CN104945358A - 烯丙基丁二酸酐合成方法 - Google Patents

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杨小宝
金重
安娜
龙中柱
蔡水洪
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    • C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
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Abstract

本发明公开了一种烯丙基丁二酸酐合成方法，包括：丙二酸酯与阿尔法取代的乙酸酯采用碱性催化剂进行烷基化反应得到三羧酸酯化合物；三羧酸酯化合物与烯丙基化试剂在碱性催化剂存在条件下得到烯丙基化的三羧酸酯化合物；烯丙基化的三羧酸酯化合物在催化剂存在下脱羧得到烯丙基丁二酸；烯丙基丁二酸在缩合试剂存在条件下环合得到目标产物烯丙基丁二酸酐。本发明整个反应过程条件温和、成本低，且操作简便，三废量少，适合工业化生产。

Description

烯丙基丁二酸酐合成方法
技术领域
本发明涉及一种烯丙基丁二酸酐合成方法。
背景技术
烯丙基丁二酸酐不仅可以作为中间体应用于多种活性化合物的合成(Bioorganic&Medicinal Chemistry Letters,2004,14,3739-3742；WO 2011138427)，而且可以做成硅试剂在功能材料方面有着广泛的应用(PCT Int.Appl.,2013191964；Eur.Pat.Appl.,2524924；Jpn.KokaiTokkyo Koho,2011137103.)。
烯丙基丁二酸酐可以采用马来酸酐与丙烯在Lewis催化作用下进行制备，但反应温度往往要在200℃以上，不仅存在安全隐患，而且原料易发生聚合。2004年，E.Gunn等人对该方法进行了改进(WO2004092152)，采用二甲基二氯化锡为催化剂，反应可以在175℃下进行，在一定程度上降低了原料聚合的风险，但是反应收率较低，因此不适合大规模生产。
2000年，S.C.Bergmeier等人报道了以丁二酸酐为原料合成烯丙基丁二酸酐的方法(Synthesis,2000,10,1369-1371)。丁二酸酐首先发生开环，随后在LDA作用下与烯丙基溴反应引入烯丙基，继而经水解、环合等反应得到产物烯丙基丁二酸酐。反应中由于用到了LDA，因此价格非常昂贵，不适合工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种条件温和，操作简便，收率高的烯丙基丁二酸酐合成方法。
本发明的技术解决方案是：
一种烯丙基丁二酸酐合成方法，其特征是：包括下列步骤：
(1)丙二酸酯与阿尔法取代的乙酸酯采用碱性催化剂进行烷基化反应得到三羧酸酯化合物；
(2)步骤(1)中得到的三羧酸酯化合物与烯丙基化试剂在碱性催化剂存在条件下得到烯丙基化的三羧酸酯化合物；
(3)步骤(2)中得到的烯丙基化的三羧酸酯化合物在催化剂存在下脱羧得到烯丙基丁二酸；
(4)步骤(3)中得到的烯丙基丁二酸在缩合试剂存在条件下环合得到目标产物烯丙基丁二酸酐。
步骤(1)中所述丙二酸酯为丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯或丙二酸二叔丁酯；阿尔法取代的乙酸酯为氯代、溴代、碘代、甲磺酰基取代或对甲苯磺酰基取代的乙酸甲酯，或者为乙酸乙酯；步骤(1)中所述碱性催化剂为氨基钠、钠氢、甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠、叔丁醇钾、碳酸钠、碳酸钾、碱性三氧化二铝三乙胺、吡啶、N-甲基吗啡林或N,N-二甲基吡啶胺。
步骤(2)中所述烯丙基化试剂为烯丙基氯、烯丙基溴、烯丙基碘、甲磺酰基烯丙醇、对甲苯磺酰基丙醇；步骤(2)中所述碱性催化剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺或吡啶。
步骤(3)中所述催化剂为盐或酸，其中所述盐为氯化钠、氯化锂、溴化钠或碘化钾；酸为盐酸或硫酸。
步骤(4)中所述缩合试剂为氯化亚砜、三氯氧磷、乙酰氯、草酰氯、苯甲酰氯、五氧化二磷、碳酸二咪唑、二环己基碳二亚胺或1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐。
反应式：
本发明以丙二酸酯和卤代乙酸酯为原料，依次经过烷基化、烯丙基化、脱羧水解及环化等过程，可以合成烯丙基取代的丁二酸酐。整个反应过程条件温和、成本低，且操作简便，三废量少，适合工业化生产。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1：三羧酸酯化合物1的制备
(1)2-甲氧羰基琥珀酸二甲酯1a的制备：
室温下，向甲醇钠(30g)的甲醇(200ml)溶液中加入153g丙二酸二甲酯，随后缓慢加入76g溴乙酸甲酯。滴加完毕后，升温至65℃反应3h。反应结束后，蒸出甲醇，加入200mL二氯甲烷和200mL水搅拌分相。收集有机相，常压蒸出二氯甲烷后，减压(0.1MPa)精馏得丙二酸二甲酯和产物2-甲氧羰基琥珀酸二甲酯1a。收率93％。
(2)2-乙氧羰基琥珀酸二乙酯1b的制备：
室温下，向乙醇钠(34g)的乙醇(220mL)溶液中加入240g丙二酸二乙酯，升温到78℃，缓慢加入61g氯乙酸乙酯。滴加完毕后，在78℃下反应2h。反应结束后，蒸出乙醇，加入300mL氯仿和200mL水搅拌分相。收集有机相，常压蒸出氯仿后，减压精馏得丙二酸二乙酯和产物2-乙氧羰基琥珀酸二乙酯1b。收率90％。
实施例2：烯丙基取代的三羧酸酯化合物2的制备
(1)2-烯丙基-2-甲氧羰基琥珀酸二甲酯2a的制备：
室温下，向104g 2-甲氧羰基琥珀酸二甲酯1a的乙腈溶液(200mL)中，加入57.4g烯丙基氯和101g三乙胺，在50℃下反应20h。反应毕，过滤，滤液经减压蒸馏得2-烯丙基-2-甲氧羰基琥珀酸二甲酯2a。收率89％。
(2)2-烯丙基-2-乙氧羰基琥珀酸二乙酯2b的制备：
室温下，向123g 2-乙氧羰基琥珀酸二乙酯1b的丙酮溶液(300mL)中，加入72.6g烯丙基溴和208g碳酸钾，在60℃下反应10h。反应毕，过滤，滤液经减压蒸馏得2-烯丙基-2-乙氧羰基琥珀酸二乙酯2b。收率86％。
实施例3：烯丙基丁二酸3的制备
(1)由化合物2a制备烯丙基丁二酸3：
室温下，将40.8g 2-烯丙基-2-甲氧羰基琥珀酸二甲酯2a加入到35g氯化钠和10.8g水与120mL二甲亚砜的混合液中，加热到130℃反应23h。反应毕，向反应液中加入160mL 5％的氢氧化钠水溶液，在80℃下反应6h。反应毕，向反应液中加入150mL二氯甲烷，搅拌分相后，收集水相，用2N盐酸调pH至1～3。调毕，向水相加入120mL甲苯，搅拌分相后，收集有机相，浓缩至干后，用60mL乙酸乙酯重结晶得烯丙基丁二酸3。收率80％。
(2)由化合物2b制备烯丙基丁二酸3：
室温下，将74g 2-烯丙基-2-乙氧羰基琥珀酸二乙酯2b加入到32g氯化理和13.5g水与140mL N-甲基吡咯烷酮的混合液中，加热到160℃反应15h。反应毕，向反应液中加入60mL 20％的氢氧化钠水溶液，在120℃下反应5h。反应毕，向反应液中加入200mL氯仿，搅拌分相后，收集水相，用6N盐酸调pH至1～3。调毕，向水相加入150mL乙酸乙酯，搅拌分相后，收集有机相，浓缩至干后，用80mL甲苯重结晶得烯丙基丁二酸3。收率77％。
实施例4：烯丙基丁二酸酐4的制备
将32g烯丙基丁二酸3与126g乙酰氯的混合液加热至60℃，反应5h。反应毕，反应液经减压蒸馏得产品烯丙基丁二酸酐4。收率93％。

Claims (5)

1.一种烯丙基丁二酸酐合成方法，其特征是：包括下列步骤：
（1）丙二酸酯与阿尔法取代的乙酸酯采用碱性催化剂进行烷基化反应得到三羧酸酯化合物；
（2）步骤（1）中得到的三羧酸酯化合物与烯丙基化试剂在碱性催化剂存在条件下得到烯丙基化的三羧酸酯化合物；
（3）步骤（2）中得到的烯丙基化的三羧酸酯化合物在催化剂存在下脱羧得到烯丙基丁二酸；
（4）步骤（3）中得到的烯丙基丁二酸在缩合试剂存在条件下环合得到目标产物烯丙基丁二酸酐。
2.根据权利要求1所述的烯丙基丁二酸酐合成方法，其特征是：步骤（1）中所述丙二酸酯为丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯或丙二酸二叔丁酯；阿尔法取代的乙酸酯为氯代、溴代、碘代、甲磺酰基取代或对甲苯磺酰基取代的乙酸甲酯，或者为乙酸乙酯；步骤（1）中所述碱性催化剂为氨基钠、钠氢、甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠、叔丁醇钾、碳酸钠、碳酸钾、碱性三氧化二铝三乙胺、吡啶、N-甲基吗啡林或N,N-二甲基吡啶胺。
3.根据权利要求1所述的烯丙基丁二酸酐合成方法，其特征是：步骤（2）中所述烯丙基化试剂为烯丙基氯、烯丙基溴、烯丙基碘、甲磺酰基烯丙醇、对甲苯磺酰基丙醇；步骤（2）中所述碱性催化剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺或吡啶。
4.根据权利要求1所述的烯丙基丁二酸酐合成方法，其特征是：步骤（3）中所述催化剂为盐或酸，其中所述盐为氯化钠、氯化锂、溴化钠或碘化钾；酸为盐酸或硫酸。
5.根据权利要求1所述的烯丙基丁二酸酐合成方法，其特征是：步骤（4）中所述缩合试剂为氯化亚砜、三氯氧磷、乙酰氯、草酰氯、苯甲酰氯、五氧化二磷、碳酸二咪唑、二环己基碳二亚胺或1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐。
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