一种由焦谷氨酸制备2-吡咯烷酮的制备方法技术

本发明专利技术为一种由焦谷氨酸制备2‑吡咯烷酮的制备方法。本方法以(L或者D或者DL)焦谷氨酸(II)在合适的溶剂(Solvent)、合适的催化剂(Cat.)及一定的温度条件下加热脱羧，经常规方法分离、蒸馏得到2‑吡咯烷酮(I)；原料(L或者D或者DL)焦谷氨酸(II)可由(L或者D或者DL)谷氨酸脱水分离而得到，也可以不经分离直接用于后续脱羧反应。本发明专利技术具有操作简单、收率高、成本低、原料易得、产物纯度高等优点。

Preparation of 2- pyrrolidone from pyroglutamic acid

The invention relates to a preparation method of 2 pyrrolidone from pyroglutamic acid. This method uses pyroglutamic acid (L or D or DL) to heat decarboxylation in a suitable solvent (Solvent), a suitable catalyst (Cat.) and at a certain temperature. The pyrrolidone (I) is separated and distilled by conventional method. The pyroglutamic acid (II) of raw material (L or D or DL) can be separated by dehydration of glutamic acid (L or D or DL). It can also be used directly for subsequent decarboxylation without separation. The invention has the advantages of simple operation, high yield, low cost, easy to obtain raw materials, and high purity of products.

【技术实现步骤摘要】
一种由焦谷氨酸制备2-吡咯烷酮的制备方法
本专利技术提供了一种由(L或者D或者DL)焦谷氨酸(II)制备2-吡咯烷酮(I)的新路线及新工艺，属于精细化工合成领域。
技术介绍
2-吡咯烷酮，又名吡咯酮、丁内酰胺、氮戊环酮，是一种无色结晶，可用作溶剂及有机合成中间体，主要用于合成树脂、多元醇、农药、油墨和碘的溶剂，也是生产聚乙烯吡咯烷酮、锦纶-4和脑复康的原料。2-吡咯烷酮的衍生物N-甲基吡咯烷酮是重要的有机溶剂，N-苯基吡咯烷酮是重要的化工中间体。2-吡咯烷酮是五元内酰胺环的吡咯烷类化合物，广泛存在于各类天然产物和人工合成的化合物当中。由于吡咯烷酮类化合物具有多种生物活性而被广泛用于医药领域，对吡咯烷酮的结构进行修饰及功能化，可以制备出多种具有生物活性的化合物(SimonShorvon.TheLancet，2001，358：1885-1892)(Figure1.1)。Figure1.1具有吡咯烷酮骨架的天然产物和生物活性分子2-吡咯烷酮的制备在一些文献中已有报道。Lee，HanWon等在US2014/296466报道了γ-丁内脂与氨水在高温、高压下氨化生成2-吡咯烷酮。此方法需在高温、高压下进行，能耗过大，不经济。Gellrich，Urs等在J.Am.Chem.Soc.[2015，137(14)，4851]报道了四氢吡咯在二恶烷与甲苯的混合溶剂中，(AcrPNPiPr)RuH(CO)Cl催化下与氢氧化钠溶液反应生成2-吡咯烷酮，获得中等的收率(59％)。此方法要用到昂贵的催化剂(AcrPNPiPr)RuH(CO)Cl，收率低。Herter，Susanne等在ChemCatChem[2015，7(15)，2313]报道了3，4-二氢吡咯在缓冲溶液中在大肠杆菌周质醛氧化酶和过氧化氢酶催化下与氧气反应生成2-吡咯烷酮。此方法效率、能耗、规模等受到较大限制。Myriantcorporation在WO2013/33649报道了琥珀酰亚胺在乙二醇二甲醚中高温、高压下与氢气反应生成2-吡咯烷酮，同时生成副产物γ-丁内脂。此方法需在高温、高压下进行，且有副产物γ-丁内脂，产率较低。Maj，AnnaM.等在ChemCatChem[2014，6(9)，2621]报道了马来酰亚胺在1，4-二恶烷中六羰基钼催化下与氢气反应生成2-吡咯烷酮，同时生成副产物琥珀酰亚胺，获得中等的收率(49％)。此方法要用到昂贵的催化剂六羰基钼，有副产物生成，生产成本高且收率低。Rombouts，Frederik等在TetrahedronLett.[2010，51(37)，4815]报道了1-苄基吡咯烷-2-酮在甲苯溶液中与三氟甲磺酸微波辐射反应生成了2-吡咯烷酮。此方法由于采用比较昂贵的化工原料1-苄基吡咯烷-2-酮，生产成本较高。RinaYamin等在US2011/0294859报道了谷氨酸加热脱水分离得到焦谷氨酸，获得中等的收率。总的来说，以上制备2-吡咯烷酮的方法，存在原料、催化剂昂贵、收率偏低、能耗大等不利于工业化生产的缺点。本专利技术克服了上述现有技术的缺陷，提供了一种(L或者D或者DL)焦谷氨酸制备2-吡咯烷酮的新路线及新工艺。本专利技术具有操作简单、收率高、催化剂成本低、原料易得、原子经济性高、产物纯度高等优点。
技术实现思路
本专利技术的技术方案、合成路线及构思示意如下方案所示(以下方案仅为示意，只代表反应特例和部分，不能被解释或理解为对本专利技术的限制)。本专利技术以(L或者D或者DL)焦谷氨酸(II)在合适的溶剂(Solvent)、合适的催化剂(Cat.)及一定的温度条件下加热脱羧，经常规方法分离、蒸馏得到2-吡咯烷酮(I)；原料(L或者D或者DL)焦谷氨酸(II)可由(L或者D或者DL)谷氨酸脱水分离而得到，也可以不经分离直接用于后续脱羧反应。其中具体的技术细节如下所示：所述的溶剂(Solvent)包括但不限于：环丁砜、喹啉、吡啶、3-甲基吡啶、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基乙酰胺、HMPA、二甲苯、苯甲腈、苯乙腈、DMSO、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮和2-吡咯烷酮等常用高沸点溶剂。优选下列溶剂之一或一种以上的任意组合：环丁砜、喹啉、苯乙腈、2-吡咯烷酮。溶剂体积用量与(L或者D或者DL)焦谷氨酸(II)质量用量的比值为0～10∶1，优选0～5∶1。所述的催化剂(Cat.)，包括但不限于下列之一或一种以上的任意组合：重金属单质及不同价态金属的氧化物、卤代盐、有机盐，铜系如铜、氧化亚铜、氧化铜；氯化铜、氯化亚铜；溴化铜、溴化亚铜；碘化铜、碘化亚铜；铜醋酸、醋酸亚铜等；铁系如铁、四氧化三铁和三氯化铁等；银系如银、氧化银和硝酸银等；优选铜及其盐，铜、氧化铜、氧化亚铜、氯化铜、氯化亚铜；溴化铜、溴化亚铜；碘化铜、碘化亚铜；醋酸铜、醋酸亚铜等，都能得到良好效果，其中氧化铜效果最佳，其用量通常为原料焦谷氨酸(II)质量的0.01％～20％，低于0.01％也有效果，但通常会延长反应时间。5％左右催化剂用量通常都能得到理想的催化效果。所述的反应温度通常在100～300℃，低于100℃，反应十分缓慢，高于300℃反应能更快进行，但通常会产生不明的副产物，150～250℃通常能得到理想的效果。上述反应也可以在一边蒸馏(245℃)出产物2-吡咯烷酮(I)，一边加入固体(L或者D或者DL)焦谷氨酸(II)的情况下连续进行。本专利技术操作简单、不需要惰性气体保护、催化剂便宜高效、溶剂使用量少、产物纯度高、且可实现高效脱羧。具体实施方式为了充分说明本专利技术专利的实质、制备思路及构思，在下述实施例中验证本专利技术所述的制备方法，这些实施例仅供举例说明和特例代表，不应被解释或理解为对本专利技术保护的限制。实施例1在100ml三口烧瓶中加入60ml喹啉、(D，L)-焦谷氨酸20g、氧化铜2g，230-250℃反应。反应8-15h之后，反应停止，蒸馏得到无色液体，转化率56％，选择性95％(HPLC)。实施例2操作按实施例1进行但将实施例1的60ml喹啉改为60ml环丁砜，其他投料量、投料顺序及后处理不变。蒸馏得到无色液体，转化率为67％，选择性99％(HPLC)。实施例3操作按实施例1进行，但将实施例1的60ml喹啉改为60ml苯乙腈，其他投料量、投料顺序及后处理不变。蒸馏得到无色液体，转化率为57％，选择性99％(HPLC)。实施例4操作按实施例1进行，但将实施例1的60ml喹啉改为60ml2-吡咯烷酮，其他投料量、投料顺序及后处理不变。蒸馏得到无色液体，收率为99％。实施例5操作按实施例1进行，但将实施例1的60ml喹啉改为30ml2-吡咯烷酮，其他投料量、投料顺序及后处理不变。蒸馏得到无色液体，收率为96％。实施例6操作按实施例1进行，但将实施例1的60ml喹啉改为10ml2-吡咯烷酮，其他投料量、投料顺序及后处理不变。蒸馏得到无色液体，收率为95％。实施例7操作按实施例1进行，但将实施例1的60ml喹啉改为0ml2-吡咯烷酮，170℃反应，其他投料量、投料顺序及后处理不变。蒸馏得到无色液体，收率为89％。实施例8操作按实施例1进行但将实施例1的2g氧化铜改为2g铜粉，其他投料量、投料顺序及后处理不变。蒸馏得到无色液体，转化率为57％，选择性98％(HPLC)。实施例9操作按实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由(L或者D或者DL)焦谷氨酸(II)制备2‑吡咯烷酮(I)的制备方法，其特征在于其合成路线、技术特征及构思示意如下方案所示，

【技术特征摘要】
1.一种由(L或者D或者DL)焦谷氨酸(II)制备2-吡咯烷酮(I)的制备方法，其特征在于其合成路线、技术特征及构思示意如下方案所示，(L或者D或者DL)焦谷氨酸(II)在合适的溶剂、合适的催化剂及一定的温度条件下加热脱羧，经常规方法分离、蒸馏得到2-吡咯烷酮(I)；原料(L或者D或者DL)焦谷氨酸(II)可由(L或者D或者DL)谷氨酸脱水分离而得到，也可以不经分离直接用于后续脱羧反应。2.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于所述的溶剂包括环丁砜、喹啉、吡啶、3-甲基吡啶、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基乙酰胺、HMPA、二甲苯、苯甲腈、苯乙腈、DMSO、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮和2-吡咯烷酮常用高沸点溶剂，优选下列溶剂之一或一种以上的任意组合：环丁砜、喹啉、苯乙腈、2-吡咯烷酮；溶剂体积用量与(L或者D或者DL)焦谷氨酸(II)质量用量的比值为0～10∶1，优选0～5∶1。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的催化剂包括下列之一或一种以上的任意组...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立新，李宝青，张乾茂，邓聪迩，彭林，田芳，
申请(专利权)人：中国科学院成都有机化学有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51