CN1188469A - 3,4－二羟基－3－环丁烯－1,2－二酮的制造方法 - Google Patents

3,4－二羟基－3－环丁烯－1,2－二酮的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及通式(Ⅱ)表示的3,4－二羟基－3－环丁烯－1,2－二酮的制造方法,其特征在于将通式(Ⅰ)表示的3－烷氧基－2,2,4,4－四卤代环丁酮衍生物水解制得(式中,R1表示烷基,R2、R3及X可相同或不相同,表示卤素)。

Description

3，4-二羟基-3-环丁烯-1，2-二酮的制造方法
本发明涉及3，4-二羟基-3-环丁烯-1，2-二酮的制造方法。
3，4-二羟基-3-环丁烯-1，2-二酮(惯用名方形酸(squaricacid))，作为医药品、或电子照相感光体、追记型光盘用记录材料、光增感剂等功能性材料的原料，是极有用的(Chem，Rev.，93，449(1993)；特开平4-106400，特开平2-306247；特开平2-48665；特开平5-5005；特开平5-96173等〕。
到现在为止，有关3，4-二羟基-3-环丁烯-1，2-二酮已知有许多制造方法。然而这些方法存在许多问题，如流程长、原料合成困难，反应条件严格、收率低、制造时需要特殊的设备。例如已知有①将三烯酮作为原料的方法(B.Jackson等、EP442431等)、②将4-羟基-3-环丁烯-1，2-二酮作为原料的方法〔D.Bellus等，Helv.Chim.Acta，61，1784(1978)〕、③将四烷氧基乙烯作为原料的方法〔D.Bellus.J.Org.Chem.，44，1208(1979)〕、④将二烷氧基乙炔作为原料的方法〔M.A.Pericas，Tetrahedron Letter，4437(1977)〕、⑤将四卤乙烯作为原料的方法〔J.Amer，.Chem.Soc.，81，3480(1950)等〕、⑥将六氯丁二烯作为原料的方法(P.Hagenberg等，Ger.Offen.15 68291等)、⑦将一氧化碳作为原料的方法〔G.Silvest ri等，Electrochim.Acta，23，413(1978)〕等。然而，方法①的问题是以三烯酮为原料制造二烯酮时的副产品多因而难以确保大量的原料，方法②的问题是获得原料的方法是生产率低的固体培养法或流程长的合成法，方法③的问题是原料合成困难而且收率低，方法④的问题是原料合成困难，方法⑤的问题是原料合成困难而且流程长，方法⑥的问题是收率低，方法⑦的问题是制造时需要特殊设备。
本发明涉及用以下通式(II)表示的3，4-二羟基-3-环丁烯-1，2-二酮的制造方法，
Figure A9719033100051
其特征在于通式将通式(I)表示的3-烷氧基-2，2，4，4-四卤代环丁酮衍生物水解而制得，
Figure A9719033100052
(式中，R1表示烷基，R2、R3及X可相同或不同，表示卤素)。
本发明还涉及通式(I)表示的3-烷氧基-2，2，4，4-四卤代环丁酮衍生物的制造方法，
(式中，R1、R2、R3及X的定义与上述相同)，其特征在于，在卤化剂存在下对通式(III)表示的3-烷氧基-2，2-二卤代环丁酮衍生物进行处理，
Figure A9719033100054
(式中，R1、R2及R3的定义与上述相同)。
此外，按照本发明，可提供通式(I)表示的3-烷氧基-2，2，4，4-四卤代环丁酮衍生物，
(式中，R1、R2、R3及X的定义与上述相同)。
以下，将通式(I)～通式(III)表示的化合物各自称为化合物(I)～化合物(III)。
通式(I)及通式(II)中各基的定义，作为烷基可列举直链或支链的碳原子数为1～18的、例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、2-戊基、3-戊基、己基、庚基、辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、十二烷基、十五烷基、十八烷基等。卤素是指氟、氯、溴、碘各原子。
以下详细说明本发明。
化合物(II)可按以下反应工序制得。
(式中，R1、R2、R3及X的定义与上述相同)。
工序1
原料化合物(III)(3-烷氧基-2，2-二卤代环丁酮衍生物)，可用公知的方法(J.0rg.Chem.，32，3703，(1967)；Helv，Chim.Acta，61，1784(1978)〕或按照该方法，于三乙胺存在下使烷基乙烯基醚和二卤代乙酰氯进行反应，然后水解即可很容易地制得。
化合物(I)(3-烷氧基-2，2，4，4-四卤代环丁酮衍生物)，可以通过将化合物(III)根据需要于2～5当量，优选2～3当量的碱性化合物或催化剂量～3当量的磷化合物或它们的混合物存在下，反应时在惰性溶剂中，用2～5当量，优选2～3当量的卤化剂处理即可制得。作为卤化剂，可例示氯、溴、碘、五氯化磷、硫酰氯、N-溴代琥珀酰亚胺、N-氯代琥珀酰亚胺等。作为碱性化合物，可例示吡啶、三乙胺、喹啉等有机碱化合物，氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠等无机碱化合物，醋酸钠、醋酸钾等碱性有机酸盐类，或它们的混合物等。作为磷化物，可例示三溴化磷、三氯化磷等。作为反应中的惰性溶剂，可例示二乙醚、二异丙醚、四氢呋喃、1，4-二噁烷、叔丁基甲基醚等醚类，氯仿、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷等卤代烃类，甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等醇类，苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、水、或它们的混合溶剂等。反应是在室温～100℃之间的温度进行，在10分钟～3小时内结束。
工序2
化合物(II)(3，4-二羟基-3-环丁烯-1，2-二酮)，通过将化合物(I)在溶剂中或无溶剂中与酸性水溶液一起加热即可制得。作为溶剂，可例示二乙醚、二异丙醚、四氢呋喃、1，4-二噁烷、叔丁基甲基醚等醚类，氯仿、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷等卤代烃类，甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等醇类，苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类，N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、醋酸或它们的混合溶剂等。作为酸性水溶液，可例示硫酸水溶液、氯化氢水溶液、醋酸水溶液、硝酸水溶液、磷酸水溶液、三氟乙酸水溶液，或它们的混合物等。酸性水溶液浓度为1～90重量％，优选20～60重量％。反应是在80～1 20℃，优选90～110℃之间的温度下进行，在1～48小时内结束。
上述制造方法中的中间体及目的化合物，可以用有机合成化学中常用的精制法，例如蒸馏、过滤、萃取、洗涤、干燥、浓缩、重结晶、各种色谱法等进行分离精制。此外，在中间体中，也可以不经过分离或精制而直接供给以后的反应。
化合物(I)及化合物(II)，往往以与水或各种溶剂的加成物的形式存在，而这些加成物也包括在本发明之中。
以下说明本发明的实施例，但本发明并不受这些实施例的限定。
实施例1
2，2-二溴-4，4-二氯-3-异丁氧基环丁酮的合成
将2，2-二氯-3-异丁氧基环丁酮262.4g溶解在1升叔丁基甲基醚中，于冰水冷却下，向上述溶液中添加溴507.4g和吡啶250.6g，在44℃反应1小时。将反应液用10重量％硫代硫酸钠水溶液400g洗涤，除去水相。将溶剂减压浓缩后，通过蒸馏残渣，即可获得2，2-二溴-4，4-二氯-3-异丁氧基环丁酮360g〔反应收率96.9％(气相色谱)、分离收率79％〕。
元素分析值      H      C
    计算值(％)  2.73    26.05
    实测值(％)  2.78    26.05
沸点：98～99℃/0.7～0.8 mmHg
实施例2
3，4-二羟基-3-环丁烯-1，2-二酮的合成
将实施例1制得的2，2-二溴-4，4-二氯-3-异丁氧基环丁酮2g、33重量％硫酸水溶液3g以及丙醇4ml的混合物进行22小时回流。将大部分丙醇馏除，反应液冷却至室温后，过滤析出物即获得3，4-二羟基-3-环丁烯-1，2-二酮0.47g(收率76％)。1H-NMR(DMSO-d6)  ：δ13.7ppm13C-NMR(DMSO-d6) ：δ189.9ppm
实施例3
2，2-二溴-4，4-二氯-3-乙氧基环丁酮的合成
将2，2-二氯-3-乙氧基环丁酮10g及20％醋酸钠水溶液27.1g加到叔丁基甲基醚83ml中，于10℃再向其中添加溴21.1g及吡啶5.22g，44℃下反应1小时。除去水相后，将有机相用10重量％硫代硫酸钠水溶液16ml及饱和食盐水8ml洗涤，再次除去水相。将溶剂减压浓缩后，蒸馏残渣，从而获得2，2-二溴-4，4-二氯-3-乙氧基环丁酮〔反应收率98.3％(气相色谱)、分离收率68.6％〕。
元素分析值：    H       C
    计算值(％)  1.77    21.14
    实测值(％)  1.79    20.97
沸点：79 ℃/0.5mmHg
实施例4
2，2-二溴-4，4-二氯-3-丙氧基环丁酮的合成
除了代替2，2-二氯-3-乙氧基环丁酮10g改用2，2-二氯-3-丙氧基环丁酮10.83g外，其它均与实施例3相同，制得2，2-二溴-4，4-二氯-3-丙氧基环丁酮〔反应收率90.9％(气相色谱)，分离收率67.8％〕。
元素分析值：    H      C
    计算值(％)  2.27    23.69
    实测值(％)  2.36    23.84
沸点：101℃/1.2mmHg
实施例5
2，2-二溴-4，4-二氯-3-十八烷基
羟基环丁酮的合成
将2，2-二氯-3-十八烷基羟基环丁酮22.3g及20％醋酸钠水溶液27.1g加到叔丁基甲基醚83ml中，10℃下向其中添加溴21.1g及吡啶5.22g，在40～50℃使其反应1小时，反应结束后冷却至室温，用饱和食盐水15ml及10重量％硫代硫酸钠水溶液24ml洗涤，除去水相。其后，减压馏除溶剂，从而获得2，2-二溴-4，4-二氯-3-十八烷基羟基环丁酮28.3g(收率91.2％)。
1H-NMR(CDCl3)：δ(ppm) 0.88 (3H，t，J＝7Hz)，1.3-1.48(30H，m)，1.77(2H，sextet，J＝7Hz)，3.83  3.93(2H，m)，4.66(1H，s)
13C-NMR(CDCl3)：δ(ppm)14.1，22.7，25.9，29.3-29.7，31.9，57.0，73.1，82.9，90.1，184.4
实施例6
3，4-二羟基-3-环丁烯-1，2-二酮的合成
将实施例3制得的2，2-二溴-4，4-二氯-3-乙氧基环丁酮20g、33重量％硫酸水溶液32.5g以及异丙醇43.3ml的混合物回流6小时。通过常压加热馏除挥发成分，将反应液冷却至10℃后，过滤析出物，从而获得3，4-二羟基-3-环丁烯-1，2-二酮5.18g(收率76.7％)。
实施例7
3，4-二羟基-3-环丁烯-1，2-二酮的合成
将实施例4制得的2，2-二溴-4，4-二氯-3-丙氧基环丁酮20g、33重量％硫酸水溶液31.2g以及异丙醇41.6ml的混合物回流6小时。通过常压加热馏除挥发成分，将反应液冷却至10℃后，过滤析出物，从而获得3，4-二羟基-3-环丁烯-1，2-二酮4.93g(收率76.1％)
实施例8
3，4-二羟基-3-环丁烯-1，2-二酮的合成
将2，2-二氯-3-十八烷基羟基环丁酮137.5g以及20％醋酸钠水溶液156.9g加到叔丁基甲基醚200ml中，在10～20℃下向其中添加溴122.3g及吡啶30.26g，44℃下反应1小时。除去水相后，将有机相用10％硫代硫酸钠水溶液90ml及饱和食盐水45ml洗涤，再次除去水相。通过减压浓缩馏除叔丁基甲基醚后，添加33重量％硫酸水溶液157.8g及异丙醇600ml，回流6小时。通过常压加热馏除挥发成分后，加入氯仿800ml，过滤析出物，从而获得3，4-二羟基-3-环丁烯-1，2-二酮22.05g(收率57.3％)。
按照本发明，可提供一种由容易获得的原料，使用广泛采用的合成设备，工序较少而且平稳的条件下，以良好的收率制得3，4-二羟基-3-环丁烯-1，2-二酮的方法。

Claims (4)

1.用通式(II)表示的3，4-二羟基-3-环丁烯-1，2-二酮的制造方法，
其特征在于将通式(I)表示的3-烷氧基-2，2，4，4-四卤代环丁酮衍生物水解而制得，
Figure A9719033100022
式中，R1表示烷基R2、R3及X可相同或不同，表示卤素。
2.通式(I)表示的3-烷氧基-2，2，4，4-四卤代环丁酮衍生物的制造方法，
Figure A9719033100023
式中，R1、R2、R3及X的定义与上述相同，
其特征在于，有卤化剂存在下对通式(III)表示的3-烷氧基-2，2-二卤代环丁酮衍生物进行处理，
式中，R1、R2及R3的定义与上述相同。
3.用通式(II)表示的3，4-二羟基-3-环丁烯-1，2-二酮的制造方法，
Figure A9719033100031
其特征在于，有卤化剂存在下对通式(III)表示的3-烷氧基-2，2-二卤代环丁酮衍生物进行处理，
式中，R1、R2及R3的定义与上述相同，
从而获得通式(I)表示的3-烷氧基-2，2，4，4-四卤代环丁酮衍生物，
Figure A9719033100033
式中，R1、R2、R3及X的定义与上述相同，
然后在不分离该衍生物的情况下进行水解。
4.通式(I)表示的3-烷氧基-2，2，4，4-四卤代环丁酮衍生物
Figure A9719033100034
式中，R1、R2、R3及X的定义与上述相同。
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