專利名稱：一種可具有取代基的環(huán)酸酐的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬有機(jī)化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可具有取代基的環(huán)酸酐(I )的合 成方法。
<formula>formula see original document page 4</formula>
式中X和Y相同或不同，表示氫、可具有單取代基或多取代基的C1 C20 烷基、可具有單取代基或多取代基的C6-C10芳基、可具有單取代基或多取代基 的芳垸基或者可具有單取代基或多取代基的雜芳基，或者X和Y可以與各自相 連接的碳原子一起形成可具有單取代基或多取代基的C4~C10脂族雜環(huán)。
背景技術(shù)：
可具有取代基的環(huán)酸酐(I )是一類重要的有機(jī)合成中間體，例如順-1， 3-二芐基咪唑啉-2-酮-2H-呋喃并[3，4-d]咪唑-2,4，6-三酮是合成(+ )-生物素((+) -Biotin，維生素H)的關(guān)鍵中間體。
現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了有關(guān)可具有取代基的環(huán)酸酐(I )的合成方法，但仍具有如下 缺陷
美國(guó)專利2489232公開(kāi)了 1, 3-二芐基咪唑啉-2-酮-順-4， 5-二羧酸與乙酸酐 脫水關(guān)環(huán)制備順-1， 3-二芐基咪唑啉-2-酮-2H-呋喃并[3， 4-d]咪唑-2， 4， 6-三酮的方 法，但其中的反應(yīng)條件和收率均未披露，陳芬兒等(高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào),2001，22， 1141)發(fā)現(xiàn)l， 3-二芐基咪唑啉-2-酮-順-4， 5-二羧酸與乙酸酐的摩爾比例必須在 1: 3反應(yīng)才能進(jìn)行，收率90%，但仍有5~10%的原料未反應(yīng)完全，難以得到高 純度的產(chǎn)品，通過(guò)在上述反應(yīng)體系中添加催化量的磷酸可使反應(yīng)在3h幾乎定量 完成，收率>98%。以上方法需要使用大量的乙酸酐，反應(yīng)后形成大量的乙酸酐 和乙酸混合物，二者不易分離套用，并且對(duì)反應(yīng)設(shè)備的耐腐蝕性要求高，嚴(yán)重危 害環(huán)境。
中國(guó)專利101245069公開(kāi)了將1， 3-二取代芐基咪唑啉-2-酮-順-4, 5-二羧酸與酰鹵在無(wú)溶劑條件下發(fā)生脫水、關(guān)環(huán)反應(yīng)制得順-1, 3-二取代芐基咪唑啉-2-酮 -211-呋喃并[3,4-￡1]咪唑-2，4，6-三酮(I )的方法。該法的缺陷仍然是產(chǎn)生大量腐 蝕性的酸，對(duì)反應(yīng)設(shè)備要求高。
WO2008071696公開(kāi)了添加催化量的有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸使1， 3-二節(jié)基咪唑啉 -2-酮-順-4, 5-二羧酸發(fā)生脫水、關(guān)環(huán)反應(yīng)制衝頓-1, 3-二取代芐基咪唑啉-2-酮-211-呋喃并[3, 4-d]咪唑-2， 4, 6-三酮(I )的方法。該法雖避免使用大量具有腐蝕性 的酸，但是仍需要添加酸性脫水劑，同樣對(duì)反應(yīng)設(shè)備的耐腐蝕性要求高，同時(shí)也 不利于對(duì)反應(yīng)液的回收套用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種高效、低成本和環(huán)境污染小 的可具有取代基的環(huán)酸酐(I )的合成方法。
X Y
(I)
式中X和Y相同或不同，表示氫、可具有單取代基或多取代基的C1-C20 烷基，優(yōu)選C1 C10垸基、可具有單取代基或多取代基的C6~C10芳基、可具有 單取代基或多取代基的芳烷基或者可具有單取代基或多取代基的雜芳基，或者X 和Y可以與各自相連接的碳原子一起形成可具有單取代基或多取代基的C4 C10 脂族雜環(huán)。
本發(fā)明將可具有取代基的二羧酸(II)與高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑共沸物帶水，使其 完全轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的環(huán)酸酐(I )。本方法不用添加任何酸性脫水劑即可反應(yīng)完全， 操作簡(jiǎn)便，產(chǎn)品純度>99.5%，收率〉99%，環(huán)境污染小，具有良好的工業(yè)化前景。
具體而言，本發(fā)明將可具有取代基的二羧酸(II)加熱至回流，把脫除的水 與高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑形成的共沸物不斷的移除，冷卻反應(yīng)液，過(guò)濾，濾渣即為相應(yīng) 的環(huán)酸酐(I )。所述的過(guò)濾環(huán)酸酐(I )反應(yīng)液得到的母液可以直接回收套用 或者制備環(huán)酸酐(I)的反應(yīng)液不經(jīng)過(guò)濾處理直接用于下一步反應(yīng)。
具體合成路線如下脫水，關(guān)環(huán)<formula>formula see original document page 6</formula>
式中X和Y相同或不同，表示氫、可具有取代基的C1~C20烷基、可具有 取代基的C6~C10芳基、可具有取代基的芳垸基或者可具有取代基的雜芳基，或 者X和Y可以與各自相連接的碳原子一起形成可具有取代基的C4~C10脂族雜 環(huán)。
本發(fā)明中，環(huán)酸酐(I)中X和Y優(yōu)選為與各自相連接的碳原子一起形成 可具有單取代基或多取代基的C4~C7脂族雜環(huán)，所述的C4 C7脂族雜環(huán)被=0、 =S、 =NZ (Z表示氫、C1 C20烷基、C1 C20環(huán)烷基、C6~C10芳基、雜芳基、 雜環(huán))、-OH、 -SH、 C1 C10垸基單取代或者多取代。
本發(fā)明中，可具有取代基的環(huán)酸酐(I )優(yōu)選為順-1，3-二取代芐基咪唑啉-2-酮-2H-呋喃并[3， 4-d]咪唑-2， 4,6-三酮。<formula>formula see original document page 6</formula>脫水，關(guān)環(huán)
<formula>formula see original document page 6</formula>
本發(fā)明中，所用的高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑為芳香烴、鹵代烴或醚類溶劑中的一種或 幾種，選自甲苯、乙苯；鄰二甲苯、間二甲苯、對(duì)二甲苯或該三者的任意比例混 合物，或二氧六環(huán)或二丁醚，所述溶劑來(lái)源廣泛，易于回收套用，并且價(jià)格均較 便宜。
本發(fā)明中，脫水形成環(huán)酸酐(I )相應(yīng)的二羧酸(II )為1，2-環(huán)戊烷二甲酸、 1，2-環(huán)己烷二甲酸、1， 3-二芐基咪唑啉-2-酮-順-4， 5-二羧酸。
本發(fā)明中，可具有取代基的二羧酸(II )與有機(jī)溶劑的重量體積比為1: 10~25 g/mL，在反應(yīng)過(guò)程中可達(dá)到良好的溶解性能；反應(yīng)溫度控制在30 130'C;適宜 的反應(yīng)時(shí)間為1 15h。本發(fā)明中，所用有機(jī)溶劑優(yōu)選為甲苯。
本發(fā)明中，可具有取代基的二羧酸(II)與有機(jī)溶劑的重量體積比優(yōu)選為 l:15 20g/mL。
本發(fā)明中，反應(yīng)溫度優(yōu)選在80 120'C范圍。 本發(fā)明中，反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選在6 12h。
本發(fā)明通過(guò)將可具有取代基的二羧酸(II)加熱至回流，把脫除的水與高沸 點(diǎn)有機(jī)溶劑形成的共沸物不斷的移除，完全轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的環(huán)酸酐(I )。反應(yīng)過(guò) 程中不用添加任何酸性脫水劑，反應(yīng)條件溫和、成本低、環(huán)境污染小，產(chǎn)品純度 >99.5%、收率〉99%。具有良好的工業(yè)化前景。
為了便于理解，以下將通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的進(jìn)行詳細(xì)地描述。需要 特別指出的是，具體實(shí)例僅是為了說(shuō)明，顯然本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本 文說(shuō)明，在本發(fā)明的范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明做出各種各樣的修正和改變，這些修正和改 變也納入本發(fā)明的范圍內(nèi)。另外，本發(fā)明引用了公開(kāi)文獻(xiàn)，這些文獻(xiàn)是為了更清 楚地描述本發(fā)明，它們的全文內(nèi)容均納入本文進(jìn)行參考，就好像它們的全文已經(jīng) 在本文中重復(fù)敘述過(guò)一樣。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l
將1， 3-二節(jié)基咪唑啉-2-酮-順-4， 5-二羧酸35.4 g， 0.10 mol和甲苯531 mL 置于反應(yīng)瓶中，加熱至110。C攪拌回流帶水6h，冷卻至室溫，析出固體，過(guò)濾， 濾餅用少量甲苯淋洗，干燥得白色粉末I (33.6g，100%)， m.p.236~237 °C，含 量> 99.5%。
IR (KBr) :v=1805， 1740， 1687， 1227cm-l.
1HNMR (CDC13) :5=4.21 (s， 2H， C3a-HandC6a-H)， 4.19， 5.10(dd,4H, J=15Hz,2xCH2C6H5)， 7.26~7.39 (m， 10H, 2xArH) ppm.
EI-MS: (m/z,%) =336 (M+, 13.6)， 264 (15.6)， 173 (5.8)， 132 (10.9)， 91 (100).
實(shí)施例2
將1， 3-二芐基咪唑啉-2-酮-順-4， 5-二羧酸(35.4 g, 0.10 mol)和二甲苯(531mL)置于反應(yīng)瓶中，加熱至11(TC攪拌回流帶水6h，冷卻至室溫，析出固體，過(guò) 濾，濾餅用少量甲苯淋洗，干燥得白色粉末I (33.6g， 100%), m.p.236 237 。C， 含量> 99.5%。
IR (KBr) :v=1805， 1740， 1687， 1227cm-l.
1H畫R (CDC13) :8=4.21 (s, 2H， C3a-H and C6a-H)， 4.19, 5.10 (dd，4H, J=15Hz，2xCH2C6H5)， 7.26~7.39 (m， IOH， 2xArH) ppm.
EI-MS: (m/z,0/0) =336 (M+， 13.6), 264 (15.6)， 173 (5.8)， 132 (10.9)， 91 (IOO)。
權(quán)利要求
1、一種可具有取代基的環(huán)酸酐(I)的合成方法，其特征在于，通過(guò)如下合成路線，將可具有取代基的二羧酸(II)加熱至回流，把脫除的水與高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑形成的共沸物不斷的移除，冷卻反應(yīng)液，過(guò)濾，濾渣即為相應(yīng)的環(huán)酸酐(I)；式中X和Y相同或不同，表示氫、可具有單取代基或多取代基的C1～C20烷基、可具有單取代基或多取代基的C6～C10芳基、可具有單取代基或多取代基的芳烷基或者可具有單取代基或多取代基的雜芳基；或者X和Y可與各自相連接的碳原子一起形成可具有單取代基或多取代基的C4～C10脂族雜環(huán)。
2、 如權(quán)利要求1所述的可具有取代基的環(huán)酸酐(I )的合成方法，其特征在 于，所述環(huán)酸酐(I )中X和Y相同或不同，表示氫、可具有單取代基或多取 代基的C1 C10烷基、可具有單取代基或多取代基的C6 C10芳基、可具有單取 代基或多取代基的芳烷基或者可具有單取代基或多取代基的雜芳基,或者X和Y 可與各自相連接的碳原子一起形成可具有單取代基或多取代基的C4 C7脂族雜 環(huán)。
3、 如權(quán)利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述的環(huán)酸酐(I )中X和 Y與各自相連接的碳原子一起形成可具有單取代基或多取代基的C4 C7脂族雜 環(huán)。
4、 如權(quán)利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述的C4 C7脂族雜環(huán)被=0、 =S、 =NZ、 -OH、 -SH、 C1 C10烷基單取代或者多取代；其中，Z表示氫、C1 C20 烷基、C1 C20環(huán)烷基、C6 C10芳基、雜芳基或雜環(huán)。
5、 如權(quán)利要求1 4所述的合成方法，其特征在于，所述的脫水形成環(huán)酸酐(I ) 相應(yīng)的二羧酸(II)為l，2-環(huán)戊垸二甲酸、1，2-環(huán)己烷二甲酸或1， 3-二芐基咪 唑啉-2-酮-順-4， 5-二羧酸。
6、 如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于所述有機(jī)溶劑為芳香烴、鹵代烴或醚類溶劑中的一種或幾種。
7、 如權(quán)利要求6所述的合成方法，其特征在于所述有機(jī)溶劑選自甲苯、乙苯; 鄰二甲苯、間二甲苯、對(duì)二甲苯或該三者的任意比例混合物；或二氧六環(huán)或二丁 醚。
8、 如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于所述的可具有取代基的二羧酸 (II )與有機(jī)溶劑的重量體積比為1: 10~25 g/mL。
9、 如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于所述方法中，反應(yīng)溫度為30 130°C，反應(yīng)時(shí)間為l 15h。
10、 如權(quán)利要求8所述的合成方法，其中可具有取代基的二羧酸(II)與有機(jī) 溶劑的重量體積比為1: 15~20g/mL。
11、 如權(quán)利要求9所述的合成方法，其中的反應(yīng)溫度為80 120'C，反應(yīng)時(shí)間 為6 12h。
12、 如權(quán)利要求1所述的合成方法，其中的過(guò)濾環(huán)酸酐(I )反應(yīng)液得到的母 液直接回收套用，或制備環(huán)酸酐(I )的反應(yīng)液不經(jīng)過(guò)濾處理直接用于下一步反 應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明屬于有機(jī)化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可具有取代基的環(huán)酸酐(I)的合成方法。本發(fā)明將可具有取代基的二羧酸(II)與高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑共沸物帶水，使其完全轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的環(huán)酸酐(I)。本方法不需添加任何酸性脫水劑即可反應(yīng)完全，操作簡(jiǎn)便，產(chǎn)品純度＞99.5％，收率＞99％，環(huán)境污染小，具有良好的工業(yè)化前景。
文檔編號(hào)C07D491/00GK101519407SQ20091004867
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者非 熊, 陳芬兒 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué);帝斯曼知識(shí)產(chǎn)權(quán)資產(chǎn)管理有限公司