CN105531252B - 用于制备β‑环薰衣草醛及其衍生物的方法 - Google Patents

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Abstract

简单、高效和选择性地合成目标化合物。更具体地，提供一种制备(2,4,4‑三甲基‑1‑环己烯)甲醛的方法，所述方法包含以下步骤：使2,4,4‑三甲基‑2‑环已烯酮(1)的羰基基团反应，以获得2,4,4‑三甲基‑2‑环己烯亚基甲基醚化合物(2)，和水解化合物(2)，以获得(2,4,4‑三甲基‑1‑环己烯)甲醛(3)；一种制备(2,4,4‑三甲基‑1‑环己烯)甲醇的方法，所述方法包含还原化合物(3)以获得(2,4,4‑三甲基‑1‑环己烯)甲醇(4)的步骤；和一种制备(2,4,4‑三甲基‑1‑环己烯基)甲基酯化合物的方法，所述方法包含酯化化合物(4)以获得(2,4,4‑三甲基‑1‑环己烯基)甲基酯化合物(5)的步骤。

Description

用于制备β-环薰衣草醛及其衍生物的方法
技术领域
本发明涉及用于制备作为生物活性物质或其合成中间体来说十分重要的单萜醛、醇及其衍生物的方法。更具体地，本发明涉及用于制备通用名称为β-环薰衣草醛(cyclolavandulal)的(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛、通用名称为β-环薰衣草醇的(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇和来源于该醇化合物的(2,4,4-三甲基-1-环己烯基)甲基酯化合物的方法。
背景技术
(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛(β-环薰衣草醛)已被从生长于印度并用作民间医药的莨蒿(藏茴香(Carumcarvi Linn.))以及从真菌中作为二级代谢物分离出(非专利文件1)。
(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛(β-环薰衣草醛)也称为WS-9659A(lavanducyanine)和WS-9659B的成分，所述成分已被从放线菌链霉菌属中作为睾酮5α-还原酶的抑制剂分离(非专利文件2)。
Vellutini等人已从生长于科西嘉的Peucedanum paniculatum Linn.的叶和根的精油中分离总共八种化合物，包括(2,4,4-三甲基-1-环己烯基)甲基酯(通用名：β-环熏衣草基酯)和4,4,6-三甲基-1-环己烯基)甲基酯(通用名：β-异环熏衣草基酯)，并且确定了它们的结构(非专利文件3)。
Oda等人已报道，从3,3-二甲基环己酮作为起始材料来进行(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛(通用名：β-环薰衣草醛)和(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇(通用名：β-环薰衣草醇)的合成。在该合成中，使3,3-二甲基环己酮经受甲氧基羰化以获得酮酯；该酮酯被转变成烯醇磷酸酯衍生物；然后，用二甲基铜酸盐锂(dimethyllithium cuprate)向其中引入甲基基团；所得产物用氢化锂铝还原以获得(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇；并且用吡啶鎓氯铬酸盐(pyridinium chlorochromate，PCC)氧化(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇，以获得(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛(非专利文件4)。
Kinoshita等人已报道，通过使用3,3-二甲基戊二酸酐作为起始材料，以33％的总产率，进行作为WS-9659A(lavanducyanine)的合成中间体的(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇的合成。所述合成包括五个步骤：还原成内酯；用甲基锂转变成甲基半缩醛；用碘转变成酮基碘化物；用磷乙酸三甲酯进行烷化反应和缩合；和用二异丁基铝还原成烯丙醇(非专利文件5)。
Gandhi等人已报道(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛(非专利文件6)的合成。根据所述摘要，将作为原材料的3,3-二甲基环己酮与甲酸乙酯反应以缩合而获得3,3-二甲基-6-(羟基亚甲基)环己酮，并随后将3,3-二甲基-6-(羟基亚甲基)环己酮与异丁醇在酸性条件下反应，以61％的产率获得对应的异丁氧基亚甲基衍生物。异丁氧基亚甲基衍生物进一步用甲基碘化镁处理，并且用稀硫酸水解，以66％的产率制备获得目标化合物。
已在控制粉蚧时将丁酸(2,4,4-三甲基-2-环己烯基)甲酯((2,4,4-Trimethyl-2-cyclohexenyl)methyl butyrate)[另一名称：正丁酸(2,4,4-三甲基-2-环己烯基)甲酯、丁酸环薰衣草酯]分离用作一种重要寄生黄蜂的引诱剂。更具体地，Tabata等人已发现丁酸(2,4,4-三甲基-2-环己烯基)甲酯，其为引诱广角跳小蜂(Anagyrussawadai)的物质，广角跳小蜂是与粉蚧一起寄生性生存的一种黄蜂，从用丁酰氯处理熏衣草醇而合成丁酸熏衣草酯时生成的副产物中，已分离出活性物质，并且已鉴定其结构(非专利文件7)。作为起始材料的熏衣草醇用丁酰氯来处理，以1.2％的产率获得丁酸(2,4,4-三甲基-2-环己烯基)甲酯。丁酸(2,4,4-三甲基-1-环己烯基)甲酯((2,4,4-Trimethyl-1-cyclohexenyl)methylbutyrate)作为丁酸(2,4,4-三甲基-2-环己烯基)甲酯在双键位置的区域异构体，在关于双键相距极性基团的位置方面，类似于已知为藤臀纹粉蚧的性信息素丁酸2-异亚丙基-5-甲基-4-己烯-1-基酯(fujikonyl butyrate，非专利文件8)，并且由于对寄生黄蜂的吸引活性而已受到关注。
现有技术文件
非专利文件
非专利文件1：Journal of Pharmacy Research,4,2126-2128(2011)
非专利文件2：Journal of Antibiotics,42,1230-1234(1989)
非专利文件3：Phytochemistry,66,1956-1962(2005)
非专利文件4：Recl.Trav.Chim.Pays-Bas,115,438-440(1996)
非专利文件5：Synlett,186-188(1995)
非专利文件6：Science and Culture,24,292(1958)
非专利文件7：Appl.Entomol.Zool.,46,117-123(2011)
非专利文件8：Appl.Entomol.Zool.,43,369-375(2008)
发明内容
发明要解决的问题
然而，这些合成实例涉及获得低产率的长期方法，或涉及难以在工业规模上执行的中间体纯化，例如用色谱法来纯化。因此，认为极难按所需量供应产物。
考虑到上述情况，本发明的目的为提供一种简单、高效和选择性的制备方法，以便供应生物学、药物学或农学活性研究、实践应用和其他目的所需要的足够量的产物。
用于解决问题的方案
由于为实现所述目的而进行深入研究，本发明的发明人已发现，从作为起始材料的2,4,4-三甲基-2-环已烯酮来制备(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛和(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇和通过酯化该(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇而进一步制备(2,4,4-三甲基-1-环己烯基)甲基酯化合物可在工业规模上以高产率和高选择性来实施，并且已完成本发明。
在本发明的一方面，提供一种制备(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛的方法，所述方法包含以下步骤：使由式(1)表示的2,4,4-三甲基-2-环已烯酮的羰基基团反应，以获得以下通式(2)表示的2,4,4-三甲基-2-环己烯亚基甲基醚化合物；和水解该2,4,4-三甲基-2-环己烯亚基甲基醚，以获得由下式(3)表示的(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛。
其中R1表示具有1至8个碳原子的一价烃基。
在本发明的另一方面，提供一种制备(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇的方法，所述方法包含：由上述获得(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛的方法构成的步骤；和还原所述(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛以获得由式(4)表示的(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇的步骤：
在本发明的另一方面，提供一种制备(2,4,4-三甲基-1-环己烯基)甲基酯化合物的方法，所述方法包含：由上述获得(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇的方法构成的步骤；和酯化所述(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇以获得由通式(5)表示的(2,4,4-三甲基-1-环己烯基)甲基酯化合物的步骤：
其中R表示氢原子或具有1至10个碳原子的一价烃基。
发明效果
根据本发明，可简单、高效和选择性地合成单萜醇及其衍生物，所述单萜醇及其衍生物作为生物活性物质或其合成中间体是很重要的，所述单萜醇及其衍生物即(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛(3)、(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇(4)和(2,4,4-三甲基-1-环己烯基)甲基酯化合物(5)。
具体实施方式
现将详细描述本发明的实施方案，但本发明并非限于所述实施方案。
根据本发明，起始材料2,4,4-三甲基-2-环已烯酮(1)可容易地通过烯胺方法(例如)从醛衍生物烯胺和乙烯乙基酮(ethyl vinyl ketone)合成(G.Stork等人，Journal ofOrganic Chemistry,85,207-221；和Y.Chan等人，Organic Syntheses,Coll.Vol.6,496-498)。起始材料的后续单碳(C1)同素化和官能团转变可制备相应的目标化合物。
第一步骤为将2,4,4-三甲基-2-环已烯酮(1)的羰基基团转换成烷氧基亚甲基基团以获得2,4,4-三甲基-2-环己烯亚基甲基醚化合物(2)的步骤。
R1为具有1至8个碳原子的一价烃基，并且优选包括具有1至8个碳原子的伯烷基基团，例如甲基基团、乙基基团、正丙基基团和异丁基基团；和苄基基团。R1特别优选地为甲基基团或乙基基团。
在此步骤中，可使用各种已知方法中的一种，并且维蒂希反应是优选的。更具体地，在优选实例中，通过在溶剂中用碱处理三苯基烷氧基甲基磷鎓卤化物(triphenylalkoxymethylphosphonium halide)所制备的磷内鎓盐试剂是三苯基磷鎓烷氧基甲内鎓盐(triphenylphosphonium alkoxymethylide)[(C6H5)3P＝CHOR1]，其中R1与上述相同，并且与2,4,4-三甲基-2-环已烯酮(1)反应。
在磷内鎓盐试剂的制备中，起始材料三苯基烷氧基甲基磷鎓卤化物的实例包括三苯基烷氧基甲基磷鎓氯化物、三苯基烷氧基甲基磷鎓溴化物和三苯基烷氧基甲基磷鎓碘化物。
在磷内鎓盐试剂的制备中的溶剂的实例包括：醚，例如二乙醚、二正丁醚、四氢呋喃和1,4-二氧六环；烃，例如己烷、庚烷、苯、甲苯、二甲苯和异丙基苯；非质子性极性溶剂，例如N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)、二甲基亚砜(DMSO)和六甲基磷酸三酰胺(HMPA)；和腈，例如乙腈和丙腈。所述溶剂可单独使用或两种或更多种组合使用。
在磷内鎓盐试剂的制备中的碱的实例包括：有机金属试剂，例如甲基锂、乙基锂、正丁基锂和甲基氯化镁；醇化物，例如甲醇钠、乙醇钠和叔丁醇钾；金属酰胺，例如二异丙基酰胺锂、六甲基二硅基氨基锂(lithium hexamethyldisilazide)、六甲基二硅基氨基钠和二环己基酰胺锂；金属氢化物，例如氢化钠、氢化钾和氢化钙；和二甲基亚砜钠。相对于1mol三苯基烷氧基甲基磷鎓卤化物，碱的量优选为0.5至2mol，更优选1.0至1.5mol。
在磷内鎓盐试剂的制备中的反应温度优选为-78至50℃，更优选-78℃至室温(5至35℃，下文中同样适用)，甚至更优选-10℃至室温。
磷内鎓盐试剂的制备中的反应时间优选为5分钟至18小时。从试剂稳定性观点来看，更优选5分钟至1小时。
使按此方式制备的三苯基磷鎓烷氧基甲内鎓盐(其为磷内鎓盐试剂)与酮2,4,4-三甲基-2-环已烯酮(1)反应。通常，将不具有溶剂的酮或用溶剂稀释的酮滴加至磷内鎓盐试剂的溶液。
待用于稀释的溶剂可能包括与磷内鎓盐试剂的制备中使用的那些溶剂相同的实例。
维蒂希反应期间的反应温度优选为-78至50℃，更优选-78℃至室温，甚至更优选-10℃至室温。
相对于作为反应物的1mol酮，待用于维蒂希反应的磷内鎓盐试剂的量优选为0.5至50mol、更优选1.0至10mol。从产率和成本效率观点来看，相对于1mol酮，甚至更优选为1.0至2.5mol。
维蒂希反应的反应时间优选为足以完成该反应的时间，所述时间可通过经由气体色谱法(GC)或薄层色谱法(TLC)监测反应进展来确定，并且通常为30分钟至96小时。
维蒂希反应的后处理(其为目标化合物的分离和纯化)可通过恰当选自有机合成常用的纯化方法(例如真空蒸馏和各类色谱法)的方法来进行。从工业成本效率观点来看，优选的是真空蒸馏。在这种情况下，该反应生成的三苯基氧膦(triphenylphosphineoxide)可用不良溶剂沉淀，并且提前通过过滤等等来去除。或者，反应混合物可在减压下在不去除三苯基氧膦的情况下被直接蒸馏。如上所述，获得2,4,4-三甲基-2-环己烯亚基甲基醚化合物(2)。当目标化合物具有足够纯度时，未纯化的产物可直接用于后续步骤。
下一个步骤为将2,4,4-三甲基-2-环己烯亚基甲基醚化合物(2)转换成(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛(3)的步骤。
发明人已发现，2,4,4-三甲基-2-环己烯亚基甲基醚化合物(2)(其为烯醇醚化合物)在酸性条件下被水解不制备(2,4,4-三甲基-2-环己烯)甲醛，而制备作为基本上单一产物的异构体(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛。前者是在羰基基团的β-位具有双键的β,γ-不饱和醛，并且被认为是水解的直接产物，而后者是在羰基基团的α-位具有双键的α，β-不饱和醛。发现α，β-异构体与β，γ-异构体的比率大于99:1。因此，该步骤适用于制备(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛(3)。
水解反应是通常在酸性条件下于水存在下进行。可使用除水之外的其他溶剂。
所述酸的实例包括：无机酸，例如盐酸、氢溴酸、硫酸和硝酸；和有机酸，例如草酸、三氟乙酸、甲磺酸、苯磺酸和对-甲苯磺酸。所述酸可单独使用或两种或更多种组合使用。从在工业规模上以成本低大量可得的观点来看，盐酸是特别优选的。
酸的量取决于R1的类型，并且相对于1mol醚化合物，优选处于0.001至500mol、更优选0.01至100mol的范围内。
其他溶剂可选自(例如)：氯化溶剂，例如二氯甲烷、氯仿和三氯乙烯；烃，例如己烷、庚烷、苯、甲苯、二甲苯和异丙基苯；醚，例如二乙醚、二丁醚、二甘醇二乙醚、二甘醇二甲醚、四氢呋喃、1,4-二氧六环、乙二醇二甲醚和二甘醇二甲醚；醇，例如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、乙二醇一甲醚和二甘醇一甲醚；腈，例如乙腈；酮，例如丙酮和2-丁酮；酯，例如乙酸乙酯和乙酸正丁酯；和非质子性极性溶剂，例如N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和六甲基磷酸三酰胺。所述额外溶剂可单独使用或两种或更多种组合使用。
水解反应的反应温度可考虑到待使用酸或溶剂的类型和反应条件来恰当选择。一般来讲，优选-20℃至溶剂的沸点，更优选-20℃至室温(5至35℃，下文中同样适用)。
目标化合物(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛(3)的分离和纯化方法可恰当地选自有机合成中常用的纯化方法，例如真空蒸馏和各类色谱法。从工业成本效率观点来看，优选的是真空蒸馏。
如上所述，(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛(3)可以以高产率且高选择性得自2,4,4-三甲基-2-环已烯酮(1)。
下一步骤为将通过上述方法获得的(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛(3)的羰基基团还原成羟基以获得(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇(4)的步骤。
作为还原反应，可采用从醛至醇的已知转换反应。在还原反应中，反应物(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛(3)通常在溶剂中并在任选的冷却或加热情况下与还原剂反应。
还原剂的实例可包括：氢；硼化合物，例如硼烷、烷基硼烷、二烷基硼烷和双(3-甲基-2-丁基)硼烷；二烷基硅烷；三烷基硅烷；烷基铝；二烷基铝；金属氢化物，例如氢化钠、氢化锂、氢化钾和氢化钙；复杂氢化物，例如硼氢化钠、硼氢化锂、硼氢化钾、硼氢化钙、氢化钠铝、氢化锂铝、三甲氧基硼氢化钠、氢化锂三甲氧基铝、氢化锂二乙氧基铝、氢化锂三-叔-丁氧基铝、氢化钠双(2-甲氧基乙氧基)铝、三乙基硼氢化锂和二异丁基氢化铝；和它们的烷氧基或烷基衍生物。从反应条件、后处理和产物分离的容易性和其他的观点来看，优选使用所述复杂氢化物。
还原剂的量取决于待使用还原剂的类型、反应条件及其他而变化。一般来讲，相对于1mol(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛(3)，优选0.5mol或更多、更优选0.9至8.0mol。
还原反应中的待使用溶剂的实例包括：水；烃，例如己烷、庚烷、苯、甲苯、二甲苯和异丙基苯；醚，例如二乙醚、二丁醚、二甘醇二乙醚、二甘醇二甲醚、四氢呋喃和1,4-二氧六环；醇，例如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、乙二醇一甲醚和二甘醇一甲醚；腈，例如乙腈；酮，例如丙酮和2-丁酮；酯，例如乙酸乙酯和乙酸正丁酯；和非质子性极性溶剂，例如N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和六甲基磷酸三酰胺。所述溶剂可单独使用或两种或更多种组合使用。
还原反应中的待使用溶剂根据待使用还原剂的类型来恰当地选择。关于还原剂和溶剂的优选组合，当将硼氢化钠用作还原剂时，所述溶剂选自(例如)：水；水和醚的混合溶剂；水和烃的混合溶剂；和水和醇的混合溶剂。当将硼氢化锂用作还原剂时，所述溶剂选自(例如)：醚；醚和醇的混合溶剂；和醚和烃的混合溶剂。当将氢化锂铝用作还原剂时，所述溶剂选自(例如)醚以及醚和烃的混合溶剂。
还原反应的反应温度或反应时间取决于待使用试剂和溶剂而变化。例如，当将四氢呋喃中的氢化锂铝用作还原剂时，反应温度优选为-78至50℃、更优选-70至20℃。
还原反应的反应时间可能优选为足以完成该反应的时间，从产率观点来看，所述时间可通过经由气体色谱法(GC)或硅胶薄层色谱法(TLC)监测反应进展来确定。所述时间通常为0.5至96小时。
目标化合物(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇(4)的分离和纯化方法可恰当地选自有机合成中常用的纯化方法，例如真空蒸馏和各类色谱法。从工业成本效率观点来看，优选的是真空蒸馏。如上所述，(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇(4)可以以高产率且高选择性得自2,4,4-三甲基-2-环已烯酮(1)。
获得的(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇(4)可被酯化成(2,4,4-三甲基-1-环己烯基)甲基酯化合物(5)。
R表示氢原子或具有1至10个碳原子、优选1至5个碳原子的一价烃基。取决于R的类型，所述酯化合物具有各种结构。例如，当R为氢原子时，酯化合物为甲酸酯。
R的一价烃基的特定实例包括：直链、支链或环状饱和一价烃基，例如甲基基团(作为酯化合物的乙酸酯)、乙基基团(作为酯化合物的丙酸酯)、正丙基基团、异丙基基团、正丁基基团、异丁基基团、仲丁基基团、叔丁基基团、正戊基基团、异戊基基团、正己基基团、正辛基基团、正壬基基团、正癸基基团、环丙基基团、环丁基基团、环戊基基团、环己基基团、甲基环丙基基团、二甲基环丙基基团(包括关于甲基基团位置的所有区域异构体，下文中同样适用)、甲基环丁基基团、二甲基环丁基基团、三甲基环丁基基团、四甲基环丁基基团、甲基环戊基基团、二甲基环戊基基团、三甲基环戊基基团、四甲基环戊基基团、甲基环己基基团、二甲基环己基基团和三甲基环己基基团；直链、支链或环状不饱和一价烃基，例如乙烯基基团(作为酯化合物的丙烯酸酯)、1-丙烯基基团(作为酯化合物的巴豆酸酯)、2-丙烯基基团(作为酯化合物的甲基丙烯酸酯)、2-甲基-1-丙烯基基团(作为酯化合物的千里酸酯(senecioate))、乙炔基基团(作为酯化合物的丙炔酸盐)、丙炔基基团、1-丁炔基基团、环戊烯基基团(包括关于双键位置的所有区域异构体，下文中同样适用)、环己烯基基团、二环己二烯基基团和甲基环己烯基基团；和与这些基团异构的烃基团。
对于酯化反应，可采用已知酯生产方法，所述方法包括与酰化剂的反应，与羧酸的反应，和酯交换反应。
当选择与酰化剂的反应作为酯化反应时，溶剂优选地可选自：氯化溶剂，例如二氯甲烷、氯仿和三氯乙烯；烃，例如己烷、庚烷、苯、甲苯、二甲苯和异丙基苯；醚，例如二乙醚、二丁醚、二甘醇二乙醚、二甘醇二甲醚、四氢呋喃和1,4-二氧六环；腈，例如乙腈；酮，例如丙酮和2-丁酮；酯，例如乙酸乙酯和乙酸正丁酯；和非质子性极性溶剂，例如N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和六甲基磷酸三酰胺。所述溶剂可单独使用或两种或更多种组合使用。
酰化剂优选为酸性卤化物或酸酐，包括混合酸酐。所述酸性卤化物的实例优选包括酸性氯化物(RCOCl，其中R对应于式(5)中R的一价烃基)和酸性溴化物(RCOBr，其中R对应于式(5)中的R)。包括混合酸酐的酸酐的实例优选地包括RCOOX，其中R对应于式(5)中的R，其中X表示离去基团，例如R2C＝O，其中R2表示氢原子或具有1至10个碳原子、优选1至5个碳原子的一价烃基，可与R相同或不同、优选与R相同，并且包括与R的那些相同的实例。离去基团X的实例还包括三氟乙酰基基团、甲基磺酰基基团、三氟甲磺酰基基团、苯磺酰基基团、对甲苯磺酰基基团、和对硝基苯基基团。
在与酰化剂的反应中，反应物(2,4,4-三甲基-2-环己烯)甲醇(4)，酰化剂，和诸如三乙胺、二异丙基乙胺、N,N-二甲基苯胺、吡啶和4-二甲氨基吡啶的碱被顺序或同时加入溶剂中并且反应。在与酰化剂如酸酐的反应中，该反应可在酸催化剂而非碱的存在下进行，所述酸催化剂选自：无机酸，例如盐酸、氢溴酸、硫酸和硝酸；和有机酸，例如草酸、三氟乙酸、甲磺酸、苯磺酸和对-甲苯磺酸。
酰化剂的量取决于反应物的结构，并且相对于1mol反应物醇化合物，优选在1至40mol、更优选地1至5mol的范围内。
酰化反应的反应温度可根据待使用酰化剂的类型和反应条件来恰当地选择。一般来讲，优选是-50℃至溶剂的沸点，更优选-20℃至室温。
当与羧酸的反应作为酯化反应来进行时，该反应为通常在酸催化剂存在下的羧酸与反应物醇化合物(2,4,4-三甲基-2-环己烯)甲醇(4)的脱水反应。
羧酸的量取决于反应物的结构，并且相对于1mol反应物醇，优选在1至40mol、更优选1至5mol的范围内。
用于该与羧酸的反应的酸催化剂的实例包括：无机酸，例如盐酸、氢溴酸、硫酸和硝酸；和有机酸，例如草酸、三氟乙酸、甲磺酸、苯磺酸和对-甲苯磺酸。所述酸催化剂可单独使用或两种或更多种组合使用。相对于1mol反应物醇化合物，酸催化剂的量优选为0.001至1mol，更优选0.01至0.05mol的催化量。
待用于与羧酸的反应的溶剂可包括与酰化剂的反应中使用的那些溶剂相同的实例。反应温度一般来讲优选为-50℃至溶剂的沸点。可进行该反应，同时利用溶剂，通过共沸性从体系中去除生成的水，所述溶剂包括烃，例如己烷、庚烷、苯、甲苯、二甲苯和异丙基苯。在这种情况下，水可蒸馏，同时反应混合物在溶剂沸点处于正常压力下回流。或者，水可在低于沸点的温度处于减压下蒸馏。
当酯交换反应作为酯化反应来进行时，反应物醇化合物与由对应羧酸和低级醇制备的羧酸酯化合物在催化剂存在下反应，同时去除所得低级醇。
羧酸酯化合物优选为初级烷基酯，并且从价格和反应进展的容易性观点来看，特别优选是甲酯，乙酯或正丙酯。羧酸酯化合物的量取决于反应物的结构，并且相对于1mol反应物醇化合物，优选在1至40mol、更优选地1至5mol的范围内。
待用于酯交换反应的催化剂的实例包括：无机酸，例如盐酸、氢溴酸、硫酸和硝酸；有机酸，例如草酸、三氟乙酸、甲磺酸、苯磺酸和对-甲苯磺酸；碱，例如甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钾和4-二甲基氨基吡啶；盐，例如氰化钠、氰化钾、乙酸钠、乙酸钾、乙酸钙、乙酸锡、醋酸铝、乙酰乙酸铝和氧化铝；和路易斯酸，例如三氯化铝、乙醇铝、异丙醇铝、三氟化硼、三氯化硼、三溴化硼、四氯化锡、四溴化锡、二氯化二丁基锡、二丁基锡二甲醇盐、二丁基氧化锡、四氯化钛、四溴化钛、甲醇钛(IV)、乙醇钛(IV)、异丙醇钛(IV)和氧化钛(IV)。这些催化剂被单独使用或两种或更多种组合使用。
相对于1mol反应物醇化合物，用于酯交换反应的催化剂的量优选为0.001至20mol，更优选0.01至0.05mol的催化量。该反应可在无溶剂(作为反应试剂的羧酸酯也可充当溶剂)的情况下进行。无溶剂反应是优选的，因为不必需要诸如浓度和溶剂回收的额外操作。为了阻止目标化合物或反应试剂聚合或为了其他原因，可补充性地使用溶剂。
待用于酯交换反应的溶剂的实例包括：烃，例如己烷、庚烷、苯、甲苯、二甲苯和异丙基苯；和醚，例如二乙醚、二丁醚、二甘醇二乙醚、二甘醇二甲醚、四氢呋喃和1,4-二氧六环。所述溶剂可单独使用或两种或更多种组合使用。
酯交换反应的反应温度可根据待使用羧酸酯化合物的类型和反应条件来恰当地选择。该反应通常在加热下进行。反应优选地是在具有低沸点且由酯交换反应生成的低级醇的沸点附近进行，同时蒸馏掉生成的低级醇，以获得更佳结果。该低级醇包括甲醇、乙醇和1-丙醇，该醇可在减压下于低于所述沸点的温度被蒸馏。
目标(2,4,4-三甲基-1-环己烯基)甲基酯化合物(5)的分离和纯化可通过恰当选自有机合成中常用的纯化方法(例如真空蒸馏和各类色谱法)的方法来进行。从工业成本效率观点来看，优选的是真空蒸馏。
如上所述，(2,4,4-三甲基-1-环己烯基)甲基酯化合物(5)可以以高产率且高选择性得自2,4,4-三甲基-2-环已烯酮(1)。
实施例
接下来将参考实施例来更详细地描述本发明。不应解释为本发明受所述实施例的限制。
<合成实施例1>
2,4,4-三甲基-2-环已烯酮(1)的合成
起始材料2,4,4-三甲基-2-环已烯酮(1)通过以下反应路径来合成，具体而言通过以下方法来合成。
在氮气氛围下，历时10分钟将40.4g乙烯乙基酮滴加至68.5g冰冷却的异丁醛吡咯烷烯胺。在滴加之后，反应混合物的温度逐渐增加至室温，并且反应混合物在室温下进一步搅拌17小时。反应混合物在冰上再冷却，并随后向其滴加400ml的20％盐酸。在滴加之后，反应混合物的温度逐渐增加至室温，并且反应混合物在室温下进一步搅拌30小时。反应混合物用二乙醚来提取，然后将二乙醚相分离，并且水相用碳酸氢钠中和，并随后用二乙醚进一步提取。组合的二乙醚相经过硫酸钠干燥，并且在减压下浓缩。获得的粗产物在减压下被蒸馏，以获得53.9g目标化合物(产率82％)。
2,4,4-三甲基-2-环已烯酮(1)
无色液体
沸点：76℃/1.9kPa
IR(D-ATR):ν＝2958,2925,2867,1676,1448,1362cm-1。
EI-MS(70eV):m/z＝27,41,55,67,81,95,110,123,138(M+)。
1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ＝1.11(6H,s),1.70(3H,d,J＝1.5Hz),1.81(2H,dt-样,J＝0.8,6.9Hz),2.42(2H,t-样,J＝7.0Hz),6.37-6.39(1H,m)ppm。
13C-NMR(125MHz,CDCl3):δ＝15.91,27.93(2C),32.89,34.44,36.33,132.47,155.07,199.73ppm。
实施例1
(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛(3)的合成
在氮气氛围下，历时30分钟，将通过合成实施例1中的方法合成的13.8g的2,4,4-三甲基-2-环已烯酮(1)滴加至冰冷却的磷内鎓盐溶液，所述磷内鎓盐溶液是在245ml四氢呋喃和105ml甲苯的混合溶剂由51.4g甲氧基甲基三苯基磷鎓氯化物和16.8g叔丁醇钾所制备的。该混合物仍在冰上搅拌1小时，然后在室温下搅拌过夜，并且倾注到冰水中。有机相被分离，并且用二乙醚提取水相。用饱和的氯化钠溶液洗涤组合的有机相，然后经过硫酸镁干燥，并且在减压下浓缩。将N-己烷加入残余物，并且过滤掉所得三苯基氧膦(triphenylphosphine oxide)。该滤液在减压下浓缩，并且获得的粗产物在减压下被蒸馏以获得20.43g粗制2,4,4-三甲基-2-环己烯亚基甲基甲基醚。气体色谱分析的结果表明，该产物为比率17:83的几何异构体的混合物。
使18.4g粗产物和100ml二乙醚的混合物经受20ml的20％盐酸的添加，并随后在室温下搅拌2小时。反应混合物用正己烷提取。有机相用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，并随后用饱和氯化钠溶液洗涤，经过硫酸镁干燥，并且在减压下浓缩。残余物在减压下蒸馏，以获得12.6g目标化合物(产率95％)。
目标化合物具有92.2至97.8％的气体色谱法纯度。各种色谱法和光谱分析显示痕量的异构体，(2,4,4-三甲基-2-环己烯)甲醛，这表明双键从2-位被异构化至1-位，所述位置是所述双键与醛的羰基基团缀合的位置。
(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛(3)
无色液体
沸点：88-91℃/1.06kPa
EI-MS(70eV):m/z＝29,41,56,67,81,95,109,123,137,152(M+)。
IR(D-ATR):ν＝2951,2922,2865,1668,1636,1379,1365,1247,754cm-1。
1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ＝0.89(6H,s),1.35(2H,t,J＝6.5Hz),1.97(2H,br.s),2.10(3H,五重峰(quint)-样,J＝0.8Hz),2.17-2.23(2H,m),10.14(1H,s)ppm。
13C-NMR(150MHz,CDCl3):δ＝18.48,19.98,28.03(2C),28.79,34.38,48.13,132.31,155.13,190.84ppm。
<实施例2>
(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇(4)的合成
历时10分钟，在冰上，将12.67g通过实施例1中的方法合成的(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛(3)和50ml 95％乙醇的混合物滴加至2.50g硼氢化钠、0.1ml的25％氢氧化钠水溶液、25ml水和25ml四氢呋喃的混合物。反应混合物在室温下搅拌1小时，并随后用二乙醚提取。用饱和氯化钠溶液洗涤有机相，然后经过硫酸镁干燥，并且在减压下浓缩以获得12.79g粗产物(气体色谱法纯度为95.1％，基于纯度计算的产率：98％)。
粗产物的各种色谱法和光谱分析显示痕量的异构体(2,4,4-三甲基-2-环己烯)甲醇，这表明环己烯环的内环双键未移动，并且目标化合物能够被选择性合成。粗产物具有作为中间体的足够纯度，并且在无纯化的情况下直接用于后续步骤。
(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇(4)
无色液体
EI-MS(70eV):m/z＝29,41,55,69,79,93,107,121,139,154(M+)。
IR(D-ATR):ν＝3324,2949,2911,2865,1450,1363,997cm-1。
1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ＝0.87(6H,s),1.35(2H,t,J＝6.5Hz),1.67(3H,br.s),1.73(3H,br.s),2.10-2.26(2H,m),4.11(2H,s)ppm。
<实施例3>
式(5)的丁酸(2,4,4-三甲基-1-环己烯基)甲酯的合成，其中R为正丙基基团
在氮气氛围下，历时10分钟将9.90g丁酰氯滴加至12.54g通过实施例5中方法合成的(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇(4)、9.20g吡啶和150ml乙腈的冰冷却混合物。移除冰浴，并且混合物在室温下搅拌4.5小时。将反应混合物倾注到冰水中，并且用正己烷提取。分离的有机相用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，并随后用饱和氯化钠溶液洗涤，经过硫酸镁干燥，并且在减压下浓缩。获得的残余物在减压下被蒸馏，以获得14.86g目标化合物(产率86％)。
丁酸(2,4,4-三甲基-1-环己烯基)甲酯
无色液体
沸点：72-74℃/530Pa
EI-MS(70eV):m/z＝27,43,55,79,93,107,121,136,224(M+)。
IR(D-ATR):ν＝2951,2912,2875,1734,1455,1364,1174cm-1。
1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ＝0.87(6H,s),0.94(3H,t,J＝7.3Hz),1.34(2H,t,J＝6.5Hz),1.61-1.69(5H,m),1.76(2H,br.s),2.01-2.06(2H,m),2.28(2H,t-like,J＝7.2Hz),4.58(2H,s)ppm。
13C-NMR(150 MHz,CDCl3):δ＝13.65,18.52,19.24,25.54,28.12(2C),28.97,35.43,36.26,45.97,64.33,123.70,132.15,173.94ppm。

Claims (3)

1.一种用于制备(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛的方法，所述方法包含以下步骤：
使由式(1)表示的2,4,4-三甲基-2-环已烯酮的羰基基团反应：
以获得通式(2)表示的2,4,4-三甲基-2-环己烯亚基甲基醚化合物：
其中R1表示具有1至8个碳原子的一价烃基；和
水解所述2,4,4-三甲基-2-环己烯亚基甲基醚，以获得由式(3)表示的(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛：
2.一种用于制备(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇的方法，所述方法包含：
由根据权利要求1所述的获得(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛的方法构成的步骤，和
还原所述(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醛以获得由式(4)表示的(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇的步骤：
3.一种用于制备(2,4,4-三甲基-1-环己烯基)甲基酯化合物的方法，所述方法包含
由根据权利要求2所述的获得(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇的方法构成的步骤；和
酯化所述(2,4,4-三甲基-1-环己烯)甲醇以获得由通式(5)表示的(2,4,4-三甲基-1-环己烯基)甲基酯化合物的步骤：
其中R表示氢原子或具有1至10个碳原子的一价烃基。
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