一种以草酰氯和格氏试剂为原料合成α-酮酸的方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种以草酰氯和格氏试剂为原料合成α

【技术实现步骤摘要】
一种以草酰氯和格氏试剂为原料合成
α
‑
酮酸的方法


[0001]本专利技术实施例涉及有机合成
，尤其涉及一种以草酰氯和格氏试剂为原料合成α
‑
酮酸的方法。

技术介绍

[0002]α
‑
酮酸是一类重要的医药和化工中间体原料。在α
‑
酮酸中，丙酮酸的用途最广，产量最大，多以乳酸乙酯氧化水解或葡萄糖发酵得到，由于氯甲烷和溴甲烷均为气体，相应的格氏试剂制备有一定难度，本专利技术在丙酮酸的生产中无明显优势；但对于有较大烷基或芳基的α
‑
酮酸，如2
‑
酮丁酸、2
‑
酮戊酸、3
‑
甲基
‑2‑
酮丁酸、2
‑
酮己酸、4
‑
甲基
‑
2酮戊酸、3,3
‑
二甲基
‑2‑
酮丁酸、苯甲酰甲酸、邻甲基苯甲酰甲酸、对甲基苯甲酰甲酸、4
‑
甲氧基苯甲酰甲酸、4
‑
氟苯甲酰甲酸等，这种新方法均较原方法有较大优势。
[0003]目前，α
‑
酮酸合成路线有如下几种路线：
[0004]路线一：
[0005]路线二：
[0006]路线三：
[0007]路线四：
[0008]路线五：
[0009]路线六：
[0010]路线七：
[0011][0012]其中，路线一是以羧酸为原料，成本较低，烷基酰氯活泼，易与水反应，无应用价值，而芳基酰氯活性稍差，能部分水解，但反应中有大量二聚体的生成，两者都导致收率低，
且会产生大量难处理的含CN废水，第二步CN的水解需要强酸，也要处理酸性废水。路线一在甲氧丙烯酸酯类杀菌剂的重要中间体邻甲基苯甲酰甲酸甲酯的合成中被广泛使用，邻甲基苯甲酸价格较高，在酰氯化、腈化、水解、成酯后得到目标产物，其中腈化的收率低、环保处置费用高，导致生产成本较高；光引发剂苯甲酰甲酸甲酯，大部分生产企业也采用此方法，以便宜的苯甲酸为原料，生产中面临着同样的问题。
[0013]路线二是很多烷基α
‑
酮酸的生产路线，如三嗪酮的主要原料3,3
‑
二甲基
‑2‑
酮丁酸，但是问题也很突出：氯化步骤中可能得到多种氯化物，需要纯化；二氯化物水解和次氯酸钠氧化中产生大量的高浓度含盐废水；用KMnO4氧化也涉及MnO2的回收利用和废水处理。此路线的优势在于反应原料都较为便宜，但是要处理大量的含盐废水。
[0014]路线三是海因法合成α
‑
酮酸，4
‑
甲基
‑2‑
氧代戊酸钙的生产基本采用这种方法，用1.3倍的异丁醛与海因反应，然后强碱性条件下水解，强酸调pH值得到α
‑
酮酸。此方法反应条件简单，副产物较少，但因为海因的生产中涉及氰化物，成本较高；在合成中，第一步要消耗过量的醛以保证海因反应完全，第二步水解难度大，要投入4
‑
12倍摩尔量的强碱才能正常反应，反应时间长，收率低，同时水解会产生尿素等胺类物质残存于水相，废水的处理较为麻烦。因此，此方法主要用于一些价值较高的烷基α
‑
酮酸的制备。但是，此方法不能用于与芳基相连的α
‑
酮酸的合成，因为醛基碳的存在会使反应得到与苄基相连的α
‑
酮酸。
[0015]路线四中SeO2高毒性，氧化反应在120℃下18h，此方法仅在实验室使用，且由于SeO2的强氧化性也会导致其他易氧化基团的氧化，产物需柱层析分离，此方法未见工业化的报道。
[0016]路线五是氨基酸的氨基上的重氮化反应和α
‑
羟基的氧化，这条路线的缺陷在于三点：第一，原料是氨基酸，价格较高且来源受限；第二，重氮化是危险反应，因其聚合副反应而产生有颜色的难处理的废水；第三，次氯酸钠氧化中产生大量的高浓度含盐废水，KMnO4氧化涉及MnO2的回收利用和废水处理。
[0017]路线六用格氏试剂和草酸二甲酯(二乙酯)或草酰氯单甲酯(乙酯)在
‑
78℃反应以控制格氏试剂的加成，反应有选择性的问题，收率不高，需要柱层析纯化，而且这种温度无法工业化生产。
[0018]路线七中，苯甲酰甲酸还有一条以苯乙烯为起始原料的工艺，此路线的优势在于原料苯乙烯，但是双氧水和氢溴酸的协同氧化反应会加大废水处理难度，同时氢溴酸的成本较高，此路线也有用KMnO4氧化的报道。
[0019]综上可知，现有技术中存在工艺步骤繁琐、成本高昂、收率较低等技术问题，特别是在已工业化的路线中，污染较重，环保处置压力大；因此，有必要开发一种环保高效且通用的α
‑
酮酸生产工艺，以适应多种结构的α
‑
酮酸的生产。

技术实现思路

[0020]本专利技术实施例的目的是提供一种以草酰氯和格氏试剂为原料合成α
‑
酮酸的方法，该方法工艺简单、成本低廉、安全环保、收率高，适合于α
‑
酮酸的工业化生产。
[0021]本专利技术实施例的目的在于提供一种以草酰氯和格氏试剂为原料合成α
‑
酮酸的方法，所述方法包括：
[0022]将草酰氯与N,N
’‑
二芳基脲进行酰胺化反应，获得1,3
‑
二芳基
‑
2,4,5
‑
咪唑啉三
酮；
[0023]将格氏试剂RMgX与所述1,3
‑
二芳基
‑
2,4,5
‑
咪唑啉三酮低温下进行格氏反应，获得5
‑
R
‑5‑
羟基
‑
1,3
‑
二芳基
‑
2,4
‑
咪唑啉二酮；
[0024]将所述5
‑
R
‑5‑
羟基
‑
1,3
‑
二芳基
‑
2,4
‑
咪唑啉二酮碱性水解，获得R
‑
α
‑
酮酸盐并回收N,N
’‑
二芳基脲，后将所述R
‑
α
‑
酮酸盐进行酸化，获得R
‑
α
‑
酮酸；其中，所述R为烷基或芳基。
[0025]进一步地，所述N,N
’‑
二芳基脲中的所述芳基包括苯基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基及系列的邻间对取代的单烷基苯基、二烷基苯基和三烷基苯基中的一种。
[0026]进一步地，所述酰胺化反应中的所述N,N
’‑
二芳基脲采用N,N
’‑
二芳基脲的溶液，所述溶液所使用的溶剂为惰性溶剂，所述惰性溶剂包括二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、苯、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以草酰氯和格氏试剂为原料合成α
‑
酮酸的方法，其特征在于，所述方法包括：将草酰氯与N,N
’‑
二芳基脲进行酰胺化反应，获得1,3
‑
二芳基
‑
2,4,5
‑
咪唑啉三酮；将格氏试剂RMgX与所述1,3
‑
二芳基
‑
2,4,5
‑
咪唑啉三酮在低温下进行格氏反应，获得5
‑
R
‑5‑
羟基
‑
1,3
‑
二芳基
‑
2,4
‑
咪唑啉二酮；将所述5
‑
R
‑5‑
羟基
‑
1,3
‑
二芳基
‑
2,4
‑
咪唑啉二酮碱性水解，获得R
‑
α
‑
酮酸盐并回收N,N
’‑
二芳基脲，后将所述R
‑
α
‑
酮酸盐进行酸化，获得R
‑
α
‑
酮酸；其中，所述R为烷基或芳基。2.根据权利要求1所述的一种以草酰氯和格氏试剂为原料合成α
‑
酮酸的方法，其特征在于，所述N,N
’‑
二芳基脲中的所述芳基包括苯基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基及系列的邻间对取代的单烷基苯基、二烷基苯基和三烷基苯基中的一种。3.根据权利要求1所述的一种以草酰氯和格氏试剂为原料合成α
‑
酮酸的方法，其特征在于，所述酰胺化反应中的所述N,N
’‑
二芳基脲采用N,N
’‑
二芳基脲的溶液，所述溶液所使用的溶剂为惰性溶剂，所述惰性溶剂包括二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、苯、甲苯、二甲苯和三甲苯中的一种；所述酰胺化反应包括：以二氯甲烷、氯仿作为溶剂时，将草酰氯滴加于N,N
’‑
二芳基脲的溶液中，滴加温度为室温，滴加完毕后的反应温度为溶剂的回流温度，产物需蒸干溶剂后重结晶得到；以芳烃作为溶剂时，将草酰氯滴加于N,N
’‑
二芳基脲的溶液中，滴加温度在草酰氯的沸点(62℃)以下，滴加完毕升温至75℃～85℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾涛，胡月，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：