CN1120540A - 2-香豆冉酮的制备方法 - Google Patents

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Abstract

2-香豆冉酮的制备方法，其中二羟乙酸与环己酮在脱氢催化剂存在下以气相进行反应。

Description

2—香豆冉酮的制备方法
本发明的目的在于2—香豆冉酮，也称之为3H—2—苯并呋喃酮的制备方法。
2—香豆冉酮是一种已知的产品，在文献中作过充分地描述(参看Beil.17，309；I，159；II，331)。这种化合物是邻羟基苯乙酸内酯，它用作有机合成的原料，用于合成得到用于农业或具有生理作用的各种产品。因此，人们一直在寻求使用不太贵的商品能快速便宜地制备这种化合物的方法。然而，申请人惊奇地发现一种用二羟乙酸和环己酮快速制备2—香豆冉酮的方法。
本发明的目的在于一种制备2—香豆冉酮的方法，其特征在于在脱氢催化剂存在下，二羟乙酸与环己酮以蒸汽相进行反应。
关于术语“脱氢催化剂”，人们是指在Advanced OrganicChemistry，Jerry March，第三版，P1052—1054，J.Willey，Imterscience，New—York，1985以及Houten—weyl，Phenole，Tome2，P701—716，Georg Thieme—stuttgart，1976，中所列举的用于六节环芳构化的已知催化剂。优选地，脱氢催化剂选自钯和铂。
在使用本发明的优选条件下，上述方法可按以下方式实施：
—在高于或等于150℃温度下，
—使用由0—100％氮气，N2，和100—0％氢气，H2，混合物构成的载气。
—将二羟乙酸与环己酮溶于一种溶剂或一种溶剂混合物中，其沸点低于150℃，优选地，将它们溶于乙酸或水—乙酸混合物中。
—二羟乙酸与环己酮的使用量为约化学计算量，或环己酮稍过量。
—使用沉积在隋性固体载体上的以铂或钯为基的催化剂，其载体如α—氧化铝、γ—氧化铝、二氧化硅、碳化硅、炭，它们的比表面大于每克1米2，优选地大于每克50米2，浓度高于或等于0.5％(重量)。
在更优选的条件下，使用上述方法是让含有等分子量环己酮与二羟乙酸水溶液的乙酸溶液蒸发出来的气体混合物，在由不同比例的氮气和氢气构成的载气中，于高于200℃的温度下，通过由沉积在炭上的金属钯构成的催化床。
根据本发明的一种方案，上述方法可按两步实施：第一步，按照已知的方法让二羟乙酸与环己酮反应，得到一种含不同比例(2—氧—亚环己基)乙酸的混合物，它具有不同的立体异构体构型和/或是不同的γ内酯形式，然后，在第二步制备2—香豆冉酮，让第一步制得的蒸汽态粗反应混合物通过与前面使用的同样脱氢催化剂。
本发明的另一个目的是一种制备2—香豆冉酮的方法，其特征在于让按照本身已知的方法由二羟乙酸与环己酮进行缩合得到的反应粗产物，以蒸汽态通过与前面定义相同的脱氢催化剂。
在使用本发明该方案的优选条件下，上述方法按以下方式实施：
—让二羟乙酸与环己酮进行缩合
—在高于50℃温度下，
—在由0—100％水与100—0％乙酸构成的混合物中制成溶液，
—反应物使用量为化学计算量，浓度为10—50％(重量)
—二羟乙酸与环己酮缩合的粗反应混合物于高于或等于150℃温度下进行蒸发，然后用由100—0％氮气和0—100％氢气混合物的构成的载气将上述混合物通过其催化剂。
—该催化剂是以沉积在惰性固体载体上的铂或钯为基的，其载体如α—氧化铝、γ—氧化铝、二氧化铝、碳化硅、炭，其比表面在每克1米2以上，优选在每克50米2以上，铂或钯的浓度高于或等于0.5％。
由本身已知的方法以气体混合物中分离2—香豆冉酮。优选地，将其气体混合物冷却到室温，然后蒸馏分离已生成的2—香豆冉酮，将未转化的原始产物以及该溶剂或溶剂混合物循环。
在(2—氧亚环己基)乙酸脱氢生成2—香豆冉酮的反应中，在某些操作条件下，人们观察到，该反应副产物2—环己酮乙酸与2—环己醇乙酸生成量不能忽略不计。
这些产物还可采用其他合成的方法制备：Melvin S.N等人，J.Am.Chem.SOC.P233.2月，1945，Monclona等人，Chem.Ber，96，826(1963)W
2—环己酮乙酸与2—环己醇乙酸，若让它们经过上述脱氢方法处理，则同样生成2—香豆冉酮。
因此，本发明的另一个目的是一种制备2—香豆冉酮的方法，该特征在于让2—环己酮乙酸或2—环己醇乙酸以蒸汽相通过脱氢催化剂。
这种性质是特别有意义的，因为它能够回收(a—氧亚环己基)乙酸转化成2—香豆冉酮的反应副产物，以便在该同一方法中将其缩环作为原始反应物。
为得到不同立体异构和/或内酯形态的(2—氧亚环己基)乙酸，以及所得到的不同产物二羟乙酸与环己酮的缩合作用，在下述文献中作过具体描述：DE—A—1955375与K.W.Ros enmund等人，Arch.Pharm，287，441，(1954)；A.Mondon等人，Chem.Ber，96，826，(1963)；A.W Noltes等人，Rec.Trav.Chim，80，1334(1961)；Y.Artuzov等人，zhur.Oeschei Khim，32，3676(1962)；M.N.Kolosov等人，Zhur，Ohcher Khim.32，2983(19620；F.Bonadies等人，Ga33.Chim，Ital，113，421(1983)。
下述实施例说明本发明而不是对其加以限制。
实施例1
将含有下述化合物的溶液加热回流24小时：
—736克(7.5摩尔)环己酮，
—694克80％(重量)在水中的二羟乙酸，即7.5摩尔100％二羟乙酸。
—3520克纯乙酸，
然后将得到的溶液减压浓缩，直至得到重量为3520克，在这个步骤，这种溶液称之为S1，它含有：
—3.2％未转化的环己酮，
—9％(2—氧亚环己基)乙酸，反式异构体，称之为1，M.N.Kolosov等人描述过，
—17％(2.2—二羟基亚环己基)乙酸内酯，称之为2，具体地，YuWang等人，化学学报26(2)，84(1960)和28(6)351(1962)描述过。
—1.3％(2—羟基—2—亚环己烯基)乙酸内酯，称之为3，YuWang等人描述过，
—69.5％乙酸。
这些都是用高效液相色谱(CLHP)与酸量滴定测定的。
实施例2
在密封的反应器于加压在130℃加热含有下述化合物的溶液达90分钟：
—245克(2.5摩尔)环己酮
—296克50％(重量)市售二羟乙酸水溶液，即2摩尔二羟乙酸，
—228克纯乙酸，
然后将反应介质冷却到室温。这样得到一种溶液，称之为S2，以重量计含有：
—9％环己酮
—15％1
—19％2
—57％乙酸—水混合物
实施例3—9
在温度保持在200℃的蒸发器中，以蒸发量为6ml/小时蒸发溶液S1，并且由氮气流以流量为200N1/小时(1N1＝22.4升)将上述蒸汽送到温度保持在250℃的反应器中。
该反应器是圆柱体，内径为26mm，长200mm，竖式，下端用烘结玻璃封住，有效体积为80ml，圆柱内装有直径2mm玻璃珠，其装填方式如下：15ml玻璃珠，然后M克用20ml玻璃珠稀释的催化剂Ca，最后40ml玻璃珠。催化剂Ca质量相应于恒定的活性金属质量0.05克。在反应器出口，通过将热气体通入浸在液氮中的收集器使它冷凝。将收集器中冷凝的产物合并，再用高效液相色谱分析。将两小时后得到的结果按照催化剂列于表A中，其中TTG表示“总转化率”，SC表示对于2—香豆冉酮的反应选择性。
Figure A9510701000092
∑m表示质量之和
m表示一种产物的质量
实施例10
如实施例3—9那样进行，但使用S2作起始产品，以流量为12ml/小时注入，以总量250mg，在a氧化铝上沉积2.5％钯作催化剂(催化剂G)。将反应物在乙腈中收集将近1小时。
                                表A
 催化剂Ca  TTG(％) SC(％)
 A—2.5％Pd/c，实验室制备     97     91
 B—1％Pd/c，取自DEGUSSAE152X H/D     83     88
 B’-1％Pd/C，取自DEGUSSAE152X H/D，细碎     98     87
 C—0.8％Pd/c，取自86型JOHNSNMATTHEY     78     91
 D—0.8％Pd/c，取自ENGELHARDES类型19     91     89
 E—0.5％Pd/C，取自ENGELHARD类型4586     23     65
 F—0.5Pt/Al2O3，γ氧化铝，取自ENGELHARD类型4751     29     83
 G—2.5％Pd/Al2O3，a—氧化铝，实验室制备     70     80
实验室制备的催化剂A是按下述方法得到的：
100克粒状(长＝3mm，直径0.8mm)炭NORIT ROX0.8在接近0℃用825ml次氯酸钠水溶液(测定出4.8％活性氯)处理，然后相继用1.25N盐酸和水洗涤固体，再于100℃减压干燥。在600ml 1N氨水中，加入前面制得的38克己氧化的炭，之后在搅拌下往这种悬浮液中加入5克钯的四胺氯化物，这种氯化物溶于40ml水中。搅拌16小时后，分离固体，用水洗涤，于惰性气氛中在100℃干燥，再在氩气流下逐渐加热到200℃，最后从20℃至300℃(1℃/分)用氢气流(250ml/分)处理，再在300℃处理3小时，而后在氢气下冷却到20℃。最后，用含1％氧的氮气(50ml/分)处理2小时，这样得到的催化剂含2.5％(重量)钯。
实验室制备的催化剂G是按下述方法得到的：
在烧杯中，9.527克α氧化铝，其比表面积为10米2/克，由Degussa公司以载体名N°272销售的，用四氯钯酸钠酸性溶液浸渍，即用0.7013克四氯钯酸钠溶于1ml36％盐酸的溶液浸渍，其中加入淹没氧化铝颗粒所必需的水量。
混合物可用流动的空气于温度50℃下干燥过液，然后在100℃真空下干燥8小时。
制得的催化剂用流量为15升/小时的扩散氢气流还原，而催化剂温度以1℃/分速度从室温升到200℃。
在氢气流下让其催化剂回复到室温。然后将催化剂置于氩气下。
实施例11—12
在与实施例3—9相同的设备中，使用5克沉积在炭上的1％钯催化剂B开始制备溶液S2，其催化剂编号为E152XH/D，由DEGUSSA公司销售。其蒸发温度为200℃，溶液S2的流量为6ml/小时，载气流量为200N1/小时。其他的操作条件与得到的结果汇于表B
              表B
    实施例  10  11
 载气；—种类—组成  H2/N26/94  H2100
 运行时间(小时)  6  8
 TTG(％)  89  98
 SC(％)  82，5  58
实施例13
在228克纯乙酸中，溶解245克(2.5摩尔)环己酮和296克(2摩尔)250％(重量)二羟乙酸市售水溶液，这样得到一种溶液，称之为S3。
在与实施例3—12使用的相同设备中，使用5克沉积在炭上1％钯催化剂B开始进行溶液S3的反应，其催化剂编号E152XH/D，由DEGUSSA公司销售。
蒸发器的温度保持在200℃。反应器的温度保持在300℃，载气是氮气与氢气的混合物(96/4)，其流量是300N1/小时。溶液S3的流量是6ml/小时。
在运行2小时后，达到TTG为14％，SC为20％。
实施例14 2—环己酮乙酸的证明
在实施例3—13管式反应器中，0.05克催化剂B，以流量6ml/小时和在流量为200N1/小时氢气下加入溶液S2，蒸发器的温度是220℃，反应器的温度是250℃。
在运行20小时后，用乙腈收集反应器出口气溶胶达1小时。
采用HPLC和CPG分析测定终点时每种产物的产率(以摩尔计)。
    产物     产率
2—香豆冉酮     29，8％
邻甲酚     2，3％
苯乙酸     1，9％
2—环己酮乙酸     14，9％
2—环己醇乙酸内酯     1，3％
实施例15 2—环己酮乙酸脱氢
制备在乙酸中40％(重量)2—环己酮乙酸溶液。在一个管式反应器中，其中装有在氧化铝上沉积0.5％70mg钯金属(Escat16型Engelhardt催化剂)，以流量为10ml/小时，在200N1/小时氮气流下加入上述的乙酸溶液。
蒸发器的温度是220℃，反应器的温度是250℃。
在用冰一水浴冷却的150ml乙腈中，用鼓泡收集近一小时后，采用HPLC和CPG测定所生成产物的产率(摩尔)。
产物     产率
2—香豆冉酮     19，1％
邻甲酚     9，6％
苯乙酸     2，3％
环己醇乙酸内酯     6％
甲苯     4，4％

Claims (10)

1.  2—香豆冉酮的制备方法，其特征在于在脱氢催化剂存在下，二羟乙酸与环己酮以蒸汽相进行反应。
2.  2—香豆冉酮的制备方法，其特征在于由二羟乙酸与环己酮按照本身已知的方法进行缩合所得到的反应粗产物，以蒸汽态通过脱氢催化剂。
3.  2—香豆冉酮的制备方法，其特征在于2—环己酮乙酸和/或2—环己醇乙酸溶液，以蒸汽态通过脱氢催化剂。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于它包括按照权利要求3的方法循环反应副产物、2—环己醇乙酸和2—环己酮乙酸的步骤。
5.根据权利要求1—4之任一权利要求所述的方法，其特征在于使用一种由100—0％氮气和0—100％氢气的混合物组成的载气，以便将反应混合物通过脱氢催化剂。
6.根据权利要求1—5之任一权利要求所述的方法，其特征在于在温度高于或等于150℃下操作。
7.根据权利要求1—6之任一权利要求所述的方法，其特征在于脱氢催化剂选自钯和铂。
8.根据权利要求1—7之任一权利要求所述的方法，其特征在于脱氢催化剂沉积在比表面在每克1米2以上的惰性固体载体上。
9.根据权利要求1—8之任一权利要求所述的方法，其特征在于脱氢催化剂沉积在比表面在每克50米2以上的惰性固体载体上。
10.根据权利要求1—9之任一权利要求所述的方法，其特征在于二羟乙酸与环己酮溶于乙酸或水—乙酸混合物中。
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