CN108794331A - 一种3-乙酰基环戊基甲酸甲酯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种3‑乙酰基环戊基甲酸甲酯的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:将3‑亚甲基‑2‑降冰片酮和甲苯混合后,加入甲醇,然后在0℃条件下,加入浓硫酸,升温至15~25℃条件下加入双氧水,进行反应,反应结束,降温后,除去过量原料后,洗涤后,有机相减压蒸馏得到3‑乙酰基环戊基甲酸甲酯。本发明提供的合成方法起始原料易得,成本低,且摩尔收率高(64%以上),经过洗涤萃取后,产品纯度高(94%以上)。
Description
技术领域
本发明属于中间体合成领域,具体涉及一种3-乙酰基环戊基甲酸甲酯的制备方法。
背景技术
3-乙酰基环戊基甲酸甲酯是制备农药双环磺草酮的关键原料,由3-乙酰基环戊基甲酸甲酯制备双环磺草酮的化学反应路线如下:
农药双环磺草酮由日本SDS生物技术公司研发,为对羟苯基丙酮酸双氧化酶抑制剂,用于播后苗前和苗后早期除草,主要用于水稻田防除禾本科杂草和一年生阔叶杂草。
3-乙酰基环戊基甲酸甲酯公开的合成方法非常少,现有技术之一(Journal ofHeterocyclic Chemistry,1991,vol.28,#2,p.241~252),公开了一种3-乙酰基环戊基甲酸甲酯的制备方法:
但是该现有技术,原料端位具有烯键,合成困难,导致合成成本较高,且所述原料无法直接进行商购。
WO2012/154519A1公开了一种3-乙酰基环戊基甲酸甲酯的制备方法:
所述原料合成困难,且无法商购得到。
本领域需要开发一种原料易得,合成工艺简单的制备3-乙酰基环戊基甲酸甲酯的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3-乙酰基环戊基甲酸甲酯的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
将3-亚甲基-2-降冰片酮和甲苯混合后,加入甲醇,然后在0℃条件下,加入浓硫酸,升温至15~25℃(例如16℃、19℃、20℃、23℃等)条件下加入双氧水,进行反应,反应结束,降温后,除去过量原料后,洗涤后,有机相减压蒸馏得到3-乙酰基环戊基甲酸甲酯。
在本发明提供的制备方法中,起始原料3-亚甲基-2-降冰片酮是市场能够商购的成熟原料,且合成方法简单,收率和产品纯度较高,适用于大规模产业化。0℃以下的温度保证反应体系不会因为浓硫酸的加入产生碳化,双氧水加入后,反应体系升温至15~25℃,进行反应,得到目标物。
推测本发明提供的制备方法的反应原理为:
优选地,以30v%浓度计,所述双氧水的加入速率为30~150g/min(例如35g/min、40g/min、45g/min、60g/min、80g/min、100g/min、120g/min等)。
优选地,所述甲醇的加入量是3-亚甲基-2-降冰片酮摩尔数的8~12倍(例如9倍、10倍、11倍等)。
优选地,以H2SO4计,所述浓硫酸的加入量是3-亚甲基-2-降冰片酮摩尔数的2~4倍(例如2.5倍、3.0倍、3.5倍等)。
优选地,以H2O2计,所述双氧水的加入量是3-亚甲基-2-降冰片酮摩尔数的1~2倍(例如1.2倍、1.5倍、1.8倍等)。
优选地,所述升温的速率为8℃/min以下(例如7℃/min、6℃/min、5℃/min、4℃/min、3℃/min、2℃/min、1℃/min等),优选3~5℃/min。
优选地,所述反应温度为20~25℃(例如21℃、22℃、23℃、24℃等),反应时间为10~14h(例如11h、12h、13h等),优选12h。
优选地,所述降温后的温度为5~10℃(例如6℃、7℃、8℃、9℃等)。
优选地,所述除去过量原料为除去过量双氧水。
优选地,所述除去过量双氧水的过程为:向反应体系中加入亚硫酸钠至淀粉碘化钾试纸不变色。
作为优选技术方案,所述3-乙酰基环戊基甲酸甲酯的制备方法包括如下步骤:
将1摩尔份的3-亚甲基-2-降冰片酮和甲苯混合后,加入8~12摩尔份的甲醇,然后在0℃条件下,加入2~4摩尔份的浓硫酸,升温至15~25℃条件下以30~150g/min的速率加入30v%浓度的双氧水,控制温度在20~25℃,反应10~14h,反应结束,降温至5~10℃后,除去过量双氧水后,将有机相用水洗涤后,将有机相减压蒸馏得到3-乙酰基环戊基甲酸甲酯。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明提供的合成方法起始原料易得,成本低,且摩尔收率高(65%以上),经过洗涤萃取后,产品纯度高(94%以上)。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种3-乙酰基环戊基甲酸甲酯的制备方法包括如下步骤:
将1mol的3-亚甲基-2-降冰片酮和甲苯混合后,加入10mol的甲醇,然后在0℃条件下,加入3mol的浓硫酸,升温至20℃条件下以100g/min的速率加入30v%浓度的双氧水,控制温度在17-23℃,反应12h,反应结束,降温至8℃后,除去过量双氧水后,将有机相用水洗涤后,将有机相减压蒸馏得到3-乙酰基环戊基甲酸甲酯,粗品摩尔收率为70%。
表征:
将得到的3-乙酰基环戊基甲酸甲酯进行如下性能表征:
核磁:1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ3.66(s,3H),2.91-2.85(m,1H),2.81-2.76(m,1H),2.20-2.14(m,4H),2.07-2.01(m,1H),1.95-1.89(m,4H);
气相色谱(条件:100℃起5℃/min至280℃)测试得到的3-乙酰基环戊基甲酸甲酯,纯度为97.5%。
对比例1
与实施例1的区别在于,加入双氧水后的反应温度为25-30℃。
气相色谱(条件:100℃起5℃/min至280℃)测试得到的3-乙酰基环戊基甲酸甲酯,纯度为79%;粗品摩尔收率为60%。
对比例2
与实施例1的区别在于,加入双氧水后的反应温度为10-15℃。
气相色谱(条件:100℃起5℃/min至280℃)测试得到的3-乙酰基环戊基甲酸甲酯,纯度为95%;粗品摩尔收率为50%。
对比例3
与实施例1的区别在于,将双氧水等摩尔替换为过氧乙酸。
气相色谱(条件:100℃起5℃/min至280℃)测试没有3-乙酰基环戊基甲酸甲酯生成。
实施例2
一种3-乙酰基环戊基甲酸甲酯的制备方法包括如下步骤:
将1mol的3-亚甲基-2-降冰片酮和甲苯混合后,加入8mol的甲醇,然后在0℃条件下,加入2mol的浓硫酸,升温至18-25℃条件下以30g/min的速率加入30v%浓度的双氧水,控制温度在25℃,反应10h,反应结束,降温至10℃后,除去过量双氧水后,将有机相用水洗涤后,将有机相减压蒸馏得到3-乙酰基环戊基甲酸甲酯,粗品摩尔收率为68%。
表征:
将得到的3-乙酰基环戊基甲酸甲酯进行如下性能表征:
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ3.66(s,3H),2.91-2.85(m,1H),2.81-2.76(m,1H),2.20-2.14(m,4H),2.07-2.01(m,1H),1.95-1.89(m,4H);
气相色谱(条件:100℃起5℃/min至280℃)测试得到的3-乙酰基环戊基甲酸甲酯,纯度为97.3%。
实施例3
一种3-乙酰基环戊基甲酸甲酯的制备方法包括如下步骤:
将1mol的3-亚甲基-2-降冰片酮和甲苯混合后,加入12mol的甲醇,然后在0℃条件下,加入4mol的浓硫酸,升温至15-25℃条件下以150g/min的速率加入30v%浓度的双氧水,控制温度在20℃,反应14h,反应结束,降温至5℃后,除去过量双氧水后,将有机相用水洗涤后,将有机相减压蒸馏得到3-乙酰基环戊基甲酸甲酯,粗品摩尔收率为66.8%。
表征:
将得到的3-乙酰基环戊基甲酸甲酯进行如下性能表征:
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ3.66(s,3H),2.91-2.85(m,1H),2.81-2.76(m,1H),2.20-2.14(m,4H),2.07-2.01(m,1H),1.95-1.89(m,4H);
气相色谱(条件:100℃起5℃/min至280℃)测试得到的3-乙酰基环戊基甲酸甲酯,纯度为95%。
实施例4
一种3-乙酰基环戊基甲酸甲酯的制备方法包括如下步骤:
将1mol的3-亚甲基-2-降冰片酮和甲苯混合后,加入14mol的甲醇,然后在0℃条件下,加入5mol的浓硫酸,升温至15-20℃条件下以100g/min的速率加入30v%浓度的双氧水,控制温度在23℃,反应12h,反应结束,降温至8℃后,除去过量双氧水后,将有机相用水洗涤后,将有机相减压蒸馏得到3-乙酰基环戊基甲酸甲酯,粗品摩尔收率为68.8%。
表征:
将得到的3-乙酰基环戊基甲酸甲酯进行如下性能表征:
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ3.66(s,3H),2.91-2.85(m,1H),2.81-2.76(m,1H),2.20-2.14(m,4H),2.07-2.01(m,1H),1.95-1.89(m,4H);
气相色谱(条件:100℃起5℃/min至280℃)测试得到的3-乙酰基环戊基甲酸甲酯,纯度为94%。
从实施例和对比例的结果可以看出,选用3-亚甲基-2-降冰片酮为原料,配合合适的反应温度、反应溶剂、物料加入条件能够一步合成得到3-乙酰基环戊基甲酸甲酯,且经过后处理,能够将产物纯度提高至94%以上,摩尔收率65%以上。
从对比例1和2可以看出,过高的温度会导致杂质的生成,从而影响产率和产品的纯度,过低的温度会导致反应时间延长,虽然不会产生额外的杂质,但产率收到影响。
从对比例3可以看出,虽然同为过氧化物,但是过氧乙酸并不能够获得3-乙酰基环戊基甲酸甲酯。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法,但本发明并不局限于上述工艺步骤,即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (9)
1.一种3-乙酰基环戊基甲酸甲酯的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
将3-亚甲基-2-降冰片酮和甲苯混合后,加入甲醇,然后在0℃条件下,加入浓硫酸,升温至15~25℃条件下加入双氧水,进行反应,反应结束,降温后,除去过量原料后,洗涤后,有机相减压蒸馏得到3-乙酰基环戊基甲酸甲酯。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,以30v%浓度计,所述双氧水的加入速率为30~150g/min。
3.如权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述甲醇的加入量是3-亚甲基-2-降冰片酮摩尔数的8~12倍。
4.如权利要求1~3之一所述的制备方法,其特征在于,以H2SO4计,所述浓硫酸的加入量是3-亚甲基-2-降冰片酮摩尔数的2~4倍。
5.如权利要求1~4之一所述的制备方法,其特征在于,以H2O2计,所述双氧水的加入量是3-亚甲基-2-降冰片酮摩尔数的1~2倍。
6.如权利要求1~5之一所述的制备方法,其特征在于,所述升温的速率为8℃/min以下,优选3~5℃/min。
7.如权利要求1~6之一所述的制备方法,其特征在于,所述反应温度为20~25℃,反应时间为10~14h,优选12h;
优选地,所述降温后的温度为5~10℃。
8.如权利要求1~7之一所述的制备方法,其特征在于,所述除去过量原料为除去过量双氧水;
优选地,所述除去过量双氧水的过程为:向反应体系中加入亚硫酸钠至淀粉碘化钾试纸不变色。
9.如权利要求1~8之一所述的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
将1摩尔份的3-亚甲基-2-降冰片酮和甲苯混合后,加入8~12摩尔份的甲醇,然后在0℃条件下,加入2~4摩尔份的浓硫酸,升温至15~25℃条件下以30~150g/min的速率加入30v%浓度的双氧水,控制温度在20~25℃,反应10~14h,反应结束,降温至5~10℃后,除去过量双氧水后,将有机相用水洗涤后,将有机相减压蒸馏得到3-乙酰基环戊基甲酸甲酯。
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