專利名稱：一種簡單、高效合成4-氧代羧酸或5-氧代羧酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成4-氧代羧酸或5-氧代羧酸的方法。
技術(shù)背景氧代羧酸具有如式1的結(jié)構(gòu)式，其中R是一個烷基含有1到9個碳原子，X 是1或2。這類氧代羧酸是潛在的香料并且是合成類固醇的中間體，英國專利 GBP1053600對此進行了一系列的研究。英國專利GBP1081234還提出了該類氧 代羧酸也可作為表面活性劑。式l 式2文獻己有報道較多方法用于制備氧代羧酸，如水解炔酯得到相應(yīng)的氧代羧酸， 另外如以臭氧03或三氧化鉻Cr03氧化ct， P-不飽和酮或相應(yīng)的醇酸以制備氧代羧 酸，參照專利JP68/22575， USP4126748， USP2848480， USP1715654, USP3719706。其中USP4612391報道將a， p-不飽和環(huán)酮以臭氧03氧化，得到少 一個碳原子氧代羧酸。USP5103047以Cr03-H2S04體系作氧化劑氧化內(nèi)酯，得到 相應(yīng)的4-氧代羧酸和5-氧代羧酸，結(jié)構(gòu)式如式2所示。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的旨在提供一種制備簡單方便，反應(yīng)快速高效的，對環(huán)境友好的 一種簡單、高效合成4-氧代羧酸或5-氧代羧酸的方法。本發(fā)明的目的是通過下述方式實現(xiàn)的將"T內(nèi)酯或S-內(nèi)酯在堿性條件下水解，加入N-溴代丁二酰亞胺，攪拌，再 加入稀酸酸化，繼續(xù)攪拌，得到游離4-氧代羧酸和5-氧代羧酸。加入N-溴代丁二酰亞胺，并控制氧化反應(yīng)溫度在0 10(TC;優(yōu)選溫度為 40-60°C本發(fā)明合成4-氧代羧酸和5-氧代羧酸可用？內(nèi)酯和S-內(nèi)酯為原料，這兩類 內(nèi)酯便宜易得，因為合成生產(chǎn)Y-內(nèi)酯和S-內(nèi)酯的原料是資源豐富的石油化工和 煤化工的產(chǎn)物一烯烴。文獻所報道的方法中，凡涉及到以Y-內(nèi)酯和S-內(nèi)酯為原料 合成相應(yīng)的4-氧代羧酸和5-氧代羧酸時，都有較大的缺點。要么是多步反應(yīng)， 產(chǎn)物分離比較困難;要么是對環(huán)境有嚴重的污染。而本發(fā)明的合成方法，？內(nèi)酯 和5-內(nèi)酯皂化反應(yīng)后無需對產(chǎn)物進行后處理，直接加入氧化劑進行氧化反應(yīng)，大 大簡化了分離步驟，相當(dāng)于一步反應(yīng)，而且對環(huán)境負面影響小。另一方面，本發(fā) 明采用N-溴代丁二酰亞胺(NBS)為氧化劑，氧代羧酸的轉(zhuǎn)化率達90%以上，其中 5-氧代壬酸和5-氧代葵酸的轉(zhuǎn)化率高達100%。同樣條件下，以次氯酸鈉氧化合 成4-氧代己酸，氧化7h后轉(zhuǎn)化率只有53%，而以NBS氧化合成4-氧代己酸，
氧化2.5h后轉(zhuǎn)化率高達9W。這說明以NBS做氧化劑合成氧代酸更加簡單、高 效。本發(fā)明合成4-氧代羧酸和5-氧代羧酸的方法，具體的制備過程為 稱取一定量的Y-內(nèi)酯或S-內(nèi)酯和一定量的堿金屬氫氧化物(如NaOH)置于相 當(dāng)于內(nèi)酯20 30倍體積的水中，水解，加入一定量NBS，控制溫度在0 10(TC， 攪拌數(shù)小時，再加入稀酸酸化，繼續(xù)攪拌，使4-氧代羧酸和5-氧代羧酸游離出 來。若生成的氧代羧酸為固體則過濾得到4-氧代羧酸或5-氧代羧酸產(chǎn)物，母液 以有機溶劑萃取回收殘留產(chǎn)物。若生成的氧代羧酸為液體則以有機溶劑萃取得到 粗產(chǎn)物，經(jīng)蒸餾或其它方法分離得到目標(biāo)產(chǎn)物。
具體實施方式
下面舉例說明通過內(nèi)酯開環(huán)，使用NBS氧化得到相應(yīng)的氧代羧酸的合成方 法。本發(fā)明的實施例旨在說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明的進一步限定。 實施例1 合成4-氧代己酸 己內(nèi)酯0.57g，NaOH0.3g加入到20ml水中，磁力攪拌，水解，室溫冷 卻至50 'C左右.加入NBS 1.34 g， 50 °C水浴中攪拌2.5 h。加入過量的稀硫酸酸 化反應(yīng)后的溶液至pH為l，繼續(xù)攪拌0.5h，直到整個的溶液由棕黃色變成了無 色。乙醚30ml"萃取，合并乙醚層，加入無水Na2S04干燥，取樣經(jīng)GC/MS檢 測，4-氧代己酸的轉(zhuǎn)化率為91%。將萃取后的乙醚溶液減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，放置在空氣中冷卻至室溫，冰凍結(jié)晶。 IR和質(zhì)譜數(shù)據(jù)證實了產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。V(C=0) 1701 cm'1。主要質(zhì)譜數(shù)據(jù)為m/z6)， 116(0.26), 130(M+， 1.08)。 實施例2 合成4-氧代辛酸Y-辛內(nèi)酯0.64g，KOH0.42g加入到20ml水中，磁力攪拌，水解，室溫冷卻 至5(TC左右.加入NBS1.34g,50'C水浴中攪拌2h。加入過量的稀硫酸酸化反 應(yīng)后的溶液至pH為l，繼續(xù)攪拌0.5h，直到整個的溶液由棕黃色變成了無色。 乙醚30mP3萃取，合并乙醚層，加入無水Na2S04干燥，取樣經(jīng)GC/MS檢測，4-氧代辛酸的轉(zhuǎn)化率為92%。將萃取后的乙醚溶液減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，放置在空氣中冷卻至室溫，結(jié)晶。正 己烷重結(jié)晶，得到白色針狀晶體。IR和質(zhì)譜數(shù)據(jù)證實了產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。V(C=0) 1701 cm"。主要質(zhì)譜數(shù)m/z55(45.25),57(100),70(7.98),71(3.47)，73(26.34)，85(69.43),98M+,0.12)。 實施例3 合成4-氧代壬酸 壬內(nèi)酯1.17 g，NaOH 1.2 g加入到30 ml水中，磁力攪拌，水解，冷卻水解 產(chǎn)物，加入NBS 5.34 g,冰水浴下劇烈攪拌10 h，加入過量的稀鹽酸酸化反應(yīng)后 的溶液至pH為1，繼續(xù)攪拌1 h，直到整個的溶液和其中的片狀固體由紅棕色變 成了無色。乙醚30 ml*4萃取，合并乙醚層，加入無水Na2S04干燥，取樣經(jīng)GC/MS 檢測，4-氧代壬酸的轉(zhuǎn)化率為78%。將萃取后的乙醚溶液減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，放置在空氣中冷卻至室溫，結(jié)晶。正 己烷重結(jié)晶，得到白色針狀晶體。IR和質(zhì)譜數(shù)據(jù)證實了產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。V0X))1701
cm"。主要質(zhì)譜數(shù)據(jù)為m/z 55(71.62)，69(7.94)，71(36.33)，73(19.66)，83(16.62)，85 (4.83)，98(100)，99(57.01), 101 (56.99)， 102(2.49)， 111 (62.6), 112(10.01), 116(48.39)， 125( 7.65)154(11.28)，155(3.48)，172(M+，<0.01)。實施例4合成4-氧代壬酸 壬內(nèi)酯1.17g，NaOH 1.2g加入到30ml水中，磁力攪拌，水解，室溫冷卻， 加入NBS 5.34g,室溫下劇烈攪拌5 h，加入過量的稀鹽酸酸化反應(yīng)后的溶液至 pH為1,繼續(xù)攪拌1 h,直到整個的溶液和其中的片狀固體由紅棕色變成了無色。 乙醚30 ml*4萃取，合并乙醚層，加入無水Na2S04干燥，取樣經(jīng)GC/MS檢測，4-氧代壬酸的轉(zhuǎn)化率為82%。將萃取后的乙醚溶液減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，放置在空氣中冷卻至室溫，結(jié)晶。正 己烷重結(jié)晶，得到白色針狀晶體。IR和質(zhì)譜數(shù)據(jù)證實了產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。V(C-0)1701 cnT1。主要質(zhì)譜數(shù)據(jù)為m/z 55(71.62),69(7.94),71(36.33)，73(19.66)，83(16.62)，85 (4.83),98(100)，99(57.01 )， 101 (56.99), 102(2.49)， 111 (62.6)， 112( 10.01 )， 116(48.39)， 125( 7.65) 154( 11.28)， 155(3.48)， 172(1^，<0.01)。實施例5合成4-氧代壬酸 壬內(nèi)酯1.17g，NaOH1.2g加入到30ml水中，磁力攪拌，水解，室溫冷卻 至50 'C，加入NBS 5.34g, 50 'C下攪拌2.0 h,加入過量的稀鹽酸酸化反應(yīng)后的溶 液至pH為1，繼續(xù)攪拌lh，直到整個的溶液和其中的片狀固體由紅棕色變成了 無色。乙醚30mP4萃取，合并乙醚層，加入無水Na2S04干燥，取樣經(jīng)GC/MS 檢測，4-氧代壬酸的轉(zhuǎn)化率為94%。將萃取后的乙醚溶液減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，放置在空氣中冷卻至室溫，結(jié)晶。正 己烷重結(jié)晶，得到白色針狀晶體。IR和質(zhì)譜數(shù)據(jù)證實了產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。V(C=0) 1701 cm"。主要質(zhì)譜數(shù)據(jù)為m/z 55(71.62)，69(7.94)，71(36.33)，73(19.66),83(16.62)，85 (4.83),98(100),99(57.01),101(56.99)，102(2.49)，111(62.6)，112(10.01)，116(48.39),125( 7.65) 154( 11.28)， 155(3.48)， 172(M+，<0.01)。實施例6合成4-氧代壬酸Y-壬內(nèi)酯1.17g，NaOH1.2g加入到30ml水中，磁力攪拌，水解，冷卻，力口 入NBS 5.34g, 80 'C下劇烈攪拌1.0 h，加入過量的稀鹽酸酸化反應(yīng)后的溶液至 pH為1，繼續(xù)攪拌1 h，直到整個的溶液和其中的片狀固體由紅棕色變成了無色。 乙醚30 ml*4萃取，合并乙醚層，加入無水Na2S04干燥，取樣經(jīng)GC/MS檢測，4-氧代壬酸的轉(zhuǎn)化率為96%。將萃取后的乙醚溶液減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，放置在空氣中冷卻至室溫，結(jié)晶。正己烷重結(jié)晶，得到白色針狀晶體。IR和質(zhì)譜數(shù)據(jù)證實了產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。V(C:0)1701 cm"。主要質(zhì)譜數(shù)據(jù)為m/z 55(71.62)，69(7.94)，71(36.33)，73(19.66)，83(16.62)，85(4.83)，98(100)，99(57.01)，101(56.99)，102(2.49)，111(62.6),112(10.01),116(48.39)， 125(7.65) 154( 11.28), 155(3.48), 172(M+，<0.01)。實施例7合成4-氧代十一酸 十一內(nèi)酯0.92g，KOH0.42g加入到20ml水中，磁力攪拌，水解，室溫冷 卻到40。C左右,加入NBS 1.34g， 40。C水浴中攪拌3h,加入過量的稀硫酸酸化反 應(yīng)后的溶液至pH為1，繼續(xù)攪拌lh，直到整個的溶液和其中的絮狀固體由棕黃
色變成了無色。乙醚30mP3萃取，合并乙醚層，加入無水Na2S04干燥，取樣 經(jīng)GC/MS檢測，4-氧代十一酸的轉(zhuǎn)化率為96%。將萃取后的乙醚溶液減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，放置在空氣中冷卻至室溫，得到白色針 狀晶體。IR和質(zhì)譜數(shù)據(jù)證實了產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。V(C=0) 1701 cm".主要質(zhì)譜數(shù)據(jù)為)，122(2.09), 127(34.15)，139(1.48)，153(0,87), 182(0.86)，200(M+， 1.22)。 實施例8 合成5-氧代壬酸S-壬內(nèi)酯0.78g， NaOH0.3g加入到20ml水中，磁力攪拌，水解，室溫冷卻 4(TC左右，加入NBS 1.34g，4(TC水浴中攪拌1.5h，加入過量的稀鹽酸酸化反 應(yīng)后的溶液至pH為1，繼續(xù)攪拌1 h,直到整個的溶液和其中的絮狀固體由棕黃 色變成了無色.乙醚30mP3萃取，合并乙醚層，加入無水Na2S04干燥，取樣 經(jīng)GC/MS檢測，5-氧代壬酸的轉(zhuǎn)化率為100%。將萃取后的乙醚溶液減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，放置在空氣中冷卻至室溫，得到白色 針狀晶體。IR和質(zhì)譜數(shù)據(jù)證實了產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。V(C-O)1701cm"。主要質(zhì)譜數(shù)據(jù) 為m/z 55(34.39),57(100)，71(6.08),84(33.72)，85(82.03)，87(61),97(9.62)，112(37.52)， 115(34.11 )， 116(2.09)， 125(2.92)， 130(37.73)， 155(1.28)， 172(M+，<0.01)。 實施例9 合成5-氧代葵酸S-葵內(nèi)酯0.85g,NaOH0.3g加入到20ml水中，磁力攪拌，水解，室溫冷卻 40'C左右，加入NBS1.34g，40'C水浴中攪拌2h，加入過量的稀硫酸酸化反應(yīng) 后的溶液至pH為1，繼續(xù)攪拌lh,直到整個的溶液和其中的絮狀固體由棕黃色 變成了無色。乙醚30m"3萃取，合并乙醚層，加入無水Na2S04干燥，取樣經(jīng) GC/MS檢測，5-氧代葵酸的轉(zhuǎn)化率為100%。將萃取后的乙醚溶液減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，放置在空氣中冷卻至室溫，得到白色 針狀晶體。IR和質(zhì)譜數(shù)據(jù)證實了產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。V(C=O)1701cm"。主要質(zhì)譜數(shù)據(jù) 為m/z55(52.82)，71(87.78)，84(53.34)，87(74.24)，99(100)，112(81.75),115(50.46)，130 (1.22)， 157(0.23)，168(1 1), 186(VT，0.32)。
權(quán)利要求
1、一種簡單、高效合成4-氧代羧酸或5-氧代羧酸的方法，其特征在于將γ-內(nèi)酯或δ-內(nèi)酯在堿性條件下水解，加入N-溴代丁二酰亞胺，攪拌，再加入稀酸酸化，繼續(xù)攪拌，得到游離4-氧代羧酸和5-氧代羧酸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡單、高效合成4-氧代羧酸或5-氧代羧酸的 方法中，其特征在于加入N-溴代丁二酰亞胺，控制氧化反應(yīng)溫度在0 10(TC。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種簡單、高效合成4-氧代羧酸或5-氧代羧酸的 方法中，其特征在于加入N-溴代丁二酰亞胺，控制氧化反應(yīng)溫度在40 6(TC。
4、 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種簡單、高效合成4-氧代羧酸或5-氧代羧酸 的方法,其特征在于:所述的4-氧代羧酸或5-氧代羧酸的結(jié)構(gòu)式為其中x為1或者2， R是一個烷基含有為1到9碳原子。
5.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種簡單、高效合成4-氧代羧酸或5-氧代羧酸的方 法中，其特征在于:所述的，內(nèi)酯或S-內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)式為其中x為1或者2， R是一個烷基含有為1到9碳原子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種簡單、高效的方法合成一系列的4-氧代羧酸和5-氧代羧酸。該方法是通過以下方式實施的將γ-內(nèi)酯或δ-內(nèi)酯在堿性條件下水解，加入適量N-溴代丁二酰亞胺(NBS)，控制反應(yīng)溫度在0～100℃，攪拌一定時間，再加入稀酸酸化，繼續(xù)攪拌，使4-氧代羧酸和5-氧代羧酸游離出來。本發(fā)明是一種制備簡單方便，反應(yīng)快速高效的，對環(huán)境友好的制備方法。
文檔編號C07C59/185GK101153008SQ20061003232
公開日2008年4月2日 申請日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月27日
發(fā)明者劉建福, 楊華武, 譚新良, 瑜 趙, 銀董紅, 勇 陳, 雄 陳, 黎艷玲 申請人:湖南中煙工業(yè)公司