CN1155880A - 制备不饱和环脂族酮的方法 - Google Patents
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Abstract
如I通式的不饱和环脂族酮，在它的1和3，或者2和4位碳上有两个如虚线所示的共轭双键，其中R表示C1到C3的烷基，在制备茉莉酮衍生物时做中间产物，它经过通式(II)的醛与环戊酮加成反应制得，其中，双键有(E)的构型，而R与上述限定相同，得到一种通式为(Ia)E，E的二烯环戊酮，以及选择性地加热处理形成的环戊酮，生成通式(Ib)Z的环戊烯酮，2-(E，2′Z)-丁-2′-亚烯基-环戊酮；2-(1′Z)-丁-1′-烯基-环戊-2-烯酮；2-(E，2′E)-戊-2′-亚烯基-环戊酮；2-(Z，2′E)-戊-2′-亚烯基-环戊酮；和2-(1′Z)-戊-1′-烯基-环戊-2-烯酮；以及[2-(戊-(1′Z)-烯基)-3-氧代-1-环戊]-丙二酸二甲酯；和[2-(丁-(1′Z)-烯基)-3-氧代-1-环戊]-丙二酸二甲酯是新的化学物质。
Description
发明领域
本发明涉及有机合成领域。特别是涉及一种制备具有如下通式的不饱和环脂族酮(unsaturated cycloaliphatic ketones)的方法：其中，在它的1和3，或者2和4位碳上有两个如虚线所示的共轭双键，其中R表示C1到C3的烷基。
现有技术
通式(I)化合物用于制备具有芳香味道的茉莉酮衍生物(jasmonicderivatives)，其中特别是甲基双氢茉莉酯(methyl dihydrojasmonate)(Firmenic公司注册商标为Hedione)。自从它的发现以来，特别是这些年来，已做了大量的合成工作(参见爱德华P.德摩尔，香料化学，E.泰莫编，学院出版社1982)，以及这一化合物对香水工业带来的利益逐年增加，随之而来的是开发能够得到其优选的顺式异构体的方法。
工业上使用的制备甲基双氢茉莉酯的方法，第一步是戊醛与环戊酮的3-羟基丁醛缩合反应(参见美国专利3,158,644以及Helv.Chim.Acta第20卷，1474页，1937年)，可导致2-亚戊基-环戊酮的形成反应，其中将化合物异构成2-戊基-环戊-2-烯酮(enone)。当加入丙二酸二甲酯并脱羧后，后一化合物生成一种基本有环烷反式异构体的甲基双氢茉莉酯的混合物。
另外，按照文献，经过有甲醇铝的存在，甲基-3-氧代-2-戊基-环戊-2-烯-乙酯的氢化反应制得顺式甲基双氢茉莉酯(DE-OS 2 162 820)。也有报道另外的方法，如用其反式化合物在碱或碱金属的存在下，异构分馏。这些方法主要缺点是以混合物的形式形成所需的化合物，而且其顺式异构体的含量通常不超过30％。
本发明之详述
本发明提供一种新方式来克服工业生产中的问题，它即直接又经济生产顺式和反式甲基双氢茉莉酯异构体，以及它的低级同系物，即去甲-双氢茉莉酯(nor-methyl dihydrojasmonate)。
本发明方法为制备通式(I)的二烯环戊酮，特别是它的通式异构体： 和
我们观察到，双键为(E)的结构的通式R-CH＝CH-CHO的醛，在碱性基质内与环戊酮进行3-羟基丁醛缩合反应，生成二烯酮(Ia)，并不生成不需要的，烯丙基甲醇，其通式为：
当对具有(E，E)型构型的二烯酮(Ia)进行200-450摄氏度热处理时，他可转化成在侧链位置1上有桥环双键和(Z)构型双键的异构体(Ib)。在这个特别构型内，采用本发明之方法，与丙二酸二甲酯(dimethyl malonate)反应，按下述的步骤得到甲基双氢茉莉酯，或者它的低级同系物，反应步骤如下：
按照文献的方法可加入丙二酸二甲酯(dimethyl malonate)，进行脱羧反应(美国专利3,158,644和DE-OS 2 162 820)。
关于氢化反应，在活性炭上的钯存在下能进行这一反应，它提供一种等摩尔的，反式和顺式异构体的甲基双氢茉莉酯，或者去甲-茉莉酯。
本发明方法的一个主要优点是，用所述的方法制备环脂族酮，也可以通过精心地选择氢化反应进行制备，可以在基本为反式异构体的混合物得到大量的顺式异构体。
本发明方法涉及一制备具有如下通式的不饱和环脂族酮(unsaturatedcycloaliphatic ketones)的方法：其中，在它的1和3，或者2和4位碳上有两个如虚线所示的共轭双键，其中R表示甲基或乙基，所述方法的特征在于在碱性反应剂存在下，把通式(II)的醛加入环戊酮
其中，双键有(E)的构型，而R与上述限定相同，得到一种通式为(Ia)E，E的二烯环戊酮(diene cyclopentanone)：
以及，选择性的特征在于加热形成的环戊酮，生成通式(Ib)Z的环戊烯酮(cyclopentenone)。
由此得到的化合物(Ia)和(Ib)中，有些新的化合物，如2-(E，2’Z)-丁-2’-亚烯基-环戊酮，2-(1’Z)-丁-1’-烯基-环戊-2-烯酮，2-(E，2’E)-己-2’-亚烯基-环戊酮，2-(Z，2’E)-戊-2’-亚烯基-环戊酮以及2-(1’Z)-戊-1’-烯基-环戊-2-烯酮。这些化合物的形成也是本发明的目的。
本发明也涉及通式(III)的羧酸二酯(carboxylic diesters)：
其中，R与上述的通式(I)的限定相同，R1表示低级烷基。这些新的化合物是通过已知的方法得到的，即在如碱金属酚盐等碱性反应剂的存在下，把丙二酸二烷基酯加入通式(Ib)的环戊酮中得到之。
如上述的反应式所示，二酯(III)被用做制备芳香味道的茉莉酮衍生物的中间体。
按照本发明的方法，在碱性反应剂的存在下，把醛(II)加入环戊酮。作为碱性反应剂，优选使用碱金属氢氧化物或者碱金属烷氧基化合物，如氢氧化钠或甲氧基钠。这些为本反应所使用的碱。
下一步包括经热处理将得到的基本以(E，E)构型二烯环戊酮(Ia)异构体异构成它们的(1’Z)构型异构体(Ib)。优选的处理温度为200至450摄氏度之间。
在常规的反应器或者就在试管，优选是石英试管内进行这种反应，选择加热温度，并可选用惰性气体流，氮气或者氡气等吹扫。一般将起始反应物逐步地加入其中试管大部分，二在另一端经冷凝得到的蒸发物收集欲得到的产物。用常规的如色谱或分馏方法纯化。
按照本发明的方法，在制备环脂族酮(I)的方法中，(E)-不饱和醛被用做起始反应物，它可从各种商业渠道都能得到。(如：瑞士的福露卡公司)。
以下将结合实施例进一步表述本发明，其中温度用摄氏度表示，其缩写与现有技术的含义相同。发明实施方案
实施例1
2-(E，2’E)-戊-2’-亚烯基-环戊酮
a.将180毫升1M苛性钠滴入450克(5.36摩尔)的环戊酮内，约5-10度下搅拌。整个加入的过程混合物呈黄色。然后在同样的温度下，在1.5小时下加入150克(1.78摩尔)的(E)-戊-2-烯醛反应混合物。反应为放热反应，而且其颜色由黄变褐。进一步搅拌4小时，同时温度保持约20度。用乙醚(3×300毫升)提取该混合物。用HCL水溶液冲洗有机提取物，用NaHCO3，水中和之，然后干燥。蒸发分馏得到残余物(525克)，在沸点87度/0.5-0.7hPa处得到227克馏份。其得到的二烯酮的含量为88％(产率：74％)。NMR(1H，360MHz，CDCl3)：1.06(t，J＝7.5Hz，3H)；1.96(txt，J＝8和7.5Hz，2H)；
2.23(qxd，J＝7.5和6Hz，2H)；2.34(t，J＝8Hz，2H)；2.69(t可分辨，
J＝7.5Hz，2H)；6.17(dxd，J＝15和10.5Hz，1H)；6.24(txd，J＝15和6Hz，1H)；
6.92(d可分辨，J＝10.5Hz，1H)δppmNMR(13C，90.5MHz，CDCl3)：207.9(s)；147.4(d)；134.9(s)；131.9(d)；125.9(d)；
38.6(t)；27.1(t)；26.5(t)；19.9(t)；13.0(q)δppmMS：150(M+，13)：135(2)，121(100)，107(2)，91(10)，79(25)，77(15)，65(5)，55(4)，
39(8)，27(4)．
2-(1’Z)-戊-1-烯基-环戊-2-烯酮
b.将215克(纯度为88％)的2-(E，2’E)-戊-2’-亚烯基-环戊酮滴入100×0.8cm的石英柱内，该柱子被加热到350度并用6升/小时的氮气流吹。这种加入是用注射器进行的，注入率为每小时12-15克。20度回收生成的产物。
用30毫升环己烷和真空浓缩冷凝液漂洗柱子，得7∶3的2-(1’Z)-戊-1’-烯基-环戊-2-烯酮和起始反应物的混合物。分馏残余物得192克含有60％的2-(1’Z)-戊-1’-烯基-环戊-2-烯酮和23％的起始反应物，以及一定量(12％)的两种它的构型异构体的混合物，即产率为73％。
以下步骤可以使用不必纯化的得到的混合物。如需要，用分馏或者柱色谱法纯化2-(1’Z)-戊-1’-烯基-环戊-2-烯酮。
在二氧化硅柱(Chromagel 35-70μ；57g)上的色谱法纯化的样品，以及环己烷/醚95∶5混合物的色谱数据如下：NMR(1H，360MHz，CDCl3)：0.94(t，J＝7.5Hz，3H)；1.47(qxt，J＝7.5和7.5Hz，2H)；
2.19(txd可分辨，J＝7.5和7Hz，2H)；2.40(m，2H)；2.67(m，2H)；
5.80(txd，J＝12和7Hz，1H)；6.04(d可分辨，J＝12Hz，1H)；7.53(t，J＝3Hz，
1H)δppmNMR(13C，90.5MHz，CDCl3)：208.9(s)；158.0(d)；141.1(s)；136.9(d)；117.6(d)；
33.9(t)；31.8(t)；26.9(t)；22.7(t)；13.9(q)δppmMS：150(M+，77)：135(34)，121(73)，117(17)，108(25)，91(54)，79(100)，77(62)，65(22)，
55(24)，39(32)，27(19).
实施例2
[2-(戊-(1’Z)-烯基)-3-氧代-1-环戊基]-丙二酸二甲酯
将37.5克(纯度为74％；0.25摩尔)的2-(1’Z)-戊-1’-烯基-环戊-2-烯酮在5-10摄氏度下(2小时)搅拌滴入到33克(0.25摩尔)的丙二酸二甲酯，80毫升甲醇以及溶于30％甲醇中的1.7克甲醇钠的混合物内。在经加入10毫升的醋酸和55摄氏度/200hPa真空浓缩对该混合物酸化处理之前，5-10摄氏度下保持搅拌4小时。浓缩的混合物用水和醚稀释。用水(2x)冲洗有机层，硫酸镁干燥，再用旋转蒸发仪浓缩，得73克原料。
经分馏，得32.2克所需的二醚，它的熔点为120-145度/0.5hPa(产率为45％)。
用二氧化硅柱(Chromagel 35-70μ；60g)上的色谱法分析样品；稀释剂：环己烷/醚9∶1到1∶1。其分析出的特点如下：NMR(1H，360MHz，CDCl3)：0.92(t，J＝7.5Hz，3H)；1.40(qxt，J＝7.5和7.5Hz，2H)；
1.76(m，1H)；2.00(m，2H)；2.28(m，2H)；2.45(m，1H)；2.63(m，1H)；3.10(dxd，
J＝11和10Hz，1H)；3.49(d，J＝7Hz，1H)；3.70(s，3H)；3.75(s，3H)；5.03(dxd
可分辨，J＝11和10Hz，1H)；5.75(txd，J＝11和7Hz，1H)δppmNMR(13C，90.5MHz，CDCl3)：215.7(s)；168.6(s)；168.3(s)；136.2(d)；124.1(d)；
54.1(d)；52.6(d)；52.5(q)；52.4(q)；43.3(d)；37.4(t)；29.9(t)；24.9(t)；22.8(t)；
13.9(q)δppmMS：282(M+，6)：264(1)，251(2)，233(1)，219(9)，205(1)，191(5)，177(3)，163(4)，151(95)，
150(100)，133(93)，121(46)，117(13)，109(28)，101(19)，93(37)，79(63)，67(27)，
59(37)，55(32)，41(30)，27(21)．
实施例3
2-(E，2’E)-丁-2’-亚烯基-环戊酮
a.将200毫升1M苛性钠滴入504克(6摩尔)的环戊酮内，约20摄氏度下搅拌之。经过加入苛性钠混合物变黄色。
然后将140克(2摩尔)丁烯醛，在5-10度下1.5小时内加入其中，混合物的颜色由黄变成浅褐色，同时在接下去的3小时中保持在20度下搅拌。用醚(3×300毫升)提取后，分离有机层，并使用1N盐酸冲洗结合后的醚提取物，用碳酸氢钠中和，用氯化钠饱和水溶液冲洗后，硫酸镁干燥之。
采用真空旋转蒸发仪蒸发，得562克浓缩物，然后蒸馏之，在熔点为56-73度/0.6hPa处得207克馏份。进一步用Widmer型柱蒸馏的沸点60-62度/0.6hPa的馏份，其中179克为要得到的环戊酮，其纯度为88％。(产率为58％)。
其分析结果如下：NMR(1H，360MHz，CDCl3)：1.89(d，J＝5Hz，3H)；1.96(txt，J＝8和7Hz，2H)；2.34(t，
J＝8Hz，2H)；2.68(t可分辨，J＝7Hz，2H)；6.20(m，2H)；6.90(d可
分辨，J＝8Hz，1H)δppmNMR(13C，90.5MHz，CDCl3)：207.8(s)；140.6(d)；134.7(s)；131.6(d)；128.3(d)；
38.6(t)；27.0(t)；19.9(t)；19.1(q)δppmMS：136(M+，29)：121(100)，107(3)，103(1)，91(12)，79(59)，74(1)，65(10)，55(4)，
51(10)，39(19)，27(10)
在次级化合物内，有2-(E，2’Z)-丁-2’-亚烯基-环戊酮，其分析结果如下：NMR(1H，360MHz，CDCl3)：1.90(d，J＝8Hz，3H)；1.96(m，2H)；2.36(t，J＝8Hz，2H)；
2.68(t可分辨，J＝6Hz，2H)；6.11(m，2H)；7.27(d可分辨，J＝12Hz，
1H)δppmNMR(13C，90.5MHz，CDCl3)：208.0(s)；137.1(d)；136.5(s)；126.0(d)；125.8(d)；
38.7(t)；26.9(t)；19.8(t)；14.1(q)δppmMS：136(M+，29)：121(100)，107(4)，103(1)，91(11)，79(45)，65(5)，51(3)，39(4)，27(1)以及2-(Z，2’E)-丁-2’-亚烯基-环戊酮：NMR(1H，360MHz，CDCl3)：1.85(d可分辨，J＝8Hz，3H)；1.90(txt，J＝8和
(8Hz，2H)；2.34(t，J＝8Hz，2H)；2.63(t，J＝8Hz，2H)；5.99(dxq，J＝8和J＝16Hz，
1H)；6.33(d，J＝12Hz，1H)；7.53(dxd可分辨，J＝8，12和16Hz，1H)
δppmNMR(13C，90.5MHz，CDCl3)：207.8(s)；139.0(d)；136.3(d)；132.4(s)；128.0(d)；
40.6(t)；31.8(t)；20.5(t)；18.6(q)δppmMS：136(M+，19)：121(100)，107(3)，103(1)，91(10)，79(29)，65(4)，51(3)，39(3)，27(1)
b. 2-(1’Z)-丁-1’-烯基-环戊-2-烯酮
将85克(纯度为88％)的2-(E，2’E)-丁-2’-亚烯基-环戊酮导入一石英柱内，其长为100cm，直径为0.8cm，加热到350度，并用每小时6升的氮气流灌吹。
导入率为每小时12-15克。20度下回收产物。其缩合物代表7∶3的2-(1’Z)-丁-1’-烯基-环戊-2-烯酮和起始产物的混合物。
用30毫升环己烷漂洗所述的石英柱，真空浓缩缩合物。在Widmer柱上反复蒸馏，得到58克所需的纯度为68％的酮，B.p.84-86度/4hPa。
蒸馏纯化该产物。
分析得到的产物，其特征如下：NMR(1H，360MHz，CDCl3)：1.05(t，J＝7.5Hz，3H)；2.23(qxd可分辨，J＝7.5和
7Hz，2H)；2.41(m，2H)；2.68(m，2H)；5.78(txd，J＝12和5Hz，1H)；6.00(d
可分辨，J＝12Hz，1H)；7.52(t，J＝3Hz，1H)δppmNMR(13C，90.5MHz，CDCl3)：209.0(s)；158.2(d)；141.0(s)；138.6(d)；117.0(d)；
33.9(t)；26.9(t)；23.0(t)；13.9(q)δppmMS：136(M+，99)，121(74)，117(15)，107(23)，103(10)，91(54)，79(100)，77(70)，74(3)，
65(27)，55(18)，51(23)，39(44)，27(19).
实施例4
[2-丁-(1’Z)-烯基)-3-氧代-1-环戊]-丙二酸二甲酯
在温度为5-10度，搅拌下，75分钟内，将32克(0.24摩尔)2-(1’Z)-丁-1’-烯基-环戊-2-烯酮(纯度71％)滴入31克(0.24摩尔)的溶于80毫升的丙二酸二甲酯甲醇溶液和30％甲醇内的1.7克甲醇钠的混合物中。5-10度下连续搅拌4小时。
在温度为55度/200hPa时，采用旋转蒸发器浓缩前，经加入10毫升醋酸酸化反应混合物。
用水和醚来稀释得到浓缩物，然后用水(2x)冲洗有机层，硫酸镁干燥，浓缩得68克产物。
蒸馏该产物，于B.p.130度/0.5hPa处得到所需的丙二酸酯。
用再蒸馏来纯化该样品。其分析后的特征如下：NMR(1H，360MHz，CDCl3)：0.99(t，J＝7.5Hz，3H)；1.75(m，1H)；2.05(m，2H)；2.27(m，
2H)；2.43(m，1H)；2.63(m，1H)；3.09(dxd，J＝11和10Hz，1H)；3.49(d，J＝7Hz，
1H)；3.70(s，3H)；3.75(s，3H)；4.99(dxd可分辨，J＝11和10Hz，1H)；
5.73(txd，J＝11和7Hz，1H)δppmNMR(13C，90.5MHz，CDCl3)：215.7(s)；168.6(s)；168.3(s)；137.8(d)；123.5(d)；
54.2(d)；52.6(d)；52.5(q)；52.4(q)；43.2(d)；37.4(t)；25.0(t)；21.1(t)；14.2(q)
δppmMS：268(M+，3)：237(1)，219(2)，205(10)，193(2)，187(2)，177(5)，163(3)，149(5)，
137(100)，136(78)，133(46)，121(17)，107(8)，101(9)，93(20)，79(20)，69(10)，59(16)，
55(8)，41(5)，29(4).
实施例5
按照前述的实施例所示的步骤，不同的是用己-2-烯醛与环戊酮反应，得到2-(E，2’E)-己-2’-亚烯基-环戊酮，其特征如下：NMR(1H，360MHz，CDCl3)：0.93(t，J＝7.5Hz，3H)；1.46(qxt，J＝7.5和7.5Hz，2H)；
1.96(txt，J＝8和8Hz，2H)；2.18(txd，J＝7.5和7Hz)；2.34(t，J＝8Hz)；2.68(t可
分辨，J＝8Hz，2H)；6.18(m，2H)；6.90(d可分辨，J＝8Hz，1H)δppmNMR(13C，90.5MHz，CDCl3)：207.9(s)；145.9(d)；134.8(s)；131.9(d)；127.0(d)；38.6(t)；
35.5(t)；27.0(t)；22.1(t)；19.9(t)；13.7(q)δppmMS：164(M+，10)：149(1)，135(3)，121(100)，107(3)，91(13)，79(19)，77(21)，65(7)，55(5)，
51(5)，39(12)，27(11)由此得到的化合物用实施例3.b所示的方法处理，得到2-(1’Z)-己-乙基-环戊-2-烯酮：NMR(1H，360MHz，CDCl3)：0.91(t，J＝7.5Hz，3H)；1.35(m，2H)；1.42(m，2H)；2.23(txd
可分辨，J＝7.5和7Hz，2H)；2.43(m，2H)；2.68(m，2H)；5.81(txd，J＝12和
7Hz，1H)；6.03(d可分辨，J＝12Hz，1H)；7.53(t，J＝3Hz，1H)δppmNMR(13C，90.5MHz，CDCl3)：209.0(s)；158.0(d)；141.1(s)；137.2(d)；117.4(d)；33.9(t)；
31.6(t)；29.4(t)；26.9(t)；22.4(t)；13.9(q)δppmMS：164(M+，60)：149(9)，135(42)，121(68)，117(15)，108(32)，96(34)，91(59)，79(100)，
77(65)，65(24)，55(19)，39(40)，27(28)
最后，按照实施例4，将这一化合物转化成[2-己-(1’Z)-烯基)-3-氧代-1-环戊]-丙二酸二甲酯，它的NMR谱如下：NMR(1H，360MHz，CDCl3)：0.90(t，J＝7.5Hz，3H)；1.34(m，4H)；1.75(m，1H)；2.03(m，
2H)；2.27(m，2H)；2.44(m，1H)；2.64(m，1H)；3.10(dxd，J＝11 and 10Hz，1H)
δppm
Claims (6)
1.制备具有如下通式的不饱和环脂族酮(unsaturated cycloaliphaticketones)的方法：其中，在它的1和3，或者2和4位碳上有两个如虚线所示的共轭双键，其中R表示C1到C3的烷基，其特征在于在碱性反应剂的存在下，把通式(II)的醛加入环戊酮其中，双键有(E)的构型，而R与上述限定相同，得到一种通式为(Ia)E，E的二烯环戊酮(diene cyclopentanone)：
以及，选择性的在于加热处理形成的环戊酮，生成通式(Ib)Z的环戊烯酮(cyclopentenone)
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于对通式为(Ia)E，E的二烯环戊酮的加热处理在温度为200至450摄氏度之间进行。
3.如权利要求1所述的通式为(Ia)和(Ib)的化合物，选自：
2-(1’Z)-丁-1’-烯基-环戊-2-烯酮，
2-(E，2’E)-己-2’-亚烯基-环戊酮，
2-(E，2’E)-戊-2’-亚烯基-环戊酮，和
2-(1’Z)-戊-1’-烯基-环戊-2-烯酮。
4.如权利要求1所述的通式(Ib)的环戊烯酮，在制备通式(III)的羧酸二酯中作为起始物的应用，其中R表示C1至C3的烷基，R1为低级烷基，其特征在于所述的环戊烯酮(Ib)Z被用做同丙二酸二烷基酯的加成反应。
5.如权利要求4所述的通式(III)的化合物。
6.如权利要求5所述的包括：
[2-(戊-(1’Z)-烯基)-3-氧代-1-环戊]-丙二酸二甲酯，
[2-(丁-(1’Z)-烯基)-3-氧代-1-环戊]-丙二酸二甲酯，和
[2-(己-(1’Z)-烯基)-3-氧代-1-环戊]-丙二酸二甲酯。
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| CN 96190608 CN1155880A (zh) | 1995-06-08 | 1996-05-28 | 制备不饱和环脂族酮的方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN105001130A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-10-28 | 张琳苹 | 一种3-芳基-2-环戊烯-1-酮化合物的合成方法 |
-
1996
- 1996-05-28 CN CN 96190608 patent/CN1155880A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN105001130A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-10-28 | 张琳苹 | 一种3-芳基-2-环戊烯-1-酮化合物的合成方法 |
| CN105001130B (zh) * | 2015-07-07 | 2016-10-05 | 青岛大学附属医院 | 一种3-芳基-2-环戊烯-1-酮化合物的合成方法 |
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