CN105061209B - 2‑甲基丙二酸二酯类化合物的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种2‑甲基丙二酸二酯类化合物的合成方法，涉及羧酸酯制备技术领域。包括以下步骤：C、磺酸2‑氰基乙酯Ⅳ与氰化物在溶剂和催化剂作用下反应，得到2‑甲基丙二腈Ⅴ；D、2‑甲基丙二腈Ⅴ与ROH在溶剂和浓硫酸作用下反应，得到产品2‑甲基丙二酸二酯类化合物Ⅰ；其中，MCN为氰化物，M为Na或K；ROH为烷基醇、烯基醇或含氟基团的醇，或者，为苄醇，或为烷基、卤素或硝基取代的苄醇，或者，为苯酚，或为含有C1～C5的烷基、卤素或硝基取代的苯酚。本发明方法独特，反应条件温和，反应过程基本不存在副产物，收率高，所用原料广泛，也可用乙醛为原料；适合工业化生产。

Description

2-甲基丙二酸二酯类化合物的合成方法
技术领域
本发明涉及羧酸酯的制备技术领域。
背景技术
2-甲基丙二酸二酯类化合物是重要的医药工业中间体，比如2-甲基丙二酸二甲酯是医药麝香酮的重要中间体。
目前制备2-甲基丙二酸二酯类化合物的主要方法主要有：（1）“碘甲烷”法（Hosokawa, Takahiro等, Journal of Organic Chemistry,1995, 60, 6159），即以丙二酸酯为原料，在甲醇钠作用下和碘甲烷反应制备。由于碘甲烷是高活性甲基化试剂，因此该反应很难控制在一甲基化产物，生成大量二甲基化副产物。（2）“2-氯丙酸”法（Franchimont等, Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas,1889, 8, 285），即以2-氯丙酸为原料，碱化后，和氰化钠反应生成2-氰基丙酸钠，最后酯化制备。由于加氰反应是仲位卤素取代，容易发生消除反应生成丙烯酸。（3）“草酸二乙酯”法（Borat, A. H.等。有机合成第2版，北京：科学出版社，1964，188），即以丙酸乙酯为原料，在乙醇钠作用下与草酸二乙酯发生缩合反应，经脱羰基而得到。前两种方法不仅造成了原料的浪费，生成大量副产物，也增加分离提纯难度，而第三种方法存在原料成本较高，产品分离困难等不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种2-甲基丙二酸二酯类化合物的合成方法，方法独特，反应条件温和，反应过程基本不存在副产物，收率高，所用原料广泛，也可用乙醛为原料；适合工业化生产。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种2-甲基丙二酸二酯类化合物的合成方法，包括以下步骤：
C、磺酸2-氰基乙酯Ⅳ与氰化物在溶剂和催化剂作用下反应，得到2-甲基丙二腈Ⅴ，反应方程式为：
D、2-甲基丙二腈Ⅴ与ROH在溶剂和浓硫酸作用下反应，得到产品2-甲基丙二酸二酯类化合物Ⅰ，反应方程式为：
其中，MCN为氰化物，M为Na或K；
R1为烷基、三氟甲基或芳基；
ROH为烷基醇、烯基醇或含氟基团的醇；或者，为苄醇，或为烷基、卤素或硝基取代的苄醇；或者，为苯酚，或为含有C1～C5的烷基、卤素或硝基取代的苯酚。
优选的，在步骤C的前面还包括步骤B：
B、2-羟基丙腈Ⅲ与R1SO2Cl在溶剂和催化剂作用下反应，得到磺酸2-氰基乙酯Ⅳ，反应方程式为：
其中，R1SO2Cl为烷基磺酰氯、三氟甲磺酰氯或芳基磺酰氯。
进一步优选的，在步骤B的前面还包括步骤A：
A、乙醛Ⅱ与氢氰酸或氰化物在催化剂作用下反应，得到2-羟基丙腈Ⅲ，反应方程式为：
其中，MCN为氰化物，M为Na或K。
优选的，步骤C、2-甲基丙二腈Ⅴ的合成中：所用催化剂为四丁基溴化铵、四丁基碘化铵或四丁基氢氧化铵；所用溶剂为乙腈、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、甲苯。
进一步优选的，步骤C、2-甲基丙二腈Ⅴ的合成中：磺酸2-氰基乙酯Ⅳ: 氰化物的用量摩尔比为1 : 1.0～2.0，催化剂用量为磺酸2-氰基乙酯Ⅳ质量的3～6%；将磺酸2-氰基乙酯Ⅳ、氰化物和催化剂置于溶剂中，控制温度在30～90℃，反应12～24h；再将反应液加入水中，用萃取剂萃取，干燥后，过滤浓缩即得到2-甲基丙二腈Ⅴ；所述萃取剂为甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷或乙酸乙酯。
优选的，步骤D、2-甲基丙二酸二酯类化合物Ⅰ的合成中：所用溶剂为乙腈、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、甲苯、二氯乙烷或乙酸乙酯；2-甲基丙二腈Ⅴ:ROH:浓硫酸的用量摩尔比为1 : 2.0～2.5: 2.0～3.0；将2-甲基丙二腈Ⅴ、ROH置于溶剂中，滴加浓硫酸，控制温度在60～120℃，反应5～15 h；将反应液导入水中，水相用萃取剂萃取，最后干燥，过滤，减压蒸馏即得到产品2-甲基丙二酸二酯类化合物Ⅰ；所述萃取剂为甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷或乙酸乙酯。
优选的，R1为C1～C2的烷基；或者，R1为三氟甲基；或者，R1为苯基，或为含有甲基、卤素或硝基取代的苯基。
优选的，步骤B、磺酸2-氰基乙酯Ⅳ的合成中：所用溶剂为二氯乙烷、二氯甲烷、甲苯、四氢呋喃或二氧六环；所用催化剂为有机碱或无机碱，其中所述有机碱为三乙胺、二异丙基乙基胺或吡啶，无机碱为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸钾；2-羟基丙腈Ⅲ:R1SO2Cl:催化剂的用量摩尔比为1:1.0～1.5:1～2.0；将2-羟基丙腈Ⅲ和催化剂混合并溶解在溶剂中，控制温度在0～20℃，缓慢滴加R1SO2Cl，使反应在0～25℃进行16～24h，得到磺酸2-氰基乙酯Ⅳ。
优选的，步骤A、2-羟基丙腈Ⅲ的合成中：当乙醛Ⅱ与氢氰酸反应时，所用催化剂为有机碱或无机碱，其中所述有机碱为三乙胺、二异丙基乙基胺或吡啶，无机碱为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸钾；乙醛Ⅱ:氢氰酸的用量摩尔比为1 : 1.0～2.0；加入所述催化剂控制pH值在2～9，反应温度在0～25℃，反应1～4h，得到2-羟基丙腈Ⅲ。
优选的，步骤A、2-羟基丙腈Ⅲ的合成中：当乙醛Ⅱ与氰化物反应时，所用催化剂为无机盐和有机盐的混合物，其中所述无机盐为亚硫酸氢钾或亚硫酸氢钠；有机盐为四丁基溴化铵、四丁基碘化铵或四丁基氢氧化铵；乙醛Ⅱ:氰化物:无机盐:有机盐的用量摩尔比为1:1.0～2.0:1.0～2.0:0.03～0.05；反应温度在10～30℃，反应2～4h，得到2-羟基丙腈Ⅲ。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
（1）本发明提供了一种2-甲基丙二酸二酯类化合物的合成新方法，该方法独特，反应条件温和，反应过程基本不存在副产物，收率高，所用原料广泛，也可用乙醛为原料；适合工业化生产。
（2）本发明所用原料均可以从市场购买，成本低廉，适合工业化生产；
（3）本发明后处理简单，后处理没有用到毒性较大的溶剂和试剂，符合环保要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
实施例1
A、2-羟基丙腈的合成：
向四口瓶中加入乙醛（44.05 g，1 mol），降温至0～10℃，然后滴加氢氰酸（32.43g，1.2mol），搅拌反应，滴加三乙胺使pH控制在2～3，保温反应1-2h。反应体系在真空条件下使游离HCN从反应液中逸出，30%的NaOH溶液尾气吸收。脱HCN完毕得到2-羟基丙腈70.75 g，收率99.54%，1H NMR(300MHz,CDCl3)：1.56～1.60 (m,3H,CH3),4.43～4.49 (m,H,CH)。
B、甲磺酸2-氰基乙酯的合成：
向四口瓶中加入2-羟基丙腈（71.08 g，1 mol）、三乙胺（101.19 g，1 mol）和100mL二氯甲烷，降温至0～10℃，再缓慢滴加甲磺酰氯（114.55 g，1 mol），滴毕在20～25℃反应24 h。加入饱和碳酸钠溶液30mL润洗反应液，在用无水硫酸镁干燥，过滤后真空脱除溶剂得到甲磺酸2-氰基乙酯144.37 g，m.p.43～44℃，收率：96.78%，1H NMR (300 MHz, CDCl3)：1.75 (d, J = 6.5 Hz, 3H, CH3), 3.13 (s, 3H, CH3SO2), 5.30 (q, J = 6.5 Hz, 1H,CH)。
C、2-甲基丙二腈的合成：
向四口瓶中加入甲磺酸2-氰基乙酯（149.17 g，1 mol）、氰化钠（49.01 g，1 mol）、四丁基溴化铵（8.90 g）和150 mL N,N-二甲基甲酰胺，升温至30～40℃反应4 h，再升温至80～90℃反应16h。加入水300 mL，分液后用二氯甲烷萃取（40mL×3），用无水硫酸镁干燥，过滤后真空脱除溶剂得到2-甲基丙二腈76.75 g，收率95.83%，m.p.：32～34℃，1H NMR(300MHz, CDCI3)：1.792 (d, J = 7.5 Hz, 3H, CH3), 3.791 (q, J = 7.5 Hz, 1H, CH)。
D、2-甲基丙二酸二甲酯的合成：
向四口瓶中加入2-甲基丙二腈（89.09 g，1 mol）、甲醇（64.08 g，2 mol）和150 mL甲苯，缓慢滴加浓硫酸（200.00 g，2 mol）。滴加完毕后升温到110～120℃反应9～10 h。加入水60 mL，分液后用甲苯萃取（20 mL×3），用无水硫酸镁干燥，过滤后真空脱除溶剂得到2-甲基丙二酸二甲酯138.53 g，沸点：68～70℃（10 mmHg），收率：94.79%,1H NMR (300MHz,CDCI3)：1.43 (d, J = 7.3 Hz, 3H, CH3), 3.46 (q, J = 7.3 Hz, lH), 3.74 (s,6H, CH3)。
实施例2
A、2-羟基丙腈的合成：
向四口瓶中加入乙醛（44.05 g，1 mol），降温至0～10℃，然后滴加氢氰酸（54.06，2.0 mol），搅拌反应，滴加50%氢氧化钠溶液使pH控制在8～9，保温反应3-4h。反应体系在真空条件下使游离HCN从反应液中逸出，30%的NaOH溶液尾气吸收。脱HCN完毕得到2-羟基丙腈70.60 g，收率99.32%。
B、三氟甲磺酸2-氰基乙酯的合成：
向四口瓶中加入2-羟基丙腈（71.08 g，1 mol）、碳酸钾（276.42 g，2 mol）和150mL二氯乙烷，降温至0～10℃，再缓慢滴加三氟甲磺酰氯（219.08 g，1.3 mol），滴毕在20～25℃反应20 h。过滤除盐后，再加入饱和碳酸钠溶液80 mL润洗反应液，在用无水硫酸镁干燥，过滤后真空脱除溶剂得到三氟甲磺酸2-氰基乙酯191.22 g、收率94.13%、1H NMR (300MHz, CDCl3)：1.83 (d,J= 6.9 Hz, 3 H, CH3), 5.44 (q, J = 6.9 Hz, 1 H, CH)。
C、2-甲基丙二腈的合成：
向四口瓶中加入三氟甲磺酸2-氰基乙酯（101.57 g，0.5 mol）、氰化钠（36.76 g，0.75 mol）、四丁基碘化铵（3.0 g）和150 mL 甲苯，升温至50～60℃反应3 h，再升温至80～90℃反应15h。加入水500 mL，分液后用甲苯萃取（100 mL×3），用无水硫酸镁干燥，过滤后真空脱除溶剂得到2-甲基丙二腈39.18 g，收率97.84%。
D、2-甲基丙二酸二苄酯的合成：
向四口瓶中加入2-甲基丙二腈（89.09 g，1 mol）、苄醇（248.73 g，2.3 mol）和150mL乙腈，缓慢滴加浓硫酸（250.01 g，2.5 mol）。滴加完毕后升温到60～70℃反应12～15 h。加入水100 mL，分液后用二氯甲烷萃取（80 mL×3），用无水硫酸镁干燥，过滤后真空脱除溶剂得到2-甲基丙二酸二苄酯290.87 g，沸点：125～138℃（1～2 mmHg），收率97.51%，1H NMR(300MHz, CDCI3)：1.42 (d, J = 7.2 Hz, 3H, CH3), 3.52 (q, J = 7.2 Hz, 1H, CH),5.14 (s, 4 H, CH2), 7.31～7.24 (m, 10H, Ar)。
实施例3
A、2-羟基丙腈的合成：
向四口瓶中加入乙醛（44.05 g，1 mol），降温至0～10℃，然后滴加氢氰酸（27.03，1.0 mol），搅拌反应，滴加吡啶使pH控制在4～5，保温反应2-3h。反应体系在真空条件下使游离HCN从反应液中逸出，30%的NaOH溶液尾气吸收。脱HCN完毕得到2-羟基丙腈70.05 g，收率98.55%。
B、乙基磺酸2-氰基乙酯的合成：
向四口瓶中加入2-羟基丙腈（71.08 g，1 mol）、二异丙基乙基胺（258.48 g，2mol）和100 mL甲苯，降温至0～10℃，再缓慢滴加乙基磺酰氯（192.87 g，1.5 mol），滴毕在0～10℃反应24 h。过滤除盐后，再加入饱和碳酸钠溶液80 mL润洗反应液，在用无水硫酸镁干燥，过滤后真空脱除溶剂得到乙基磺酸2-氰基乙酯156.68 g，熔点38～40℃，收率：96.01%，1H NMR (300MHz, CDCI3)：1.43 (t, J = 7.5 Hz, 3H, CH3), 1.72 (d, J = 6.5Hz, 3H, CH3), 3.25 (q, J = 7.5 Hz, 2H, CH2), 5.24 (q, J = 6.5 Hz, 1H, CH)。
C、2-甲基丙二腈的合成：
向四口瓶中加入乙基磺酸2-氰基乙酯（244.79 g，1.5 mol）、氰化钠（147.03 g，3.0 mol）、四丁基碘化铵（9.8 g）和200 mL N,N-二甲基乙酰胺，升温至45～55℃反应3.5h，再升温至75～85℃反应14.5 h。加入水600 mL，分液后用二氯乙烷萃取（150 mL×3），用无水硫酸镁干燥，过滤后真空脱除溶剂得到2-甲基丙二腈234.96 g，收率97.79%。
D、2-甲基丙二酸二乙酯的合成：
向四口瓶中加入2-甲基丙二腈（89.09 g，1 mol）、乙醇（105.8 g，2.3 mol）和150mL四氢呋喃，缓慢滴加浓硫酸（250.01 g，2.5 mol）。滴加完毕后升温到60～70℃反应12～15 h。加入水100 mL，分液后用二氯乙烷萃取（80 mL×3），用无水硫酸镁干燥，过滤后真空脱除溶剂得到2-甲基丙二酸二乙酯169.85 g，收率97.51%, 沸点78~79℃（8~9 mmHg），1HNMR (300 MHz, CDCI3)：1.41 (t, J= 7.5 Hz, 6H, CH3), 1.44 (d, J = 7.3 Hz, 3H,CH3), 3.43 (q, J = 7.3 Hz, lH, CH), 3.75 (s, 4H, CH2)。
实施例4
A、2-羟基丙腈的合成：
向四口瓶中加入乙醛（44.05 g，1 mol），降温至0～10℃，然后滴加氢氰酸（40.54，1.5 mol），搅拌反应，滴加饱和碳酸钾溶液使pH控制在6～7，保温反应2-3h。反应体系在真空条件下使游离HCN从反应液中逸出，30%的NaOH溶液尾气吸收。脱HCN完毕得到2-羟基丙腈70.42 g，收率99.07%。
B、苯磺酸2-氰基乙酯的合成：
向四口瓶中加入2-羟基丙腈（71.08 g，1 mol）、吡啶（142.38 g，1.8 mol）和120mL四氢呋喃，降温至0～10℃，再缓慢滴加苯磺酰氯（264.93g，1.5 mol），滴毕在10～20℃反应24 h。过滤除盐后，真空脱除溶剂得到苯磺酸2-氰基乙酯201.10 g，收率95.20%, 熔点32~34℃，1H NMR (300MHz, CDCI3)：1.75 (d, J = 6.9 Hz, 3 H, CH3), 5.01 (q, J = 6.9Hz, 1 H, CH),7.01-7.34 (m,5H, Ar)。
C、2-甲基丙二腈的合成：
向四口瓶中加入苯磺酸2-氰基乙酯（105.62 g，0.5 mol）、氰化钾（58.61 g，0.9mol）、四丁基碘化铵（5.3 g）和200 mL 乙腈，升温至30～40℃反应5 h，再升温至80～90℃反应15h。加入水600 mL，分液后用乙酸乙酯萃取（150 mL×3），用无水硫酸镁干燥，过滤后真空脱除溶剂得到2-甲基丙二腈39.04 g，收率97.50%。
D、2-甲基丙二酸二烯丙酯的合成：
向四口瓶中加入2-甲基丙二腈（89.09 g，1 mol）、烯丙醇（133.58 g，2.3 mol）和150 mL N,N-二甲基乙酰胺，缓慢滴加浓硫酸（250.01 g，2.5 mol）。滴加完毕后升温到110～120℃反应5～7 h。反应结束后真空脱除溶剂，再加入水100 mL，用甲苯萃取（80 mL×3），无水硫酸镁干燥，过滤后真空脱除溶剂得到2-甲基丙二酸二烯丙酯193.28 g，沸点：45～48℃（1～2 mmHg），收率97.51%，沸点：45～48℃（1~2mmHg）1H NMR (300MHz, CDCI3)：1.44 (d,J = 7.3 Hz, 3H, CH3),3.42 (q, J = 7.3 Hz, lH, CH),3.85 (d, J = 7.3 Hz,4H,CH2),5.23 (m, 4H, CH), 5.68 (m, 2H, CH)。
实施例5
A、2-羟基丙腈的合成：
向四口瓶中加入乙醛（66.08 g，1.5 mol）、亚硫酸氢钠 (156.09 g，1.5 mol)、四丁基溴化铵（14.51 g，0.045 mol）和100 mL正己烷，控温至10～20℃，然后加入氰化钠（73.52 g，1.5 mol），室温反应3～4h。然后加入100mL水，用乙酸乙酯萃取。分液后脱溶得到2-羟基丙腈105.68 g，收率99.12%。
B、对甲苯磺酸2-氰基乙酯的合成：
向四口瓶中加入2-羟基丙腈（106.62 g，1.5 mol）、氢氧化钠（60.00 g，1.5 mol）和150 mL二氧六环，降温至0～10℃，再缓慢滴加对甲苯磺酰氯（285.98 g，1.5 mol），滴毕在20～25℃反应16～17 h。加入饱和碳酸钠溶液50 mL润洗反应液，无水硫酸镁干燥，过滤真空脱除溶剂得到对甲苯磺酸2-氰基乙酯332.29 g，沸点：112～115℃（1～2 mmHg），收率98.34%、1H NMR (300 MHz, CDCl3)：1.82 (d, J = 6.9 Hz, 3 H, CH3), 2.41 (s, 3H,CH3), 5.45 (q, J = 6.9 Hz, 1 H, CH), 7.27 (d, J = 7.8 Hz, 2H, Ar), 7.89 (d, J = 7.8 Hz, 2H, Ar)。
C、2-甲基丙二腈的合成：
向四口瓶中加入对甲苯磺酸2-氰基乙酯（225.26 g，1 mol）、氰化钾（130.24 g，2mol）、四丁基碘化铵（7.78 g）和300 mL 乙腈，升温至40～50℃反应2 h，再升温至75～85℃反应10 h。加入水800 mL，分液后用二氯甲烷萃取（200 mL×3），用无水硫酸镁干燥，过滤后真空脱除溶剂得到2-甲基丙二腈76.38 g，收率95.37%。
D、2-甲基丙二酸二对甲苯酯的合成：
向四口瓶中加入2-甲基丙二腈（89.09 g，1 mol）、对甲苯酚（270.35 g，2.5 mol）和200 mL N,N-二甲基甲酰胺，缓慢滴加浓硫酸（300.01 g，3 mol）。滴加完毕后升温到110～120 ℃反应5～6 h。加入水500 mL，分液后用二氯甲烷萃取（200 mL×3），用无水硫酸镁干燥，过滤后真空脱除溶剂得到2-甲基丙二酸二对甲苯酯288 g，收率96.54%，熔点：102~105℃，1H NMR (300MHz, CDCI3)：1.41 (d, J = 7.2 Hz, 3H, CH3), 2.44 (s, 6H, CH3),3.55 (q, J = 7.2 Hz, 1H), 7.29 (d, J = 7.8 Hz, 4H, Ar), 7.86 (d, J = 7.8 Hz,4H, Ar)。
实施例6
A、2-羟基丙腈的合成：
向四口瓶中加入乙醛（44.05 g，1.0 mol）、亚硫酸氢钾 (204.26 g，1.5 mol)、四丁基碘化铵（18.47 g，0.05 mol）和80 mL正己烷，控温至15～25℃，然后加入氰化钾（84.66g，1.5 mol），室温反应2～3h。然后加入80mL水，用乙酸乙酯萃取。分液后脱溶得到2-羟基丙腈70.35 g，收率98.97%。
B、对氯苯磺酸2-氰基乙酯的合成：
向四口瓶中加入2-羟基丙腈（106.62 g，1.5 mol）、碳酸钠（243.78 g，2.3 mol）和150 mL二氯乙烷，降温至0～10℃，再缓慢滴加对氯苯磺酰氯（422.14 g，2.0 mol），滴毕在15～25℃反应20～21 h。加入饱和碳酸钠溶液100 mL润洗反应液，无水硫酸镁干燥，过滤真空脱除溶剂得到对甲苯磺酸2-氰基乙酯359.38 g，收率97.52%，熔点：152~155℃，1H NMR(300 MHz, CDCl3)：1.84 (d, J = 6.9 Hz, 3 H, CH3), 5.45 (q, J = 6.9 Hz, 1 H,CH), 7.28 (d, J= 7.8 Hz, 2H, Ar), 7.87 (d, J = 7.8 Hz, 2H, Ar)。
C、2-甲基丙二腈的合成：
向四口瓶中加入对氯苯磺酸2-氰基乙酯（245.68 g，1 mol）、氰化钠（88.22 g，1.8mol）、四丁基溴化铵（12.3 g）和300 mL 四氢呋喃，升温至30～40℃反应3 h，再升温至70～80℃反应24 h。加入水1000 mL，分液后用乙酸乙酯萃取（300 mL×3），用无水硫酸镁干燥，过滤后真空脱除溶剂得到2-甲基丙二腈76.33 g，收率95.30%。
D、2-甲基丙二酸二对氯苯酯的合成：
向四口瓶中加入2-甲基丙二腈（89.09 g，1 mol）、对氯苯酚（321.4 g，2.5 mol）和200 mL 二氯乙烷，缓慢滴加浓硫酸（300.01 g，3 mol）。滴加完毕后升温到75～85 ℃反应10～11 h。加入水500 mL，分液后用二氯乙烷萃取（200 mL×3），用无水硫酸镁干燥，过滤后真空脱除溶剂得到2-甲基丙二酸二对氯苯酯327.43 g，收率96.54%，熔点：107~109℃，1HNMR (300MHz, CDCI3)：1.41 (d, J = 7.2 Hz, 3H, CH3), 3.55 (q, J = 7.2 Hz, 1H),7.41 (d, J = 7.8 Hz, 4H, Ar), 7.91 (d, J = 7.8 Hz, 4H, Ar)。
实施例7
A、2-羟基丙腈的合成：
向四口瓶中加入乙醛（44.05 g，1.0 mol）、亚硫酸氢钠 (208.12 g，2.0 mol)、四丁基氢氧化铵（10.38 g，0.04 mol）和90 mL正己烷，控温至20～30℃，然后加入氰化钠（98.02 g，2.0 mol），室温反应3～4h。然后加入90 mL水，用乙酸乙酯萃取。分液后脱溶得到2-羟基丙腈70.55 g，收率99.25%。
B、对硝基苯磺酸2-氰基乙酯的合成：
向四口瓶中加入2-羟基丙腈（106.62 g，1.5 mol）、氢氧化钠（80.00 g，2.0 mol）和140 mL二氯乙烷，降温至0～10℃，再缓慢滴加对硝基苯磺酰氯（332.43 g，1.5 mol），滴毕在0～10℃反应23～24 h。加入饱和碳酸钠溶液80 mL润洗反应液，无水硫酸镁干燥，过滤真空脱除溶剂得到对硝基苯磺酸2-氰基乙酯377.98 g，收率98.34%，熔点：150~152℃，1HNMR (300 MHz, CDCl3)：1.83 (d, J= 6.9 Hz, 3 H, CH3), 5.49 (q, J = 6.9 Hz, 1 H,CH), 7.35 (d, J = 7.8 Hz, 2H, Ar), 7.97 (d, J= 7.8 Hz, 2H, Ar)。
C、2-甲基丙二腈的合成：
向四口瓶中加入对甲苯磺酸2-氰基乙酯（225.26 g，1 mol）、氰化钾（84.76 g，1.3mol）、四丁基氢氧化铵（11.26 g）和300 mL N-甲基吡咯烷酮，升温至35～45℃反应3 h，再升温至75～85℃反应12 h。加入水800 mL，分液后用二氯乙烷萃取（300 mL×3），用无水硫酸镁干燥，过滤后真空脱除溶剂得到2-甲基丙二腈76.75 g，收率95.83%。
D、2-甲基丙二酸二三氟甲基乙酯的合成：
向四口瓶中加入2-甲基丙二腈（89.09 g，1 mol）、三氟乙醇（250.1 g，2.5 mol）和300 mL 乙酸乙酯，缓慢滴加浓硫酸（300.01 g，3 mol）。滴加完毕后升温到70～80 ℃反应5～6 h。加入水500 mL，分液后用乙酸乙酯萃取（200 mL×3），用无水硫酸镁干燥，过滤后真空脱除溶剂得到2-甲基丙二酸二三氟甲基乙酯272.38 g，收率96.54%，88~92℃（4~5 mmHg）1H NMR (300MHz, CDCI3)：1.44 (d, J = 7.3 Hz, 3H, CH3), 3.43 (q, J = 7.3 Hz,lH, CH), 4.55 (s, 4H, CH2)。
按照实施例1～7中方法D制备其它2-甲基丙二酸二酯目标化合物（I），见表1。
表1 2-甲基丙二酸二酯

Claims (10)

1.一种2-甲基丙二酸二酯类化合物的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
C、磺酸2-氰基乙酯Ⅳ与氰化物在溶剂和催化剂作用下反应，得到2-甲基丙二腈Ⅴ，反应方程式为：
D、2-甲基丙二腈Ⅴ与ROH在溶剂和浓硫酸作用下反应，得到产品2-甲基丙二酸二酯类化合物Ⅰ，反应方程式为：
其中，MCN为氰化物，M为Na或K；
R1为烷基、三氟甲基或苯基；
ROH为烷基醇、烯基醇或含氟基团的醇；或者，为苄醇，或为烷基、卤素或硝基取代的苄醇；或者，为苯酚，或为含有C1～C5的烷基、卤素或硝基取代的苯酚；
步骤C、2-甲基丙二腈Ⅴ的合成中：所用催化剂为四丁基溴化铵、四丁基碘化铵或四丁基氢氧化铵。
2.根据权利要求１所述的2-甲基丙二酸二酯类化合物的合成方法，其特征在于，在步骤C的前面还包括步骤B：
B、2-羟基丙腈Ⅲ与R1SO2Cl在溶剂和催化剂作用下反应，得到磺酸2-氰基乙酯Ⅳ，反应方程式为：
其中，R1SO2Cl为烷基磺酰氯、三氟甲磺酰氯或苯基磺酰氯。
3.根据权利要求2所述的2-甲基丙二酸二酯类化合物的合成方法，其特征在于，在步骤B的前面还包括步骤A：
A、乙醛Ⅱ与氢氰酸或氰化物在催化剂作用下反应，得到2-羟基丙腈Ⅲ，反应方程式为：
其中，MCN为氰化物，M为Na或K。
4.根据权利要求１所述的2-甲基丙二酸二酯类化合物的合成方法，其特征在于，步骤C、2-甲基丙二腈Ⅴ的合成中：所用溶剂为乙腈、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、甲苯。
5.根据权利要求4所述的2-甲基丙二酸二酯类化合物的合成方法，其特征在于，步骤C、2-甲基丙二腈Ⅴ的合成中：磺酸2-氰基乙酯Ⅳ: 氰化物的用量摩尔比为1 : 1.0～2.0，催化剂用量为磺酸2-氰基乙酯Ⅳ质量的3～6%；将磺酸2-氰基乙酯Ⅳ、氰化物和催化剂置于溶剂中，控制温度在30～90℃，反应12～24h；再将反应液加入水中，用萃取剂萃取，干燥后，过滤浓缩即得到2-甲基丙二腈Ⅴ；所述萃取剂为甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷或乙酸乙酯。
6.根据权利要求１所述的2-甲基丙二酸二酯类化合物的合成方法，其特征在于，步骤D、2-甲基丙二酸二酯类化合物Ⅰ的合成中：所用溶剂为乙腈、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、甲苯、二氯乙烷或乙酸乙酯；2-甲基丙二腈Ⅴ:ROH:浓硫酸的用量摩尔比为1 : 2.0～2.5: 2.0～3.0；将2-甲基丙二腈Ⅴ、ROH置于溶剂中，滴加浓硫酸，控制温度在60～120℃，反应5～15 h；将反应液导入水中，水相用萃取剂萃取，最后干燥，过滤，减压蒸馏即得到产品2-甲基丙二酸二酯类化合物Ⅰ；所述萃取剂为甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷或乙酸乙酯。
7.根据权利要求1或2所述的2-甲基丙二酸二酯类化合物的合成方法，其特征在于所述R1为C1～C2的烷基。
8.根据权利要求2所述的2-甲基丙二酸二酯类化合物的合成方法，其特征在于，步骤B、磺酸2-氰基乙酯Ⅳ的合成中：所用溶剂为二氯乙烷、二氯甲烷、甲苯、四氢呋喃或二氧六环；所用催化剂为有机碱或无机碱，其中所述有机碱为三乙胺、二异丙基乙基胺或吡啶，无机碱为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸钾；2-羟基丙腈Ⅲ:R1SO2Cl:催化剂的用量摩尔比为1:1.0～1.5:1～2.0；将2-羟基丙腈Ⅲ和催化剂混合并溶解在溶剂中，控制温度在0～20℃，缓慢滴加R1SO2Cl，使反应在0～25℃进行16～24h，得到磺酸2-氰基乙酯Ⅳ。
9.根据权利要求3所述的2-甲基丙二酸二酯类化合物的合成方法，其特征在于，步骤A、2-羟基丙腈Ⅲ的合成中：当乙醛Ⅱ与氢氰酸反应时，所用催化剂为有机碱或无机碱，其中所述有机碱为三乙胺、二异丙基乙基胺或吡啶，无机碱为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸钾；乙醛Ⅱ:氢氰酸的用量摩尔比为1 : 1.0～2.0；加入所述催化剂控制pH值在2～9，反应温度在0～25℃，反应1～4h，得到2-羟基丙腈Ⅲ。
10.根据权利要求3所述的2-甲基丙二酸二酯类化合物的合成方法，其特征在于，步骤A、2-羟基丙腈Ⅲ的合成中：当乙醛Ⅱ与氰化物反应时，所用催化剂为无机盐和有机盐的混合物，其中所述无机盐为亚硫酸氢钾或亚硫酸氢钠；有机盐为四丁基溴化铵、四丁基碘化铵或四丁基氢氧化铵；乙醛Ⅱ:氰化物:无机盐:有机盐的用量摩尔比为1:1.0～2.0:1.0～2.0:0.03～0.05；反应温度在10～30℃，反应2～4h，得到2-羟基丙腈Ⅲ。
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