α-甲基-缩二乙醇酸二乙酯的合成

刘国兵:a-甲基-缩二乙醇酸二乙酯的合成甲基-缩二乙醇酸二乙酯的合成刘国兵(青岛科技大学化工学院,山东青岛266042)摘要:采用重氮乙酸乙酯(EDA)与乳酸乙酯在无水硫酸铜催化下进行0-H插入反应合成a-甲基-缩二乙醇酸二乙酯。讨论了反应时间,催化剂用,反应温度和物料比例对插入反应收率的影响在优化反应条件下产率为588%。产品纯度大于98%关键词:a-甲基一缩二乙醇酸二乙酯;卡宾;OH插人反应;无水硫酸铜中图分类号:TQ225.24+2文獻标识码:A文章编号:1008-021X(2010)01-0005-03Synthesis of Ethyl 2-(2-Ethoxy -2-oxoethoxy )-propionateLIU Guo-bingCollege of Chemical Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042, China)Abstract: Ethyl diazoacetate(EDh)undergoes a facile anhydrous cupric sulfate carbenoid mediated OH insertion reaction with ethyl lactate to afford the title compound. The effects of reaction time,catalyst, reaction temperature as well as the ratio of ethyl lactate and EDA on the insertion yielddiscussed. Under optimized reaction conditions the title compound was obtained to be a 58. 8% yield. Thepurity of product was over 98%Key words: ethyl 2-(2-ethoxy -2-oxoethoxy )-propionate; carbene; O-H insertion reaction;anhydrous cupric sulfate2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)一呋喃钠盐在四氢呋喃溶剂中与溴乙酸乙酯反应制得,收酮简称呋喃酮,是非常重要的香料品种,目前国际率为82%。但上述两种方法的不足之处是:采用市场价格为2000元/kg。20世纪70年代瑞士芬的溴乙酸乙酯不仅价格高、不易得,而且对人特别是美意( Firmenich)公司首先用化学方法合成了呋喃对人的眼睛刺激性特别大,不易于工业化生产和操配此后呋喃酮的合成技术长期被国外的香料公司作,反应所用的溶剂不仅价格高,而且还不能重复利所控制,国内在该香料品种的合成研究上一直没有用,另外NaH作为原料不适合工业化生产。第三种大的进展,直到90年代末才实现技术上的突破并在方法是采用氯乙酸乙酯代替溴乙酸乙酯,在甲苯或大连金菊香料厂实现产业化。化学方法合成呋喃酮二甲苯中与乳酸乙酯钠进行反应得目标产物,原料有多条途径5,目前国内所采用的途径是由乳酸价格低廉易得适合工业化生产,但收率偏低,一般乙酯出发在强碱条件下与a-卤代乙酸乙酯进行在50%9,而且在这个反应中首先需要采用金属钠亲核取代反应,生成α-甲基-缩二乙醉酸二乙酯,在无水体系中生成强碱性的乳酸乙酯钠,这对于反然后该化合物与草酸二乙酯缩合闭环,再经皂化酸应过程的安全性要求很高,在实际生产中存在安全化和甲基化得目标产物。。其中α-甲基-缩二乙隐患。醇酸二乙酯是合成香料呋喃酮的关键中间体,合成本文设计采用重氮乙酸乙酯(EDA)与乳酸乙该化合物具体有三种方法,其一是用金属钠和乳酸酯在无水硫酸铜催化下进行O-H插入反应合成a乙酯制得的乳酸乙酯钠盐在乙醚溶剂中与溴乙酸乙甲酯反应制得收率为60%;其二是日本专利公开卡宾中国煤化工前,过渡金属催化留于理论研究阶的方法即用NaH和乳酸乙酯反应制得的乳酸乙酯段0CNMH(的尚未见有文献收稿日期:2009-10-08作者简介:刘国兵(1983一)男,青岛科技大学硕士研究生,主要从事精细有机合成。SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2010年第39卷报道。在四囗瓶中加入乳酸乙酯加入硫酸铜,升温到实验部分预定温度,然后在5h内滴加EDA的二氯乙烷溶液,1.1试剂与仪器滴加完毕后继续反应10min。反应在氮气保护下进乳酸乙酯,天津市科密欧化学试剂开发中心化行。蒸馏除去溶剂和过量的试剂,残余物在减压下学纯;对甘氨酸乙酯盐酸盐,临局县医药器材有限公被蒸馏得α-甲基-缩二乙醇酸二乙酯。插入反应司,工业品;其余试剂均为分析纯试剂。产率通过CC分析测定。CCI22型气相色谱仪,上海精密科学仪器有限2结果与讨论公司; Varian Satum2000RGC/MS气质联用仪美2.1催化剂用量对插入反应收率的影响国 Varian公司; Varian Unity plus500M超导核磁共催化剂的用量对插入反应收率的影响如表1所振波谱仪, Varian China ltd; AVATAR360FT-IR示。红外光谱仪,美国 Nicolet公司。表1催化剂用量对插入反应收率的影响1.2原理Table 1 Efect of the amount of catalyst on insertion yieldYb/%5:l5:lCusOEtO37.51.3实验方法3.0将配好的甘氨酸乙酯盐酸盐溶液加人带有机械#第∥飞剂相对EDA的质量分数以下同;b收率基于EDA1.3.1重氮乙酸乙酯(EDA)的合成表1可以看出,插入反应的收率受催化剂用量搅拌温度计和滴液漏斗的四口烧瓶内随后边搅拌的影响较大。当催化剂的质量分数1%到15%时,边加入二氯乙烷,冰盐浴冷却,再加入冷的亚硝酸钠产品的收率变化不大,继续增大催化剂的用量,产品于烧瓶中。滴加5%的硫酸,约3min加完,当反应不再放热时停止反应。用分液漏斗快速分离黄绿色收率显著降低说明随着催化剂用量的增加副产物的EDA的二氯乙烷溶液到冷的5%的碳酸钠溶液增多,导致收率降低。催化剂最佳用量在1.5%左中,水层再次用二氯乙烷萃取,合并萃取液,中和至右。水层和油层pH值>7。然后将萃取液转移至干燥2.2乳酸乙酯和EDA的物质的量比对插入反应收的分液漏斗中,无水氯化钙干燥,过滤,得EDA的率的影响氯乙烷溶液,含量约11%-12%,产率约91%乳酸乙酯和EDA的物质的量比对插入反应收92%。率的影响如表2所示。1.3.2重氮乙酸乙酯(EDA)的分析方法表2乳酸乙酯和EDA的物质的量比对EDA在常温遇酸分解放出氮气,根据放出氮气插入反应收率的影响Table 2 Effect of molar ratio ethyl lactate的体积计算EDA的含量。具体操作如下:先配制and EDA on insertion vield4mol/L硫酸水溶液,冷却后加入等体积的95%乙醇混合后再用二氯乙烷饱和制成反应液。量取70n( Ethyl lacta):n(EDA)"(cn)第T℃vhY/~80g上述反应液于气体测量装置的反应瓶中,检2:180439.8查气密性记下气体量管的初始体积,大气压力,室3:1580443.4温。用注射器吸取0.2 lEDA样品,分析天平称重然后将EDA注入反应液中,立刻有氮气生成,当000气体量管内的液面不再降低后,记下最终体积。根据公式n=PV/RT可计算出EDA的百分含量1.3.3卡宾0-H插入反应的一般过程Laln中国煤化工CNMHG女率受乳酸乙酯和EDA的彩啊。随着乳酸乙酯和第1期刘国兵:a-甲基-缩二乙醇酸二乙酯的合成EDA物质的量比的增加,产品的收率也逐渐增加。3结论当比例达到5:1时,收率达到最大,继续增大乳酸乙无水硫酸铜被用于催化EDA和乳酸乙酯的0酯的用量会导致原料的浪费,最佳的乳酸乙酯和-H插入反应制备香料呋喃酮前体化合物a-甲EDA物质的量比为5:1。基-缩二乙醇酸二乙酯。当乳酸乙酯和EDA的物2.3反应温度对插入反应收率的影响质的量比是5:1,催化剂用量为1.5%,反应在反应温度对插入反应收率的影响如表3所示。60℃进行5h,收率58.8%,产品纯度大于98%。表3反应温度对插入反应收率的影响参考文献Table 3 Efect of reaction temperature on insertion yield[1] Hermeling D, Becker R, Dobler w. 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Bull SocTable 4 Efect of reaction time on insertion yieldChim Fr,1967(2):517-523.Wh w( Cat )/ n( Ethyl lactate): n( EDA) T/C Y/%[8]Masanao M. Preparation of dihydrofuranone bervative and60372novel intermediate: JP, 54115369[]. 19796048.6[9]贾卫民,郑庆生,阎圣刚,等.一种制备a-甲基-缩二5:16058.2乙醇酸二乙酯的方法:CN,1246471[P].2000-03-0[10] Miller D J, Moody C J. Synthetic applications of the oHderived from diazocarbonyl and related diazo compounds由表4可知,EDA的滴加时间过短时,产品收[J]. Tetrahedron,1995,51:10811-10843率较低,当滴加时间大于4h时,产品收率基本变化[11] Aller E, Brown D s, Cox GG,tal不大。这是因为EDA的滴加时间过短,反应过于剧Diastereoselectivity in the 0-H insertion reactions of烈,副产物增加。最佳的EDA滴加时间为5hrhodium carbenoids derived from phenyldiazoacetates of2.5产品结构鉴定chiral alcohols, Preparation of a-Hydroxy and aHNMR(DMS-d6)8119(t,3H,CH3),1.20Alkoxy Esters [ J]. J Org Chem, 1995, 60: 4449(t,3H,CH3),132(d,3H,CH3),4.07~4.23(m,7H, MeCH2, COCHMeO, OCH, CO);C NMR[12] Schils R, Simal F, Demonceau A, et al. Insertion of(DMSO)818.84(2C,CH3),23.0(CH3),65.19carbenes into 0-H bonds of alcohols catalysed by(MeCH2O),65.35(MeCH2O),71.47(0CH2CO),atinum complexes [J]. Tetrahedron Lett, 1998(43):7849-785279.19(0 CCHMe0),174.62(C0),176.97(C0);(EI,m/z)205(M'+1,41),131(100),73(30)(36)R(cm)2986(cH,),299cH),718(c本文文格如丘田基-缩二乙醇酸二=0),1141(C-0-C)。乙酯日中国煤化工(1):5-7)CNMHG