005
    将反应混合物加到水中水解，静止分层，苯层用碳酸钠水溶液洗涤，100℃下蒸馏出苯，残余物即为5-苯甲酰基戊酸甲酯；
     步骤二：2-苯甲酰基环戊酮的合成：
     将5-苯甲酰基戊酸甲酯、催化剂和溶剂回流反应12小时，降温到30℃左右，过滤除去催化剂，滤液中加入醋酸，水喷射泵减压蒸馏回收溶剂到150℃，残余物换高真空泵蒸馏， 50Pa真空下收集150～160℃馏分，产物灰白色的2-苯甲酰基环戊酮，其化学反应式如下：
Figure 2013105049151100002DEST_PATH_IMAGE006
步骤三：2-苄基环戊酮的合成：
将的2-苯甲酰基环戊酮、催化剂和溶剂投入到压力釜中，加入磷酸调PH到 1～5，于氢化温度20～1500C，氢气压力0.1～2Mpa下反应3小时，降温到30℃左右，过滤除去催化剂，常压回收异丙醇到100℃，残余物换高真空泵蒸馏， 50Pa真空下收集145～155℃馏分，产物灰白色的2-苄基环戊酮；其化学反应式为：
作为本发明的进一步改进，所述步骤二中2-苯甲酰基环戊酮的合成步骤替换为：将5-苯甲酰基戊酸甲酯、催化剂和溶剂投入到压力釜中，150-155℃反应12小时，降温到60℃左右，取出反应物，常压回收催化剂到120℃，换水喷射泵减压蒸馏回收溶剂到150℃, 残余物换高真空泵蒸馏， 50Pa真空下收集150～160℃馏分，产物灰白色的2-苯甲酰基环戊酮。
作为本发明的进一步改进，所述步骤三中2-苄基环戊酮的合成步骤替换为：将2-苯甲酰基环戊酮、催化剂和溶剂投入到压力釜中，加入醋酸使PH到 1～5，于氢化温度20～1500C，氢气压力0.1～2Mpa下反应3小时，降温到30℃左右，过滤除去催化剂，常压回收甲苯到130℃，残余物换高真空泵蒸馏， 50Pa真空下收集145-155℃馏分，产物灰白色的2-苄基环戊酮。
作为本发明的进一步改进，所述步骤一中所用的催化剂为三氯化铝或三氯化铁，所用溶剂为过量的苯，所述催化剂与己二酸酐的摩尔比为2～3:1。
作为本发明的进一步改进，所述步骤二所用催化剂为弱酸强碱无机盐或者有机叔胺，所用溶剂为DMF，所述醇与己二酸酐的摩尔比为2～5:1。
作为本发明的进一步改进，所述步骤三中所用催化剂为Raney 镍或1%-5%钯炭，所用溶剂为C1-C5的伯醇、仲醇或甲苯。 
作为本发明的进一步改进，所述弱酸强碱无机盐为无水碳酸钾或无水磷酸三钾，所述有机叔胺为三乙胺或N-甲基哌啶。
本发明的有益效果是：本发明有以下优点：
1、原料苯、己二酸酐、三氯化铝或三氯化铁、C1-C10的伯醇或仲醇、无水碳酸钾、无水磷酸三钾、三乙胺、N-甲基哌啶、溶剂DMF、甲苯、Raney 镍或1-5%钯炭等等容易获得；
2、本发明步骤一中傅克反应和其后的酯化反应一锅煮既环保，又节约成本；
3、本发明步骤二中德酯酮缩合环合反应中使用采用无水碳酸钾、无水磷酸三钾替代醇钠做催化剂，在反应后简单过滤就能回收之，降低了成本，减少了废物排放；
或者使用三乙胺、N-甲基哌啶等有机碱催化酯酮缩合环合反应变成均相，在反应后简单蒸馏就能回收之，降低了成本，减少了废物排放；
4、控制适当的条件，[A1] 可以选择性的还原氢解连接苯环的羰基，高收率地得到目标产品，达90%以上。
 
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1：
1）傅克酰化和酯化反应（5-苯甲酰基戊酸甲酯的合成，ROH=CH30H）：
   将80ml苯和0.22mol三氯化铝加入反应瓶中，在31～55℃滴加0.1mol己二酸酐(溶于20ml苯)，然后于40～55℃反应2小时，滴加0.5mol甲醇，继续于40～55℃反应2小时，将反应混合物加到200ml 水中水解，静止分层，苯层用碳酸钠水溶液洗涤，100℃下蒸馏出苯，残余物即为5-苯甲酰基戊酸甲酯，产物淡黄色，凝固点35～36.5℃，含量98%以上，收率90～92%。
2）缩合环化反应（2-苯甲酰基环戊酮的合成，磷酸三钾法）           将0.1mol的5-苯甲酰基戊酸甲酯、0.1mol磷酸三钾和50ml DMF回流反应12小时，降温到30℃左右，过滤除去磷酸三钾，滤液中加入1ml醋酸，水喷射泵减压蒸馏回收DMF到150℃,   残余物换高真空泵蒸馏， 50Pa真空下收集150～160℃馏分，产物灰白色，凝固点48～50℃，含量97%以上，收率90～93%。
3）氢化还原（2-苄基环戊酮的合成，Raney 镍法）
将0.1mol的2-苯甲酰基环戊酮、1克Raney 镍和100ml 异丙醇投入到压力釜中，加入磷酸调PH到4-5，于130℃左右和1Mpa氢气压力下反应3小时，降温到30℃左右，过滤除去催化剂，常压回收异丙醇到100℃，残余物换高真空泵蒸馏， 50Pa真空下收集145～155℃馏分，产物灰白色，凝固点18～20℃，含量97%以上，收率92-94%。
实施例2：
1）傅克酰化和酯化反应（5-苯甲酰基戊酸甲酯的合成，ROH=CH3OH）：
  将80ml苯和0.22mol三氯化铝加入反应瓶中，在31～55℃滴加0.1mol己二酸酐(溶于20ml苯)，然后于50-70℃反应2小时，滴加0.5mol甲醇，继续于50-70℃反应2小时，将反应混合物加到200ml 水中水解，静止分层，苯层用碳酸钠水溶液洗涤，100℃下蒸馏出苯，残余物即为5-苯甲酰基戊酸甲酯，产物淡黄色，凝固点35～36.5℃，含量98%以上，收率90～92%。
2）缩合环化反应（2-苯甲酰基环戊酮的合成，三乙胺法） 
将0.1mol的5-苯甲酰基戊酸甲酯、0.1mol三乙胺和50ml DMF投入到压力釜中，
150-155℃反应12小时，降温到60℃左右，取出，常压回收三乙胺到120℃，换水喷射泵减压蒸馏回收DMF到150℃,  残余物换高真空泵蒸馏， 50Pa真空下收集150～160℃馏分，产物灰白色，凝固点48～50℃，含量96.5%以上，收率90-93%。
3）氢化还原（2-苄基环戊酮的合成，钯炭法）
将0.1mol的2-苯甲酰基环戊酮、2.5%钯炭0.1克和100ml 甲苯投入到压力釜中，加入0.5ml醋酸，于120℃左右和0.8Mpa氢气压力下反应3小时，降温到30℃左右，过滤除去催化剂，常压回收甲苯到130℃，残余物换高真空泵蒸馏， 50Pa真空下收集145-155℃馏分，产物灰白色，凝固点18～20℃，含量97.5%以上，收率94-95%。
实施例3：
1）傅克酰化和酯化反应（5-苯甲酰基戊酸甲酯的合成）：
   将80ml苯和0.3mol三氯化铝加入反应瓶中，在31～55℃滴加0.1mol己二酸酐(溶于20ml苯)，然后于60～75℃反应2小时，滴加0.4mol 乙醇，继续于60～75℃反应2小时，将反应混合物加到200ml 水中水解，静止分层，苯层用碳酸钠水溶液洗涤，100℃下蒸馏出苯，残余物即为5-苯甲酰基戊酸甲酯，产物淡黄色，凝固点35～36.5℃，含量98%以上，收率90～92%。
2）缩合环化反应（2-苯甲酰基环戊酮的合成，磷酸三钾法）       将0.2mol的5-苯甲酰基戊酸甲酯、0.2mol磷酸三钾和1000ml DMF回流反应12小时，降温到30℃左右，过滤除去磷酸三钾，滤液中加入2ml醋酸，水喷射泵减压蒸馏回收DMF到150℃,  残余物换高真空泵蒸馏， 50Pa真空下收集150～160℃馏分，产物灰白色，凝固点48～50℃，含量97%以上，收率90～93%。
3）氢化还原（2-苄基环戊酮的合成，钯炭法）
将0.2mol的2-苯甲酰基环戊酮、2.5%钯炭0.2克和200ml 甲苯投入到压力釜中，加入1ml醋酸，于100℃左右和1Mpa氢气压力下反应3小时，降温到30℃左右，过滤除去催化剂，常压回收甲苯到130℃，残余物换高真空泵蒸馏， 50Pa真空下收集145-155℃馏分，产物灰白色，凝固点18～20℃，含量97.5%以上，收率94-95%。

Claims (7)

1.一种2-苄基环戊酮的合成方法，其特征在于，所述合成方法包括以下步骤：
步骤一：苯甲酰基戊酸酯的合成 ：
             将苯和催化剂加入反应瓶中，在31～55℃滴加己二酸酐溶于苯，然后于20-100℃反应2小时，其化学反应式如下：
Figure 331051DEST_PATH_IMAGE001
滴加醇R-OH后[A2] 继续于10～120℃反应2小时, 其化学反应式如下：
Figure 248191DEST_PATH_IMAGE002
      将反应混合物加到水中水解，静止分层，苯层用碳酸钠水溶液洗涤，100℃下蒸馏出苯，残余物即为苯甲酰基戊酸酯；
 步骤二：2-苯甲酰基环戊酮的合成：
          将苯甲酰基戊酸甲酯 、催化剂和溶剂回流反应12小时，降温到30℃左右，过滤除去催化剂，滤液中加入醋酸，水喷射泵减压蒸馏回收溶剂到150℃，残余物换高真空泵蒸馏， 50Pa真空下收集150～160℃馏分，产物灰白色的2-苯甲酰基环戊酮，其化学反应式如下：
Figure 965612DEST_PATH_IMAGE003
步骤三：2-苄基环戊酮的合成：
将2-苯甲酰基环戊酮、催化剂和溶剂投入到压力釜中，加入磷酸调PH到 1～5，于氢化温度20～1500C，氢气压力0.1～2Mpa下反应3小时，降温到30℃左右，过滤除去催化剂，常压回收异丙醇到100℃，残余物换高真空泵蒸馏， 50Pa真空下收集145～155℃馏分，产物灰白色的2-苄基环戊酮；其化学反应式为：
2.根据权利要求1所述的2-苄基环戊酮的合成方法，其特征在于：所述步骤二中2-苯甲酰基环戊酮的合成步骤替换为：将5-苯甲酰基戊酸甲酯、催化剂和溶剂投入到压力釜中，150-155℃反应12小时，降温到60℃左右，取出反应物，常压回收催化剂到120℃，换水喷射泵减压蒸馏回收溶剂到150℃,      残余物换高真空泵蒸馏， 50Pa真空下收集150～160℃馏分，产物灰白色的2-苯甲酰基环戊酮。
3.根据权利要求1所述的2-苄基环戊酮的合成方法，其特征在于：所述步骤三中2-苄基环戊酮的合成步骤替换为：将2-苯甲酰基环戊酮、催化剂和溶剂投入到压力釜中，加入醋酸使PH到 1～5，于氢化温度20～1500C，氢气压力0.1～2Mpa下反应3小时，降温到30℃左右，过滤除去催化剂，常压回收甲苯到130℃，残余物换高真空泵蒸馏， 50Pa真空下收集145-155℃馏分，产物灰白色的2-苄基环戊酮。
4.根据权利要求1所述的2-苄基环戊酮的合成方法，其特征在于：所述步骤一中所用的催化剂为三氯化铝或三氯化铁，所用溶剂为过量的苯，所述催化剂与己二酸酐的摩尔比为2～3:1。
5.根据权利要求1或2所述的2-苄基环戊酮的合成方法，其特征在于：所述步骤二所用催化剂为弱酸强碱无机盐或者有机叔胺，所用溶剂为DMF，所述醇与己二酸酐的摩尔比为2～5:1。
6.根据权利要求1或3所述的2-苄基环戊酮的合成方法，其特征在于：所述步骤三中所用催化剂为Raney 镍或1%-5%钯炭，所用溶剂为C1-C5的伯醇、仲醇或甲苯。
7.根据权利要求5所述的2-苄基环戊酮的合成方法，其特征在于：所述弱酸强碱无机盐为无水碳酸钾或无水磷酸三钾，所述有机叔胺为三乙胺或N-甲基哌啶。
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