CN103694083A - 2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇的方法。以异丁酰氯为原料，在醚类溶剂中搅拌均匀下加入三乙胺，回流反应13-16h。用稀盐酸洗涤。减压除去溶剂，得到中间体2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二酮。中间体用甲醇和水混合溶剂溶解。用NaOH溶液调节pH为碱性，在冰浴条件下，分批加入定量的NaBH4，常温反应3-5h，之后用稀盐酸淬灭。除去溶剂，用无水乙醇萃取，旋去乙醇后用水萃取，最后除去水后得到产物2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇。该方法设备要求简单，操作条件温和，成本低，纯度高，适合工业化生产。

Description

2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的合成方法
技术领域
本发明涉及一种2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇的方法，属有机医药合成及技术领域。 
背景技术
2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇，英文名称：2，2，4，4-Tetramethyl-1，3-cyclobutadiol，CAS号：3010-96-6，分子式：C8H16O2，分子量：144.21，熔点：126-129℃，沸点：210-215℃。2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇能够增强涂料及乳胶分散介质中常用抗菌剂的有效性。也可以单独使用或作为防腐剂系统的一部分。其在水相中稳定，同时减少了传统防腐剂的使用。通过协同作用能延长抗菌系统的保质期。 
有关2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇制备方法国内报道很少。国外有采用环状二酮在Al2O3表面装载Ru(或者Co、Ni等)催化剂催化加氢、高温高压和利用直链二酮环化缩合制备。这些工艺对于反应容器和操作条件要求苛刻，原料成本高，环化缩合收率低，不利于工业化生产。 
发明内容
本发明目的在于提供一种不需要额外催化剂、操作条件温和、设备及工艺简单、原料成本低廉的2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇的方法。 
本发明解决其技术问题而采用的技术方案是： 
1.以异丁酰氯为原料，在醚类溶剂中搅拌均匀下加入三乙胺，异丁酰氯与三乙胺的摩尔比为1：1～1：2，最佳比例为1：1.5～1：1.7；回流反应，反应13-16h后体系降温。用稀盐酸洗涤至白色混浊物溶解为止，分液，水层用醚萃取，合并有机相，减压蒸去溶剂，得到中间体2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二酮。 
2.中间体2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二酮加入到甲醇和水的体系中，加入10％的NaOH调节溶液pH为碱性，冰浴条件下分批加入定量的NaBH4，NaBH4与异丁酰氯摩尔比为1：1～3：1，最佳比例为1：1～1.5：1；加完后改为常温反应3-5h，用稀盐酸淬灭。反应液旋干，用无水乙醇萃取，萃取液减压除去乙醇得到粘稠物，加入去离子水萃取，水相减压旋去溶剂后得到产物。 
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明的2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇合成方法作进 一步说明，附图中： 
图1A是2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二酮合成的装置示意图。 
图1B是2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇合成的机理图。 
图2A是2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇的氢核磁谱图，溶剂：D2O，频率：300MHz。 
图2B是2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇的氢核磁谱图，溶剂：DMSO，频率：300MHz。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不应当构成对本发明专利的任何限制，在阅读本发明之后，本领域的技术人员对本发明的各种等价形式的修改均属于本申请的权利要求所限定的范围。 
实施例一： 
在装有冷凝管的三颈烧瓶中加入5.3g(0.05mol)异丁酰氯，40mL乙醚，搅拌均匀下加入8.6g(0.085mol)三乙胺，加热回流反应15h后体系降温。用稀盐酸洗涤至白色混浊物溶解为止，分液。水层用乙醚萃取，合并有机相，减压蒸去部分溶剂，得到析出白色中间体的混合液。 
在三颈烧瓶中加入上述含有中间体的混合液，再加入到50mL的甲醇和50mL水体系中，用10％的NaOH调节溶液pH为碱性，冰浴条件下分批加入2g(0.053mol)NaBH4，加完后常温反应4h，用稀盐酸淬灭，反应液旋干，用100mL无水乙醇萃取，萃取液减压除去乙醇得到粘稠物，粘稠物用100mL去离子水萃取，水相减压旋去溶剂后得到产物0.4g。产物经检测：收率11.1％，纯度98％。 
实施例二： 
在装有冷凝管的三颈烧瓶中加入5.3g(0.05mol)异丁酰氯，40mL丙醚，搅拌均匀下加入8.6g(0.085mol)三乙胺，加热回流反应15h后体系降温。用稀盐酸洗涤至白色混浊物溶解为止，分液。水层用丙醚萃取，合并有机相，减压蒸去部分有机溶剂，得到析出白色中间体的混合液。 
在三颈烧瓶中加入上述含有中间体的混合液，再加入到70mL的甲醇和30mL水体系中，用10％的NaOH调节溶液pH为碱性，冰浴条件下分批加入2g(0.053mol)NaBH4，加完后常温反应4h，用稀盐酸淬灭，反应液旋干，用100mL无水乙醇萃取，萃取液减压除去乙醇得到粘稠物，粘稠物用100mL去离子水萃取，水相减压旋去溶剂后得到产物0.8g。产物经检测：收率22.2％，纯度99％。 
实施例三： 
在装有冷凝管的三颈烧瓶中加入5.3g(0.05mol)异丁酰氯，40mL乙二醇二乙醚，搅拌均匀下加入8.6g(0.085mol)三乙胺，加热回流反应15h后体系降温。用稀盐酸洗涤至白色混浊物溶解为止，分液，水层用乙二醇二乙醚萃取，合并有机相，减压蒸去部分溶剂，得到析出白色中间体的混合液。 
在三颈烧瓶中加入上述含有中间体的混合液，再加入到30mL的甲醇和70mL水体系中，用10％的NaOH调节溶液pH为碱性，冰浴条件下分批加入2g(0.053mol)NaBH4，加完后常温反应4h，用稀盐酸淬灭，反应液旋干，用100mL无水乙醇萃取，萃取液减压除去乙醇得到粘稠物，粘稠物用100mL去离子水萃取，水相减压旋去溶剂后得到产物0.54g。产物经检测：收率15％，纯度99％。 
实施例四： 
在装有冷凝管的三颈烧瓶中加入5.3g(0.05mol)异丁酰氯，40mL异丙醚，搅拌均匀下加入8.6g(0.085mol)三乙胺，加热回流反应15h后体系降温。用稀盐酸洗涤至白色混浊物溶解为止，分液，水层用异丙醚萃取，合并有机相，减压蒸去部分溶剂，得到析出白色中间体的混合液。 
在三颈烧瓶中加入上述含有中间体的混合液，再加入到50mL的甲醇和50mL水体系中，用10％的NaOH调节溶液pH为碱性，冰浴条件下分批加入4g(0.106mol)NaBH4，加完后常温反应4h，用稀盐酸淬灭，反应液旋干，用100mL无水乙醇萃取，萃取液减压除去乙醇得到粘稠物，粘稠物用100mL去离子水萃取，水相减压旋去溶剂后得到产物0.7g。产物经检测：收率19.4％，纯度98％。 
实施例五： 
在装有冷凝管的三颈烧瓶中加入5.3g(0.05mol)异丁酰氯，40mL丁醚，搅拌均匀下加入10.0g(0.099mol)三乙胺，加热回流反应15h后体系降温。用稀盐酸洗涤至白色混浊物溶解为止，分液，水层用丁醚萃取，合并有机相，减压蒸去部分溶剂，得到析出白色中间体的混合液。 
在三颈烧瓶中加入上述含有中间体的混合液，再加入到50mL的甲醇和50mL水体系中，用10％的NaOH调节溶液pH为碱性，冰浴条件下分批加入2g(0.053mol)NaBH4，加完后常温反应4h，用稀盐酸淬灭，反应液旋干，用100mL无水乙醇萃取，萃取液减压除去乙醇得 到粘稠物，粘稠物用100mL去离子水萃取，水相减压旋去溶剂后得到产物0.64g。产物经检测：收率17.8％，纯度99％。 

Claims (6)

1.一种2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以异丁酰氯为原料，在醚类中搅拌均匀下加入三乙胺，经回流反应13-16h后体系降温。
(2)用稀盐酸洗涤分液后水层经萃取，进一步除去萃取溶剂得到中间体2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二酮；
(3)中间体2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二酮与NaBH4进一步反应，得到2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇。
2.根据权利要求1所述的2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇的合成方法，其特征在于：中间体无须分离，直接用于下步反应。
3.根据权利要求1或2所述的2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇的合成方法，其特征在于：步骤(3)中还包括将中间体2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二酮加入到甲醇和水的混合体系中，然后将加入中间体后的混合溶液pH调节为碱性。
4.根据权利要求3所述的2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇的合成方法，调节pH值的试剂为10％的NaOH。
5.根据权利要求1所述的2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇的合成方法，步骤(3)中所述的反应系在冰浴条件下分批加入定量的NaBH4。
6.根据权利要求1所述的2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇的合成方法，所述中间体2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二酮与NaBH4的进一步反应在加完NaBH4后常温反应3-5h，用稀盐酸淬灭，反应液旋干，用无水乙醇萃取，萃取液减压除去乙醇得到粘稠物，加入去离子水萃取，水相减压旋去溶剂后得到产物。
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