CN1948264A - 一种α－酰基取代α,β－不饱和酯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种α－酰基取代α，β－不饱和酯的合成方法，所述的方法为酰基取代的乙酸酯和醛类在氨基酸的催化作用下，于离子液体中反应，反应结束，分离纯化即得所述的α－酰基取代α，β－不饱和酯，本发明使用氨基酸作催化剂，安全、无毒、易得；使用离子液体为反应介质，不易挥发，不易燃易爆安全性好，且对有机物和无机物均有良好的溶解性，还易回收使用；反应在均相条件下进行，便于操作和处理，产物收率高，且对环境污染小，适合于一定规模的工业化生产，是一条绿色洁净的合成路线。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种α-酰基取代α，β-不饱和酯的合成方法。
(二)背景技术
α-酰基取代α，β-不饱和酯是一类重要的功能性有机合成中间体，如式(V)所示。该反应底物可以作为Diels-Alder反应的亲双烯体，Hetero Diels-Alder反应的双烯体，Michael加成反应的接受体。由于式中所示酰基和羧基碳氧键的存在，Lewis酸易与酰基和羧基碳氧键形成双齿型配位，有利于反应面的控制。反应结束后，酰基和羧基又易被脱去，也可以根据其化学特性进行官能团的变换反应，合成功能性手性化合物。如在手性催化剂催化下与环戊二烯的衍生物反应生成的中间体可全合成赤霉酸；与烯基醚反应生成的中间体可全合成具有生物活性的抗凝血剂；与亚甲基亲核试剂作用可合成许多天然产物和生物活性物质的中间体二氢呋喃的衍生物等。因此，α-酰基取代-α，β-不饱和酯具有较高的应用价值。
以α-乙酰基-β-苯基丙烯酸乙酯的合成为例，目前，其合成工艺路线主要有以下几种。方法一：以聚乙二醇和碳酸钾为催化剂，在90℃，苯甲醛与乙酰乙酸乙酯发生Knoevenagel反应。方法二：以哌啶为催化剂，25℃进行反应。方法三：在回流温度下，苯甲醛与乙酰乙酸乙酯进行缩合。近年来，我们正在致力于洁净生产合成技术的研究，α-酰基取代-α，β-不饱和酯的合成作为我们的一个研究内容，在上述已经报道的方法中，难以达到环境友好的要求，存在环境污染的缺点。
(三)发明内容
本发明目的在于提供一种α-酰基取代的α，β-不饱和酯的洁净生产合成技术，使用氨基酸绿色催化剂和离子液体作反应介质，合成α-酰基取代的α，β-不饱和酯的方法，该方法操作简便、条件温和、收率高、环境友好。
本发明采用的技术方案如下：
一种如式(I)所示的α-酰基取代α，β-不饱和酯的制备方法，其特征在于所述的方法为如式(II)所示的酰基取代的乙酸酯和如式(III)所示的醛类在氨基酸催化剂的作用下，于离子液体中反应5～24h，反应结束，分离纯化即得所述的α-酰基取代α，β-不饱和酯。
其中，R1，R2，R3各自独立为氢原子、C1～C18的烷基、芳基、或杂环取代基，所述的杂环取代基为含N、O、或S的杂环取代基。所述的离子液体如式(IV)所示：
其中，R为C1～C18的烷基，L为下列之一：BF4、PF6、OAC、CF3SO3、N(SO2CF3)2。
反应中所述的醛类与酰基取代的乙酸酯的物质的量比为1∶1～3，所述的氨基酸催化剂的用量为醛类的物质的量的0.1～0.5倍，所述的离子液体的用量为每摩尔醛用50～200毫升。
进一步，反应所述的离子液体为3-甲基咪唑四氟硼酸盐或1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，优选为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
作为催化剂的氨基酸可为自然界存在的任一种氨基酸，如脯氨酸、甘氨酸、苏氨酸、懒氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸等，其中更优选甘氨酸。
反应进行5～24小时基本可反应完毕，待反应完成后用饱和氯化铵中止反应，进行反应后处理。
具体的，以所述的α-酰基取代α，β-不饱和酯为α-乙酰基-β-苯基丙烯酸乙酯为例，所述的制备方法为乙酰乙酸乙酯与苯甲醛在氨基酸的催化作用下，于离子液体中反应5～24h，用饱和氯化铵溶液中止反应，乙酸乙酯萃取，分出有机层，分离纯化即得产物，所述的乙酰乙酸乙酯∶苯甲醛∶氨基酸的物质的量比为1～3∶1∶0.1～0.5，所述的离子液体的用量为每摩尔醛用50～200毫升。
本发明与现有技术相比，其优势体现在：使用氨基酸作催化剂，安全、无毒、易得；使用离子液体为反应介质，不易挥发，不易燃易爆安全性好，且对有机物和无机物均有良好的溶解性，还易回收使用；反应在均相条件下进行，便于操作和处理，产物收率高，且对环境污染小，适合于一定规模的工业化生产，成为一条绿色洁净的合成路线。
(四)具体实施方式：
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1α-乙酰基-β-苯基丙烯酸乙酯的合成
在100mL单口圆底烧瓶中依次加入乙酰乙酸乙酯(13g，0.10mol)、苯甲醛(10.6g，0.1mol)，脯氨酸(10mmol)及1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体10ml，在室温下搅拌反应12h，用饱和氯化铵溶液中止反应，乙酸乙酯萃取，分出有机层，分离纯化即得产物18.5克，收率85％。水层用二氯甲烷萃取，蒸发溶剂得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，离子液体回收使用。
实施例2α-乙酰基-β-苯基丙烯酸乙酯的合成
在100mL单口圆底烧瓶中依次加入乙酰乙酸乙酯(13g，0.10mol)、苯甲醛(10.6g，0.1mol)，甘氨酸(10mmol)及1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体10ml，在室温下搅拌反应10h，用饱和氯化铵溶液中止反应，乙酸乙酯萃取，分出有机层，分离纯化即得产物20.1克，收率92.2％。水层用二氯甲烷萃取，蒸发溶剂得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，离子液体回收使用。
实施例3α-乙酰基-β-苯基丙烯酸乙酯的合成
在100mL单口圆底烧瓶中依次加入乙酰乙酸乙酯(13g，0.10mol)、苯甲醛(10.6g，0.1mol)，苏氨酸(10mmol)及1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体10ml，在室温下搅拌反应14h，用饱和氯化铵溶液中止反应，乙酸乙酯萃取，分出有机层，分离纯化即得产物19.2克，收率88％。水层用二氯甲烷萃取，蒸发溶剂得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，离子液体回收使用。
实施例4α-乙酰基-β-苯基丙烯酸乙酯的合成
在100mL单口圆底烧瓶中依次加入乙酰乙酸乙酯(13g，0.10mol)、苯甲醛(10.6g，0.1mol)，懒氨酸(10mmol)及1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体10ml，在室温下搅拌反应10h，用饱和氯化铵溶液中止反应，乙酸乙酯萃取，分出有机层，分离纯化即得产物18.7克，收率85.8％。水层用二氯甲烷萃取，蒸发溶剂得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，离子液体回收使用。
实施例5α-乙酰基-β-苯基丙烯酸乙酯的合成
在100mL单口圆底烧瓶中依次加入乙酰乙酸乙酯(13g，0.10mol)、苯甲醛(10.6g，0.1mol)，谷氨酸(10mmol)及1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体10ml，在室温下搅拌反应12h，用饱和氯化铵溶液中止反应，乙酸乙酯萃取，分出有机层，分离纯化即得产物17.5克，收率80.3％。水层用二氯甲烷萃取，蒸发溶剂得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，离子液体回收使用。
实施例6α-乙酰基-β-苯基丙烯酸乙酯的合成
在100mL单口圆底烧瓶中依次加入乙酰乙酸乙酯(13g，0.10mol)、苯甲醛(10.6g，0.1mol)，半胱氨酸(10mmol)及1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体10ml，在室温下搅拌反应36h，用饱和氯化铵溶液中止反应，乙酸乙酯萃取，分出有机层，分离纯化即得产物18.0克，收率82.6％。水层用二氯甲烷萃取，蒸发溶剂得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，离子液体回收使用。
实施例7α-乙酰基-β-对硝基苯基丙烯酸乙酯的合成
在100mL单口圆底烧瓶中依次加入乙酰乙酸乙酯(13g，0.10mol)、对硝基苯甲醛(15.1g，0.1mol)，脯氨酸(10mmol)及1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体10ml，在室温下搅拌反应24h，用饱和氯化铵溶液中止反应，乙酸乙酯萃取，分出有机层，分离纯化即得产物21.7克，收率82.5％。水层用二氯甲烷萃取，蒸发溶剂得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，离子液体回收使用。
实施例8α-乙酰基-丁烯酸乙酯的合成
在100mL单口圆底烧瓶中依次加入乙酰乙酸乙酯(13g，0.10mol)、甲醛(4.4g，0.1mol)，甘氨酸(10mmol)及1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体10ml，在室温下搅拌反应6h，用饱和氯化铵溶液中止反应，乙酸乙酯萃取，分出有机层，分离纯化即得产物14.2克，收率91％。水层用二氯甲烷萃取，蒸发溶剂得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，离子液体回收使用。
实施例9α-乙酰基-β-呋喃丙烯酸乙酯的合成
在100mL单口圆底烧瓶中依次加入乙酰乙酸乙酯(13g，0.10mol)、糠醛(7.6g，0.1mol)，蛋氨酸(10mmol)及1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体10ml，在室温下搅拌反应12h，用饱和氯化铵溶液中止反应，乙酸乙酯萃取，分出有机层，分离纯化即得产物18.1克，收率87％。水层用二氯甲烷萃取，蒸发溶剂得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，离子液体回收使用。
实施例10α-乙酰基-β-苯基丙烯酸乙酯的合成
在100mL单口圆底烧瓶中依次加入乙酰乙酸乙酯(26g，0.20mol)、苯甲醛(10.6g，0.1mol)，脯氨酸(20mmol)及1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体10ml，在室温下搅拌反应12h，用饱和氯化铵溶液中止反应，乙酸乙酯萃取，分出有机层，分离纯化即得产物18.9克，收率87％。水层用二氯甲烷萃取，蒸发溶剂得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，离子液体回收使用。
实施例11α-乙酰基-β-苯基丙烯酸乙酯的合成
在100mL单口圆底烧瓶中依次加入乙酰乙酸乙酯(39g，0.30mol)、苯甲醛(10.6g，0.1mol)，甘氨酸(20mmol)及1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体15ml，在室温下搅拌反应10h，用饱和氯化铵溶液中止反应，乙酸乙酯萃取，分出有机层，分离纯化即得产物20.1克，收率92.2％。水层用二氯甲烷萃取，蒸发溶剂得1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，离子液体回收使用。
实施例12α-苯甲酰基-β-苯基丙烯酸乙酯的合成
在100mL单口圆底烧瓶中依次加入苯甲酰乙酸乙酯(57.6g，0.30mol)、苯甲醛(10.6g，0.1mol)，甘氨酸(20mmol)及1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体15ml，在室温下搅拌反应10h，用饱和氯化铵溶液中止反应，乙酸乙酯萃取，分出有机层，分离纯化即得产物84.0克，收率91％。水层用二氯甲烷萃取，蒸发溶剂得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，离子液体回收使用。
实施例13α-(α’-呋喃甲酰基)-β-苯基丙烯酸乙酯的合成
在100mL单口圆底烧瓶中依次加入α-呋喃甲酰乙酸乙酯(54.6g，0.30mol)、苯甲醛(10.6g，0.1mol)，苏氨酸(20mmol)及1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体15ml，在室温下搅拌反应10h，用饱和氯化铵溶液中止反应，乙酸乙酯萃取，分出有机层，分离纯化即得产物72.1克，收率89％。水层用二氯甲烷萃取，蒸发溶剂得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，离子液体回收使用。
实施例14α-乙酰基-β-苯基丙烯酸乙酯的合成
在100mL单口圆底烧瓶中依次加入乙酰乙酸乙酯(26g，0.20mol)、苯甲醛(10.6g，0.1mol)，脯氨酸(20mmol)及1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体10ml，在室温下搅拌反应12h，用饱和氯化铵溶液中止反应，乙酸乙酯萃取，分出上层，分离纯化即的产物17.9克，收率82.1％。下层用水洗三次，减压蒸发溶剂得1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体，离子液体回收使用。
Claims (8)
1.一种如式(I)所示的α-酰基取代α，β-不饱和酯的制备方法，其特征在于所述的方法为如式(II)所示的酰基取代的乙酸酯和如式(III)所示的醛类在氨基酸催化剂的作用下，于离子液体中反应5～24小时，反应结束，分离纯化即得所述的α-酰基取代α，β-不饱和酯，
其中，R1，R2，R3各自独立为氢原子、C1～C18的烷基、芳基、或杂环取代基，所述的杂环取代基为含N、O、或S的杂环取代基，所述的离子液体如式(IV)所示：
其中，R为H或C1～C18的烷基，L为下列之一：BF4、PF6、OAC、CF3SO3、N(SO2CF3)2。
2.如权利要求1所述的α-酰基取代α，β-不饱和酯的制备方法，其特征在于所述的醛类与酰基取代的乙酸酯的物质的量比为1∶1～3。
3.如权利要求2所述的α-酰基取代α，β-不饱和酯的制备方法，其特征在于所述的氨基酸催化剂的用量为醛类的物质的量的0.1～0.5倍。
4.如权利要求2所述的α-酰基取代α，β-不饱和酯的制备方法，其特征在于所述的离子液体的用量为每摩尔醛用50～200毫升。
5.如权利要求1所述的α-酰基取代α，β-不饱和酯的制备方法，其特征在于所述的离子液体为3-甲基咪唑四氟硼酸盐或1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
6.如权利要求5所述的α-酰基取代α，β-不饱和酯的制备方法，其特征在于所述的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
7.如权利要求1～6之一所述的α-酰基取代α，β-不饱和酯的制备方法，其特征在于所述的氨基酸为下列之一：脯氨酸、甘氨酸、苏氨酸、懒氨酸、谷氨酸、半胱氨酸或蛋氨酸。
8.如权利要求1所述的α-酰基取代α，β-不饱和酯的制备方法，其特征在于所述的α-酰基取代α，β-不饱和酯为α-乙酰基-β-苯基丙烯酸乙酯，所述的制备方法为乙酰乙酸乙酯与苯甲醛在氨基酸的催化作用下，于离子液体中反应5～24h，用饱和氯化铵溶液中止反应，乙酸乙酯萃取，分出有机层，分离纯化即得产物，所述的乙酰乙酸乙酯∶苯甲醛∶氨基酸的物质的量比为1～3∶1∶0.1～0.5，所述的离子液体的用量为每摩尔醛用50～200毫升。
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