CN107721796B - 一种含取代炔基环丙化合物的制备方法 - Google Patents
一种含取代炔基环丙化合物的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及有机合成领域，公开了一种含取代炔基环丙化合物的制备方法，以双烯烃化合物ii为起始原料，在催化剂作用下，在溶剂中与重氮物iv混合反应，得到含有丙化合物iii的反应液；将所得反应液加入酸水或热水中洗涤，再加入无机碱或有机碱调节pH至11~14，制得取代炔基环丙化合物i。本发明方法具有以下有益效果：1）提高反应的收率；2）使用廉价易得的工业化原料；3），减少副产物，减少环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域，尤其涉及一种含烯基炔基环丙化合物的制备方法。
背景技术
环丙基和炔基，由于其特殊的活性，在活性药物领域有很重要的应用。含环丙基，乙炔基化合物，往往作为很多抗病毒类，抗菌类药物的重要中间体，例如依法韦仑用到的环丙乙炔。
这类化合物市场需求量非常巨大，现有的制备方式主要是用：
1)环丙基甲酮，在五氯化磷作用下得到二氯代物，再用强碱脱去两分子氯化氢得到环丙乙炔。这种制备方式，转化率和收率都比较低，并且反应条件苛刻，放大生成困难，副产物多，对环境的污染大。(Hudson C.H.，Bauld N.L..J.Am.Chem.Soc.1972，94：1158-1163.)
2)以5-氯-1-戊炔为原料，用正丁基锂在环己烷中回流反应，用饱和氯化铵终止反应。此法需要用到过量的正丁基锂，原料昂贵，条件苛刻，环境污染较大。(Corley E.G.，Thompson A.S.，Huntington M..Organic Syntheses，2000，77：231-233.)
3)以环丙基甲醛为原料，经Aldol反应，加成、两次消除等步骤，该法路线长、收率不高、原子经济性差，不适合工业生产。(仲泽信，三谷利道，佐竹庸一等.制备环丙基丙烯酸衍生物的方法[P].CN：1183090C，2005-01-05.)
4)以丙炔酸为原料，在正丁基锂作用下，先与1-溴-3-氯丙烷反应，再在LDA作用下环合得到产物。此方法收率不高、副产物多，对环境的污染大。(Brands K.M..GB：2355724，2001-02-05.)
因此，需要更加经济，绿色的工艺来替代原工艺。本发明所用的路线，原料便宜，收率高，副产物很少，因此能够符合以上目标，适合于大规模生产，满足市场需求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种含烯基炔基环丙化合物的制备方法。本发明方法具有以下有益效果：1)提高反应的收率；2)使用廉价易得的工业化原料；3)，减少副产物，减少环境污染。
本发明的具体技术方案为：一种含取代炔基环丙化合物的制备方法，以双烯烃化合物ii为起始原料，在催化剂作用下，在溶剂中与重氮物iv混合反应，得到含有丙化合物iii的反应液；将所得反应液加入酸水或热水中洗涤，再加入无机碱或有机碱调节pH至11～14，制得取代炔基环丙化合物i。
具体合成路线如下：
本发明的合成反应路线除了生成了对环境没有危害的氮气，最终产品的生成之外，所有的原子都进入了目标产物，没有产生其他的废物。
(ii)为起始原料合成到化合物(iii)，在此步合成反应中，有氮气生成，原子利用率78％，远远优于现有技术中的工艺，同时缩短了合成步骤，降低了时间成本。且反应主体的产生，没有副反应和杂质生成，有效地降低分离成本，以及后处理，能源的使用，废水的产生。
作为优选，所述双烯烃化合物ii与重氮物iv的摩尔比为0.2-5.0∶1。
作为优选，所述双烯烃化合物ii与重氮物iv的摩尔比为0.5-5.0∶1。
作为优选，所述双烯烃化合物ii与重氮物iv的摩尔比为0.5-2.0∶1。
作为优选，所述金属催化剂选自Pd，Pt，Cu，Fe，Ni，Ru，Rh和Co；所述配体选自三苯基膦，BINAP，xPhos，卟啉，四苯基卟啉，苯腈，DBA和卤素。
作为优选，所述金属催化剂的化学当量为反应原料的0.01-50mol％，所述双烯烃化合物ii与重氮物iv的反应温度为-50℃～150℃。
作为优选，所述金属催化剂的化学当量为反应原料的0.1-10mol％；所述双烯烃化合物ii与重氮物iv的反应温度为0℃～40℃。
作为优选，加入无机碱或有机碱时，温度控制在50～100℃。
作为优选，所述重氮物iv为重氮甲烷或重氮乙烷。
作为优选，所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸叔丁酯、乙酸仲丁酯、二甲基四氢呋喃、四氢呋喃、乙腈、丙酮、丁酮、环己酮、叔丁基甲醚、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚、苯甲醚、NMP、甲苯中的一种或几种。
作为优选，所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸异丙酯、叔丁基甲醚、NMP中的一种或几种。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
1、使用廉价易得的工业化原料，极大地减轻了环境污染。
2、反应速度加快，缩短了生产周期，降低了能耗。
3、原子利用率高。
4、减少副产物，极高的提高反应的收率；创新路线的工艺比原工艺，总收率比现有传统工艺提高5％左右。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
在5L反应瓶，预先排气三次，通满氮气，再加入冷却至-50℃的100g氯丁二烯液体。先加入预先冷却的-50℃的甲醇2000ml，保持-50℃，30分钟，搅拌均匀，加入0.1％摩尔比催化剂氯化亚铜即1g，保持-50℃搅拌30分钟。在-50℃下，原料与与重氮甲烷的摩尔比为0.2倍，浓度是1％重氮甲烷甲醇溶液，缓慢的滴加至反应瓶中，恒压滴定管需要保持-50℃。随着重氮甲烷的甲醇溶液的滴入，反应瓶中的有大量气体生成，溶液从黄绿色转变成无色透明，滴加时间40分钟，控制滴加时间，防止气体过多导致冲料。将产生的气体，通入至盐酸水溶液中，破坏未反应完全的重氮甲烷气体。滴毕，-10℃反应保温，60分钟，取样，干燥，GC检测，无原料，生成环丙化合物，再将此反应液加入无机碱碳酸钾中搅拌，控制pH至14，0℃保温3小时，HPLC检测，无原料，生成环丙基乙炔化合物，GC外标收率：84.5％。
实施例2
在5L反应瓶，预先排气三次，通满氮气，再加入冷却至0℃的100g氯丁二烯液体。先加入预先冷却的0℃的丙酮2000ml，保持0℃，30分钟，搅拌均匀，加入1％摩尔比催化剂四苯基卟啉铁即1g，保持0℃搅拌30分钟。在0℃温度下，将原料与与重氮甲烷的摩尔比为0.5倍，浓度5％重氮甲烷丙酮溶液，缓慢的滴加至反应瓶中，恒压滴定管需要控温0℃，随着重氮甲烷的丙酮溶液的滴入，反应瓶中的有大量气体生成，溶液从黄绿色转变成无色透明，滴加时间40分钟，控制滴加时间，防止气体过多导致冲料。将产生的气体，通入至盐酸水溶液中，破坏未反应完全的重氮甲烷气体。滴毕，40℃反应保温，60分钟，取样，干燥，GC检测，无原料，生成环丙基化合物，再将此反应液加入无机碱碳酸钾中搅拌，控制PH至14，50℃保温3小时，HPLC检测，无原料，生成环丙基乙炔化合物，GC外标收率：87.1％。
实施例3
在10L反应瓶，预先排气三次，通满氮气，再加入40℃的200g乙烯基乙炔-1-三甲基硅烷液体。先加入N-甲基吡咯烷酮2000ml，保持40℃，30分钟，搅拌均匀，加入摩尔比0.5倍，100g催化剂乙酸钯，保持40℃搅拌30分钟。将原料与与重氮甲烷的摩尔比为1倍，浓度3％的重氮甲烷气体，缓慢的通入反应液液面以下，随着重氮甲烷气体的通入，反应瓶中的有大量气体生成，溶液从黄绿色转变成无色透明，通气80分钟，控制通气速度，防止气体过多导致冲料。将产生的气体，通入至50℃热水中，破坏未反应完全的重氮甲烷气体。滴毕，50℃反应保温，30分钟，取样，干燥，GC检测，无原料，生成环丙基化合物，再将此反应液加入无机碱碳酸钾中搅拌，控制pH至14，80℃保温1小时，HPLC检测，无原料，生成环丙基乙炔化合物，GC外标收率：80.9％。
实施例4
在10L反应瓶，预先排气三次，通满氮气，将-10℃的200g乙烯基乙炔-1-三甲基硅烷液体与二氯甲烷混合加入至反应瓶中，保持温度-10℃。再加入预先冷却的-10℃的乙酸乙酯2000ml，保持-10℃，30分钟，搅拌均匀，加入摩尔比1％，催化剂双(苯腈)氯化钯，即2g，保持-10℃搅拌30分钟。在-10℃下，将原料与与重氮甲烷的摩尔比为1.2倍，浓度10％的重氮甲烷气体，缓慢的通入反应液液面以下，随着重氮甲烷气体的通入，反应瓶中的有大量气体生成，溶液从黄绿色转变成无色透明，通气80分钟，控制通气速度，防止气体过多导致冲料，反应温度20℃。将产生的气体，通入至50℃热水中，破坏未反应完全的重氮甲烷气体。滴毕，30℃反应保温，120分钟，取样，干燥，GC检测，无原料，生成环丙基化合物，再将此反应液加入无机碱碳酸钾中搅拌，控制pH至14，20℃保温3小时，HPLC检测，无原料，生成环丙基乙炔化合物，GC外标收率：79.9％。
实施例5
在5L反应瓶，预先排气三次，通满氮气，将0℃的100g乙烯基乙炔-1-三甲基硅烷液体与叔丁基甲醚混合加入至反应瓶中，保持温度0℃。再加入预先冷却的0℃的叔丁基甲醚2000ml，保持-10℃，30分钟，搅拌均匀，加入摩尔比0.2倍，催化剂三(二亚苄基丙酮)二钯，即20g，保持-10℃搅拌30分钟。将冷却至-10℃，将原料与与重氮甲烷的摩尔比为0.3倍，浓度10％重氮甲烷气体，缓慢的通入反应液液面以下，随着重氮甲烷气体的通入，反应瓶中的有大量气体生成，溶液从黄绿色转变成无色透明，通气40分钟，控制通气速度，防止气体过多导致冲料，反应温度20℃。将产生的气体，通入至盐酸水溶液中，破坏未反应完全的重氮甲烷气体。滴毕，0℃反应保温，60分钟，取样，干燥，GC检测，无原料，生成环丙基化合物，再将此反应液加入无机碱碳酸钾中搅拌，控制pH至14，100℃保温3小时，HPLC检测，无原料，生成环丙基乙炔化合物，GC外标收率：83.9％。
对比例1
合成路线如下：
以环丙乙酮为原料，使用1.3摩尔比的原价算三价值在催化剂对甲苯磺酸的作用下，室温反应2h，得到(1，1-二甲氧基乙基)环丙烷，在将反应物在100～125目的三氧化二铝的催化下发生了消除反应，生成了1-甲氧基乙烯环丙烷，这两步收率51％。在用正丁基锂在110℃下反应5h，得到39％的炔基环丙烷。
此方法，总体收率很低，而且还是用了价格昂贵的正丁基锂，使用条件较为苛刻，还存在大量的后处理污染的难度。
对比例2
合成路线如下：
环丙甲醛和二氯甲烷加成得到醇，醇和对甲苯磺酰氯先生成酯后在MeLi作用下下厨得到环丙乙炔，总收率65％，但是反应需要-78℃的低温，工业化放大能源消耗很大，并且不安全，会有爆炸危险。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种含取代炔基环丙化合物的制备方法，其特征在于：以双烯烃化合物ii为起始原料，在催化剂作用下，在溶剂中与重氮物iv混合反应，得到含有化合物iii的反应液；将所得反应液加入酸水或热水中洗涤，再加入无机碱或有机碱调节pH至11～14，制得取代炔基环丙化合物i；
具体合成路线如下：
其中，R1，R2，R3为氢；所述X为Cl或OSiMe3；所述催化剂为金属催化剂与其配体组成的化合物；所述金属催化剂选自Pd、Cu和Fe，所述配体选自四苯基卟啉，苯腈，DBA和卤素；所述重氮物iv为重氮物iv气体或溶液。
2.如权利要求1所述的一种含取代炔基环丙化合物的制备方法，其特征在于，所述双烯烃化合物ii与重氮物iv的摩尔比为0.2-5.0∶1。
3.如权利要求2所述的一种含取代炔基环丙化合物的制备方法，其特征在于，所述双烯烃化合物ii与重氮物iv的摩尔比为0.5-5.0∶1。
4.如权利要求3所述的一种含取代炔基环丙化合物的制备方法，其特征在于，所述双烯烃化合物ii与重氮物iv的摩尔比为0.5-2.0∶1。
5.如权利要求1所述的一种含取代炔基环丙化合物的制备方法，其特征在于，所述金属催化剂的化学当量为反应原料的0.01-50mol％，所述双烯烃化合物ii与重氮物iv的反应温度为-50℃～150℃。
6.如权利要求5所述的一种含取代炔基环丙化合物的制备方法，其特征在于，所述金属催化剂的化学当量为反应原料的0.1-10mol％；所述双烯烃化合物ii与重氮物iv的反应温度为0℃～40℃。
7.如权利要求1所述的一种含取代炔基环丙化合物的制备方法，其特征在于，加入无机碱或有机碱时，温度控制在50～100℃。
8.如权利要求1所述的一种含取代炔基环丙化合物的制备方法，其特征在于，所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸叔丁酯、乙酸仲丁酯、二甲基四氢呋喃、四氢呋喃、乙腈、丙酮、丁酮、环己酮、叔丁基甲醚、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚、苯甲醚、NMP、甲苯中的一种或几种。
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