CN111187160B

CN111187160B - 一种酯类化合物的合成新方法

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Publication number: CN111187160B
Application number: CN201811355552.9A
Authority: CN
Inventors: 王兴予; 朱雪庆; 高亚茹
Original assignee: Middle School Attached To Northwestern Polytechnical University; NORTHWEST UNIVERSITY
Current assignee: Middle School Attached To Northwestern Polytechnical University; NORTHWEST UNIVERSITY
Priority date: 2018-11-15
Filing date: 2018-11-15
Publication date: 2023-11-10
Anticipated expiration: 2038-11-15
Also published as: CN111187160A

Abstract

本发明公开了一种酯类化合物的合成方法，其步骤是以有机羧酸和α，β‑不饱和酮为起始原料，碳酸钠水溶液为反应介质，通过oxa‑Michael加成反应合成酯类化合物。本发明方法与传统酯类化合物的合成方法相比反应条件温和、操作简单，所用试剂价格低廉，底物适应范围更广，环境友好，产率高，原子完全利用。

Description

一种酯类化合物的合成新方法

技术领域

本发明涉及一种酯类化合物合成新方法，属于有机合成领域。

背景技术

酯类化合物是一类非常重要的有机化合物，其广泛存在于自然界，如酒和食醋中含有乙酸乙酯，香蕉和梨中含有乙酸异戊酯，苹果中含有戊酸异戊酯，茉莉花中含有苯甲酸甲酯。酯类化合物与花香、果香、酒香和蜜香等香气密不可分，因而酯类化合物在香料中占有特别重要的地位。低分子量的酯也可用作溶剂和基本的化工原料，应用于众多化学工业中，如甲基丙烯酸甲酯是制造有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）的单体。分子量较大酯，如聚酯树脂可用于纤维和油漆工业，带有支链的酯是优良的润滑油。而且酯键也普遍存在各类精细化学品、医药、农药和功能材料中。传统上酯类化合物的合成方法主要是通过相应的酸和醇或其二者的衍生物在酸性或碱性条件下反应生成。一般该方法需要多步来制备相应的反应前体，而且有些反应使用强酸（如硫酸等）和高温（如162℃），因此反应条件比较苛刻。因而，发展一类操作简便、反应条件温和的酯类化合物合成新方法是非常有价值的。

Oxa-Michael加成反应是一类重要的形成C-O键的反应。醇作为亲核试剂对α，β-不饱和酮的oxa-Michael加成已有较多的文献报道。但使用有机羧酸为亲核试剂对α，β-不饱和酮的oxa-Michael加成反应研究的很少，这主要源于两方面的挑战：1）酸的亲核性较低；2）反应的可逆性。关于该反应的文献，Weisleder和Easwar等人报道了甲基乙烯基酮与有机酸的oxa-Michael加成反应，Hosokawa和Murahashi，及Horiuchi等人报道了乙酸对α，β-不饱和酮的oxa-Michael加成反应。这些文献中，底物范围较窄（前者只用甲基乙烯基酮，后者只用乙酸），应用较贵的试剂【如，PdCl₂(MeCN)₂，脯氨酸（0.5当量）】，而且反应收率普遍较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单、成本低、底物适用范围广、效率高、环境友好、原子利用率高的酯类化合物的合成方法。

本发明提供的酯类化合物的合成方法如下：以有机羧酸（B）和α，β-不饱和酮（A）为起始原料，在碳酸钠水溶液中通过oxa-Michael加成反应制备得到酯类化合物（C），

式中，R¹为C1～C10的烷基、苯基、卞基、萘基或取代苯基，所述取代苯基的取代基是C1～C10的烷基、C1～C10的烷氧基、卤素或硝基；

R²为氢、C1～C10的烷基或苯基；

R³为氢、C1～C10的烷基；

R⁴为C1～C10的烷基、苯基、卞基、C1～C10的氮烷基、苯乙烯基或取代苯基，所述取代苯基的取代基是C1～C10的烷基、C1～C10的烷氧基、卤素或硝基。

上述酯类化合物合成方法的优选方案是：R¹为C1～C4的烷基、苯基、卞基、萘基或取代苯基，所述取代苯基的取代基是C1～C4的烷基、C1～C4的烷氧基、卤素或硝基；

R²为氢、C1～C4的烷基或苯基；

R³为氢、C1～C4的烷基；

R⁴为C1～C4的烷基、苯基、卞基、C1～C4的氮烷基、苯乙烯基或取代苯基，所述取代苯基的取代基是C1～C4的烷基、C1～C4的烷氧基、卤素或硝基。

上述碳酸钠水溶液浓度为0.1～1M，优选为0.1～0.3M。

本发明以有机羧酸和α，β-不饱和酮为原料，在碳酸钠水溶液中通过oxa-Michael加成反应得到相应的酯类化合物，所述有机羧酸既包括脂肪族的有机羧酸，也包括各种取代的芳基羧酸和各种氨基酸；对于α，β-不饱和酮，一边相连的双键可以是末端双键，也可以是非末端双键；另一边相连的可以是烷烃，也可以是各种取代的芳烃。

与传统酯类化合物的合成方法相比，本发明的优点：反应操作简单，成本低，底物适应范围广，产率高、环境友好、原子利用率高。

具体实施方式

本发明合成方法为：在单颈小烧瓶中加入Na₂CO₃ 水溶液，然后依次加入α，β-不饱和酮和有机羧酸，在室温（或稍高温度，如40 ^oC）下搅拌反应(反应时间和温度由不同的底物决定)，TLC板检测反应，直到原料反应完全。然后加入乙酸乙酯，依次用水洗，饱和食盐水洗，用无水Na₂SO₄干燥，过滤，减压浓缩，柱色谱分离得酯产物。

实施例1

在10mL单颈小烧瓶中加入Na₂CO₃ 水溶液(0.2 M, 0.5 mL)，然后依次加入苯基乙烯基酮（132 mg，1.0 mmol）和乙酸（120 mg，2.0 mmol），在室温下搅拌反应12 h，TLC板检测反应，原料反应完全。然后加入30毫升乙酸乙酯，依次用水洗，饱和食盐水洗，用无水Na₂SO₄干燥，过滤，减压浓缩，柱色谱分离得到化合物1（175 mg，91%）。

白色固体，熔点54-55 ^oC；¹H NMR (400 MHz, CDCl₃): δ 7.96 (d, J = 7.6 Hz,2H), 7.57 (d, J = 7.2 Hz, 1H), 7.48 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 4.52 (t, J = 6.3 Hz,2H), 3.32 (t, J = 6.3 Hz, 2H), 2.03 (s, 3H);¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃): δ196.97, 170.97, 136.52, 133.39, 128.66, 128.02, 59.61, 37.28, 20.86。

实施例2

在10mL单颈小烧瓶中加入Na₂CO₃ 水溶液(0.2 M, 0.5 mL)，然后依次加入苯基乙烯基酮（132 mg，1.0 mmol）和苯甲酸（244 mg，2.0 mmol），在室温下搅拌反应12 h，TLC板检测反应，原料反应完全。然后加入30毫升乙酸乙酯，依次用水洗，饱和食盐水洗，用无水Na₂SO₄干燥，过滤，减压浓缩，柱色谱分离得到化合物2（163 mg，64%）。

白色固体;熔点55 – 56 ^oC;¹H NMR (400 MHz, CDCl₃): δ 7.99 (d, J = 8.2Hz, 4H), 7.65 – 7.36 (m, 6H), 4.78 (t, J = 6.4 Hz, 2H), 3.45 (t, J = 6.4 Hz,2H);¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃): δ197.12, 166.57, 136.66, 133.47, 133.04,130.06, 129.65, 128.76, 128.37, 128.16, 60.35, 37.57。

实施例3

在10mL单颈小烧瓶中加入Na₂CO₃ 水溶液(0.2 M, 0.5 mL)，然后依次加入苯基乙烯基酮（132 mg，1.0 mmol）和肉桂酸（296 mg，2.0 mmol），在室温下搅拌反应12 h，TLC板检测反应，原料反应完全。然后加入30毫升乙酸乙酯，依次用水洗，饱和食盐水洗，用无水Na₂SO₄干燥，过滤，减压浓缩，柱色谱分离得到化合物3（202 mg，72%）。

白色固体，熔点70-71 ºC; IR (KBr, cm^-1) υ 3401, 2977, 1709, 1633, 1337,1182, 996，747, 688, 487；¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 7.98 (d, J = 8.0 Hz, 2H),7.66 (d, J = 16.0 Hz, 1H), 7.56 (d, J = 4.0 Hz, 1H), 7.48 (d, J = 8.0 Hz,4H), 7.36 (s, 3H), 6.41 (d, J = 16.0 Hz, 1H), 4.66 (t, J = 6.0 Hz, 2H), 3.39(t, J = 6.0 Hz, 2H). ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 197.06, 166.82, 145.03,136.58, 134.27, 133.40, 130.31, 128.85, 128.68, 128.09, 128.06, 117.75,59.80, 37.49; HRMS (ESI): Exact mass calcd for C₁₈H₁₆O₃ [M+Na]⁺: 303.0992;found: 303.1000。

实施例4

在10mL单颈小烧瓶中加入Na₂CO₃ 水溶液(0.2 M, 0.5 mL)，然后依次加入乙基乙烯基酮（84 mg，1.0 mmol）和苯甲酸（244 mg，2.0 mmol），在40 ^oC下搅拌反应18 h，TLC板检测反应，原料反应完全。然后加入30毫升乙酸乙酯，依次用水洗，饱和食盐水洗，用无水Na₂SO₄干燥，过滤，减压浓缩，柱色谱分离化合物4（165 mg，80%）。

白色固体，熔点44-46 ºC;¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 8.00 (d, J = 8.0 Hz,1H), 7.55 (t, J = 6.0 Hz, 1H), 7.42 (t, J = 8.0 Hz, 1H), 4.59 (t, J = 6.0 Hz,1H), 2.88 (t, J = 6.0 Hz, 1H), 2.49 (t, J = 6.0 Hz, 1H), 1.09 (t, J = 6.0 Hz,2H). ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 208.29, 166.30, 132.96, 129.89, 129.47,128.29, 59.95, 40.99, 36.33, 7.55; HRMS (ESI): Exact mass calcd for C₁₂H₁₄O₃ [M+Na]⁺: 229.0835; found: 229.0854。

实施例5

在10mL单颈小烧瓶中加入Na₂CO₃ 水溶液(0.2 M, 0.5 mL)，然后依次加入乙基乙烯基酮（84 mg，1.0 mmol）和对甲苯磺酰基氨基保护的甘氨酸（458 mg，2.0 mmol），在40 ^oC下搅拌反应18 h，TLC板检测反应，原料反应完全。然后加入30毫升乙酸乙酯，依次用水洗，饱和食盐水洗，用无水Na₂SO₄干燥，过滤，减压浓缩，柱色谱分离得到化合物5（235 mg，75%）。

白色固体，熔点107-108 ºC。IR (KBr, cm^-1) υ 3677, 3260, 1742, 1362, 1217,1162, 813, 669, 543; ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 7.74 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.31(d, J = 8.0 Hz, 2H), 5.57 (t, J = 4.0 Hz, 1H), 4.29 (t, J = 8.0 Hz, 2H), 3.74(d, J = 4.0 Hz, 2H), 2.69 (t, J = 8.0 Hz, 2H), 2.42 (s, 3H), 1.03 (t, J = 6.0Hz, 3H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 208.07, 168.78, 143.70, 136.11, 129.66,127.09, 60.43, 44.05, 40.33, 36.18, 21.45, 7.41. HRMS (ESI): Exact mass calcdfor C₁₄H₁₉NO₅S [M+Na]⁺: 336.0887; found: 336.0876。

Claims

1.一种酯类化合物的合成方法，其特征在于：以α，β-不饱和酮(A)和有机羧酸(B)为起始原料，在碳酸钠水溶液中反应制备得到酯类化合物(C)，

式中，R¹为C1～C4的烷基、苯基、卞基、萘基或取代苯基，所述取代苯基的取代基是C1～C4的烷基、C1～C4的烷氧基、卤素或硝基；

R²为氢、C1～C4的烷基或苯基；

R³为氢、C1～C4的烷基；

R⁴为C1～C4的烷基、苯基、卞基、苯乙烯基或取代苯基，所述取代苯基的取代基是C1～C4的烷基、C1～C4的烷氧基、卤素或硝基；

上述合成方法中，α，β-不饱和酮(A)与有机羧酸(B)的摩尔比为1:2，反应温度为室温或40℃，碳酸钠水溶液浓度为0.2M，碳酸钠与α，β-不饱和酮(A)的摩尔比为1:10。