CN106631927A

CN106631927A - 一种3‑磺酰基丙酸类化合物的合成方法

Info

Publication number: CN106631927A
Application number: CN201611044915.8A
Authority: CN
Inventors: 高令峰; 李薇; 郑庚修; 冯雪; 韩秀娇; 韩歆雨; 刘景宝; 王斌
Original assignee: University of Jinan
Current assignee: University of Jinan
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2016-11-24
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2036-11-24
Also published as: CN106631927B

Abstract

本发明公开了一种3‑磺酰基丙酸的合成方法，以取代磺酰肼和α，β‑不饱和羧酸类化合物为原料，水做溶剂，反应即生成3‑磺酰基丙酸，反应结束后，经简单的分离即可得到3‑磺酰基丙酸。该方法一步反应即可得到3‑磺酰基丙酸，溶剂绿色，产率高。一步直接合成得到的丙酸类化合物是重要的医药中间体，为化工合成领域提供了新的合成磺酰基基取代羧酸化合物的方法手段。

Description

一种3-磺酰基丙酸类化合物的合成方法

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及3-磺酰基丙酸化合物及其无催化剂水中绿色合成方法。

背景技术

羧酸化合物是重要的有机化合物组成部分，无论是在天然化合物，还是在人工合成化合物中，都是重要的组成部分。通式RCOOH，其中R为脂肪基或芳香基，称为脂肪酸和芳香酸。由羧酸的结构可知，其官能团羧基主要可以通过氧化反应合成得到，主要包括以下几类方法：

（1）烷烃氧化合成羧酸，主要使用如KMnO₄,K₂Cr₂O₇，K₂S₂O₈等高价态金属盐或者过氧化物做氧化剂，但此类经典的氧化方法有几个明显的不足，需要较大量的氧化剂，同时也会产生大量的重金属副产物；此类氧化反应选择性较差，造成选择性、产率都比较低，一般在80%以下。

（2）醇的氧化合成羧酸，由醇出发氧化合成羧酸相对较温和，而且在催化剂作用下，常使用氧气做氧化剂即可高效率的合成得到羧酸化合物。醇的氧化也常需要重金属催化剂造成污染，随着生物技术的发展，由醇作原料，通过基因技术改造的细菌或者病毒在酶催化下把醇在温和条件下氧化成羧酸已经成为生物化学的重要研究方向，如乙醇发酵合成乙酸（醋酸）。

（3）醛的氧化合成羧酸，醛类化合物与羧酸相比，只是少了一个氧原子，所以绝大多数醛类化合物在氧气或氧化剂存在下，会逐渐氧化成羧酸化合物。

（4）烯烃的氧化合成羧酸，由于20世纪石化工业的巨大发展，由石油化工得到各种烯烃化合物变的容易，而且工业合成量较大。所以由烯烃出发合成羧酸化合成为一条可行的路线方法。其中使用氧气作为氧化剂的方法最为绿色，常使用金属配合物催化剂来实现高效选择性双键的氧化。

（5）酯解方法和胺解制备羧酸化合物是非常常见的方法，是因为天然羧酸化合物多数是与醇、胺结合的羧酸酯或酰胺的形式存在，在碱性或酸性条件下羧酸酯水解直接得到羧酸化合物，而且此类化合物常常具有重要应用价值，如肥皂即可通过天然皂角水解得到。

文献调研发现，合成3-磺酰基丙酸的方法有以下几种。首先合成硫醚化合物，使用硫醇、苯硫酚和3-氯代丙酸的取代反应，即可得到3-硫醚丙酸，再使用合适的氧化剂把硫醚氧化成磺酰基即可得到3-磺酰基丙酸。这种方法可以合成的磺酰基丙酸范围较广，但是却需要多步反应，所以不常用。而且所使用的原料硫醇和硫酚原料气味比较大。反应如下：

使用苯亚磺酸对顺丁烯二酸酐加成开环，再反应一步，脱掉一个羧基也是较可行的方案，这种合成方法，选择性较高，但原子效率比较低，苯亚磺酸的范围限制了磺酰基丙酸的合成范围。

鉴于以磺酰肼与丙烯酸为原料合成3-磺酰基丙酸的反应的空白，本发明开发了一种使用便宜易得的磺酰肼和丙烯酸为原料合成3-磺酰基丙酸的无催化剂绿色合成方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术中的不足而提供了一种3-磺酰基丙酸的合成方法。该方法以磺酰肼和丙烯酸为原料的合成3-磺酰基丙酸，且反应在最绿色的水溶剂中进行，反应后经过萃取分离，干燥除水、旋蒸除溶剂后即可得到高纯度的3-磺酰基丙酸类化合物。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

1、一种3-磺酰基丙酸的合成方法，以取代磺酰肼和丙烯酸类化合物为原料，无催化剂，水中80-130^oC下加热反应8-26小时，反应结束后，经简单的有机溶剂萃取和旋蒸除溶剂即可得到85%以上纯度的如式（III）的3-磺酰基丙酸；所述反应过程如反应式（a）所示，

其中，R¹基团是指烷基、芳香基，优选为芳香基；R²、R³是氢、烷基、芳香基，优选为氢和烷基。

2、一种3-磺酰基丙酸的合成方法，取代磺酰肼中R¹是苯基、4-甲苯基、4-甲氧基苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-氟苯基、4-叔丁基苯基、4-乙苯基、4-苯基苯基、4-硝基苯基、2-硝基苯基、2，4-二硝基苯基、苄基；丙烯酸类化合物中R²、R³是氢、甲基、苯基、4-氯苯基、4-甲氧基苯基。

3、一种3-磺酰基丙酸的合成方法，取代磺酰肼和丙烯酸类化合物用量摩尔比为1:1~6，优选为1:1~2.8。

4、一种3-磺酰基丙酸的合成方法，磺酰肼与水溶剂用量质量比为1:100~1000，优选为1：400～900。

5、一种3-磺酰基丙酸的合成方法，萃取使用有机溶剂是乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、二氯甲烷、氯仿（三氯甲烷）、1，2-二氯乙烷，石油醚、乙醚、甲基叔丁基醚之一或几种的组合，优选为乙酸乙酯、乙酸丁酯、石油醚、乙醚、甲基叔丁基醚之一或几种的组合。

具体实施方式

实施例1：取一15 mL厚壁耐压管，称取对甲基苯磺酰肼（1.5 mmol，283.8 mg）加入其中，然后量取丙烯酸（3mmol，0.2 mL）加入其中，再加入1.5 mL的水，加入适当型号的磁子，检查密封塞的橡胶垫片是否完好。然后，把密封管的螺丝拧紧，80℃油浴加热反应10小时。反应后，停止加热，自然冷却至室温后，慢慢拧开塞子，用1mol/LHCl调节溶液pH为6，EtOAc（50 mL×3）萃取，合并有机相，再用饱和食盐水洗涤有机相，收集有机相，无水硫酸钠干燥半小时，旋蒸除溶剂即得到3-对甲基苯磺酰基基丙酸，白色晶体粉末291 mg，收率为85%。

实施例2：取一38mL厚壁耐压管，称取对硝基苯磺酰肼（1mmol，217.2 mg）加入其中，然后量取丙烯酸（2mmol，0.13 mL）溶液加入其中，再加入1 mL的水，加入适当型号的磁子，检查密封塞的橡胶垫片是否完好。然后，把密封管的螺丝拧紧，90℃油浴加热反应14小时。反应后，停止加热，自然冷却至室温后，慢慢拧开塞子，用1mol/LHCl调节溶液pH为6，EtOAc（50 mL×3）萃取，合并有机相，再用饱和食盐水洗涤有机相，收集有机相，无水硫酸钠干燥半小时，旋蒸除溶剂即得到3-对硝基苯磺酰基丙酸，白色晶体粉末204.8 mg，收率为79%。

实施例3：取一38mL厚壁耐压管，称取苯磺酰肼（2 mmol，355.2 mg）加入其中，然后量取丙烯酸（3mmol，0.2 mL）溶液加入其中，再加入4 mL的水，加入适当型号的磁子，检查密封塞的橡胶垫片是否完好。然后，把密封管的螺丝拧紧，120℃油浴加热反应24h。反应后，停止加热，自然冷却至室温后，慢慢拧开塞子，用1mol/LHCl调节溶液pH为6，EtOAc（50 mL×3）萃取，合并有机相，再用饱和食盐水洗涤有机相，收集有机相，无水硫酸钠干燥半小时，旋蒸除溶剂即得到3-苯磺酰基丙酸，白色晶体粉末361.3 mg，收率为83%。

实施例4：取一50mL单口圆底烧瓶，称取对氟苯磺酰肼（3mmol，0.56 mg）加入其中，然后量取丙烯酸（6mmol，0.4mL）溶液加入其中，再加入3 mL的水，加入适当型号的磁子，装置冷凝管回流。80℃油浴加热反应10小时。反应后，停止加热，自然冷却至室温后，用1mol/LHCl调节溶液pH为6，EtOAc（100 mL×3）萃取，合并有机相，再用饱和食盐水洗涤有机相，收集有机相，无水硫酸钠干燥半小时，旋蒸除溶剂即得到3-对氟苯磺酰基丙酸，白色晶体粉末536.5 mg，收率为77%。

实施例5：取一50mL单口圆底烧瓶，称取对叔丁基苯磺酰肼（4 mmol，913.2 mg）加入其中，然后量取丙烯酸（12mmol，0.8 mL）溶液加入其中，再加入4mL的水，加入适当型号的磁子，装置冷凝管回流。80℃油浴加热反应10小时。反应后，停止加热，自然冷却至室温后，用1mol/LHCl调节溶液pH为6，EtOAc（100 mL×3）萃取，合并有机相，再用饱和食盐水洗涤有机相，收集有机相，无水硫酸钠干燥半小时，旋蒸除溶剂即得到对叔丁基苯磺酰基丙酸，白色晶体粉末875.9 mg，收率为81%。

实施例6：取一25 mL单口圆底烧瓶，称取对甲氧基苯磺酰肼（1 mmol，202.2 mg）加入，然后量取丙烯酸（2 mmol，0.14 mL），加入1mL的水，加入适当型号的磁子，装置冷凝管回流。85^oC油浴加热反应10 h。反应后，停止加热，自然冷却至室温，用1mol/LHCl调节溶液pH为6，EtOAc（100 mL×3）萃取，合并有机相，再用饱和食盐水洗涤有机相，收集合并有机相，无水硫酸钠干燥半小时，旋蒸除溶剂即得到3-对甲氧基苯磺酰基丙酸，白色固体219.8mg，收率90%。

实施例子7：取一15 mL厚壁耐压管，称取4-(4-苄基)苯磺酰肼（1mmol，262.2mg）加入其中，然后量取丙烯酸（2 mmol，0.13mL）溶液加入其中，溶剂为2mL的水，加入适当型号的磁子，检查密封塞的橡胶垫片是否完好。然后，把密封管的螺丝拧紧，80℃油浴加热反应16小时。反应后，停止加热，自然冷却至室温后，慢慢拧开塞子，用1mol/LHCl调节溶液pH为6，EtOAc（50 mL×3）萃取，合并有机相，再用饱和食盐水洗涤有机相，收集有机相，无水硫酸钠干燥半小时，旋蒸除溶剂即得到3-(4-苄基)苯磺酰基丙酸，白色晶体粉末200.9 mg，收率为88%。

实施例子8：取一15 mL厚壁耐压管，称取苄基磺酰肼（1 mmol，186.4 mg）加入其中，然后量取丙烯酸（2 mmol，0.13 mL）溶液加入其中，溶剂为2mL的水，加入适当型号的磁子，检查密封塞的橡胶垫片是否完好。然后，把密封管的螺丝拧紧，80℃油浴加热反应16小时。反应后，停止加热，自然冷却至室温后，慢慢拧开塞子，用1mol/LHCl调节溶液pH为6，EtOAc（50 mL×3）萃取，合并有机相，再用饱和食盐水洗涤有机相，收集有机相，无水硫酸钠干燥半小时，旋蒸除溶剂即得到3-(4-苄基)苯磺酰基丙酸，白色晶体粉末190.1mg，收率为83%。

上述虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种3-磺酰基丙酸的合成方法，其特征在于，以取代磺酰肼和α，β-不饱酸类化合物为原料，水中80-130^oC下加热反应8-26小时，反应结束后，用浓硫酸调节pH值至5-6、有机溶剂萃取、干燥和旋蒸溶剂即可得到90%以上纯度的如式（III）的3-磺酰基丙酸；所述反应如图A所示：

其中，R¹基团是指烷基、芳香基；R²/R³是指烷基、芳香基、氢。

2.根据权利要求1所述一种3-磺酰基丙酸的合成方法，其特征在于，取代磺酰肼中R¹是苯基、4-甲苯基、4-甲氧基苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-氟苯基、4-叔丁基苯基、4-乙苯基、4-苯基苯基、4-硝基苯基、2-硝基苯基、2，4-二硝基苯基、苄基；α，β-不饱和酸类化合物中R²、R³是氢、甲基、苯基、4-氯苯基、4-甲氧基苯基。

3.根据权利要求1所述一种3-磺酰基丙酸的合成方法，所述取代磺酰肼和α，β-不饱和酸类化合物用量摩尔比为1:1~6。

4.根据权利要求1所述一种3-磺酰基丙酸的合成方法，所述磺酰肼与水溶剂用量质量比为1:100~1000。

5.根据权利要求1所述一种3-磺酰基丙酸的合成方法，所述萃取使用有机溶剂是乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、二氯甲烷、氯仿（三氯甲烷）、1，2-二氯乙烷，石油醚、乙醚、甲基叔丁基醚之一或几种的组合。