本发明专利技术涉及有机化合物的合成方法。双环［２．２．２］辛烷－１，４－二羧酸单甲酯的合成方法，第一步采氢化钠、丁二酰丁二酸二甲酯和１，２－二溴乙烷合成中间体Ｉ；第二步采用中间体Ｉ、醋酸钠、盐酸氨基脲和乙醇合成缩氨脲；第三步采杉氢氧化钾、二乙二醇及缩氨脲合成目标二酸；第四步采用目标二酸、二氯亚砜、甲醇合成目标二酯；第五步采用目标二酯、氢氧化钾、９５％甲醇水溶液合成目标产品单酯。本发明专利技术合成工艺路线合理，工艺条件温和，环境友好，易于操作，原料成本低，适合于工业化生产，而且产品收率高，纯度精良，满足各行业的应用需求。
【技术实现步骤摘要】
双环[2.2.2]辛烷-1，4-二羧酸单甲酯的合成方法
：本专利技术涉及有机化合物的合成方法，特别是双环[2.2.2]辛烷-1，4-二羧酸单甲酯的合成。
技术介绍
：双环[2.2.2]辛烷-1，4-二羧酸单甲酯，分子式：C11H16O4，分子量212，英文名：bicyclo[2.2.2]octane-1，4-dicarboxylicacidmonomethylester，熔点180-182℃，白色晶体。双环[2.2.2]辛烷-1，4-二羧酸单甲酯是一种重要的精细化工中间体，可以用于合成香料、液晶材料的多种功能化合物，同时还可用于药物与药物中间体的合成。目前报道的双环[2.2.2]辛烷-1，4-二羧酸单甲酯的主要合成方法有四种：【1】以对苯二甲酸为原料，经过加氢、溴化酯化、消除、环加成、水解、脱羧、加氢水解等8步反应，以8.3％的总收率制得目标产品单酯【J.Org.Chem.，1970，35(4)，917-923】，该条路线步骤多，反应周期长，所用试剂毒性大，并且价格昂贵。【2】以丁二酸二乙酯为原料经过缩合、烷基化、、羰基保护、酯还原、脱羰基保护、羰基还原、醇氧化、酯化、水解共计八步反应以3.3％的总收率制得目标产品单酯【J.Am.Chem.Soc.，1964，86(23)，5183-5188中】，该条路线反应步骤长，原子经济性差，而且需要多步保护-脱保护的反应，降低了反应效率。【3】以丁二酰丁二酸二甲酯为原料经过缩合、烷基化、硫缩酮化、还原、水解共计5步总收率17.6％合成目标产品单酯【Synthesis；English；1；1996；71-76中】，该条路线收率较高、反应步骤短，但反应需要使用大量的雷尼镍催化剂，使合成成本大大提高。【4】以环己烷-1，4-二羧酸二甲酯为原料，经过两步烷基化和水解共计3步反应以总收率25.7％制得目标产品单酯【Synthesis；English；1；1996；71-76】，该方法收率较高、反应步骤短，但反应需要使用LDA等强碱及-78℃、无水无氧等苛刻条件。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种双环[2.2.2]辛烷-1，4-二羧酸单甲酯的合成方法，该方法具有原料价廉易得、工艺条件温和、易于操作、产品收率高，纯度精良等优点。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：双环[2.2.2]辛烷-1，4-二羧酸单甲酯的合成方法，五步合成，具体反应式如下式：第一步中间体I的合成：在反应器中，将氢化钠悬浮在乙二醇二甲醚中，继续加入丁二酰丁二酸二甲酯，升温至60℃时开始加入1，2-二溴乙烷，加入完毕，升温至90℃，反应20h后停止反应；反应结束后，减压蒸馏除去二溴乙烷和乙二醇二甲醚，用二氯甲烷将大部分的产品溶解，剩余固体用浓盐酸调节其PH值为弱酸性，继续用二氯甲烷萃取，脱溶，所得粗品用乙醇重结晶，得到微黄色固体中间体I；第二步缩氨脲的合成：在反应器中加入中间体I、醋酸钠、盐酸氨基脲和乙醇，回流反应监控中间体I含量小于1％停止反应；将反应液降至室温，过滤，水洗，干燥，得到微黄色固体缩氨脲；第三步目标二酸的合成：氮气保护下，在反应器中加入氢氧化钾、二乙二醇，升温至200℃，加入缩氨脲，15min后停止反应；反应结束后，减压蒸馏除去二乙二醇，釜残用浓盐酸酸化至PH＝3-4，产生固体，过滤得二酸；水层用乙酸乙酯萃取，干燥，脱溶，得到目标二酸；第四步目标二酯的合成：在反应器中加入目标二酸、二氯亚砜、甲醇，回流反应，监控目标二酸含量小于1％停止反应；蒸馏回收过量的二氯亚砜和甲醇后，加入适量二氯甲烷继续脱溶两次，得到目标二酯；第五步目标产品单酯的合成：在反应器中加入目标二酯、氢氧化钾、95％甲醇水溶液，回流反应5h停止反应；减压除去溶剂，乙酸乙酯萃取除去目标二酯，釜残用浓盐酸酸化至PH＝3-4，乙酸乙酯萃取，浓缩，得目标单酯双环[2，2，2]辛烷-1，4-二羧酸单甲酯。所述第一步中间体I的合成其中原料配比及溶剂用量是：氢化钠与丁二酰丁二酸二甲酯的摩尔比为2∶1至6∶1；1，2-二溴乙烷与丁二酰丁二酸二甲酯的摩尔比为1∶1至10∶1；乙二醇二甲醚与丁二酰丁二酸二甲酯的质量比为1∶1至10∶1。所述第二步缩氨脲的合成，其中原料配比及溶剂用量：醋酸钠与中间体I的摩尔比为1∶1至4∶1；盐酸氨基脲与中间体I的摩尔比为2∶1为5∶1；乙醇与中间体的质量比为1∶1至10∶1。所述第三步目标二酸的的合成：其中原料配比及溶剂用量：氢氧化钾与缩氨脲的摩尔比为1∶1至9∶1；二乙二醇与缩氨脲的质量比为1∶1至8∶1。所述第四步目标二酯的合成：其中原料配比及溶剂用量：二氯亚砜与目标二酸的摩尔比为2∶1至4∶1；甲醇与目标二酸的质量比为2∶1至8∶1。所述第五步目标产品单酯的合成：其中原料配比及溶剂用量：氢氧化钾与目标二酸的摩尔比为0.5∶1至1.2∶1；甲醇与目标二酸的质量比为1∶1至8∶1。本专利技术合成工艺路线合理，工艺条件温和，环境友好，易于操作，原料成本低，适合于工业化生产，而且产品收率高，纯度精良，满足各行业的应用需求。具体实施方式：实施例1按下述方法合成双环[2.2.2]辛烷-1，4-二羧酸单甲酯，其中所采用的原料及中间体的基本物理参数如表：名称CAS分子式分子量密度g/cm3熔点℃沸点℃其他丁二酰丁二酸二甲酯6289-46-9C10H12O6228152氢化钠7646-69-7NaH24.000.84-0.86乙二醇二甲醚110-71-4C4H10O290.120.8783溶于水，烃类1，2-二溴乙烷106-93-4C2H4Br2187.882.179.3131.4盐酸氨基脲111醋酸钠82乙二醇107-21-1C2H6O262.071.11197.5二氯亚砜7719-09-7SOCl2118.971.67678.8中间体I57293-62-6C12H14O6254150-152中间体II368二酸711-02-4C10H14O4198.2390二酯1459-96-7C12H18O4226.395-98目标产品18720-35-9C11H16O4212176水合肼10217-52-4H4N2H2O50.061.027117具体合成步骤：第一步中间体I的合成：在装有机械搅拌、温度计、滴加漏斗和冷凝管的250mL四口烧瓶中，将氢化钠9.6g(0.28mol)悬浮在80mL乙二醇二甲醚中，继续加入22.8g(0.1mol)丁二酰丁二酸二甲酯，升温至60℃滴加1，2-二溴乙烷86.8g(0.46mol)，滴加完毕，升温至90℃，20h后停止反应；反应结束后，减压蒸馏除去二溴化物和乙二醇二甲醚，用二氯甲烷将大部分的产品溶解，剩余固体用浓盐酸调节其PH值为弱酸性，继续用二氯甲烷萃取，脱溶。所得粗品用乙醇重结晶，得到微黄色固体，纯度98％，收率57％；第二步缩氨脲的合成：在装有机械搅拌、温度计和冷凝管的1L四口烧瓶中，加入40g(0.16mol)中间体I、醋酸钠36g(0.44mol)、盐酸氨基脲52.8g(0.48mol)，乙醇500mL，回流反应监控中间体I含量小于1％停止反应(4h)；将反应液降至室温，过滤，水洗，干燥，得到微黄色固体缩氨脲80g，干燥后52g，收率90％。第三步目标二酸的合成：氮气保护下，在本文档来自技高网...
【技术保护点】
双环［２．２．２］辛烷－１，４－二羧酸单甲酯的合成方法，其特征是：五步合成，具体反应式如下式： ＊＊＊ 第一步中间体Ⅰ的合成： 在反应器中，将氢化钠悬浮在乙二醇二甲醚中，继续加入丁二酰丁二酸二甲酯，升温至６０℃时开始加入１，２－二溴乙烷，加入完毕，升温至９０℃，反应２０ｈ后停止反应；反应结束后，减压蒸馏除去二溴乙烷和乙二醇二甲醚，用二氯甲烷将大部分的产品溶解，剩余固体用浓盐酸调节其ＰＨ值为弱酸性，继续用二氯甲烷萃取，脱溶，所得粗品用乙醇重结晶，得到微黄色固体中间体Ⅰ；第二步缩氨脲的合成： 在反应器中加入中间体Ｉ、醋酸钠、盐酸氨基脲和乙醇，回流反应监控中间体Ｉ含量小于１％停止反应；将反应液降至室温，过滤，水洗，干燥，得到微黄色固体缩氨脲； 第三步目标二酸的合成： 氮气保护下，在反应器中加入氢氧化钾、二乙二醇，升温至２００℃，加入缩氨脲，１５ｍｉｎ后停止反应；反应结束后，减压蒸馏除去二乙二醇，釜残用浓盐酸酸化至ＰＨ＝３－４，产生固体，过滤得二酸；水层用乙酸乙酯萃取，干燥，脱溶，得到目标二酸； 第四步目标二酯的合成： 在反应器中加入目标二酸、二氯亚砜、甲醇，回流反应，监控目标二酸含量小于１％停止反应；蒸馏回收过量的二氯亚砜和甲醇后，加入适量二氯甲烷继续脱溶两次，得到目标二酯； 第五步目标产品单酯的合成： 在反应器中加入目标二酯、氢氧化钾、９５％甲醇水溶液，回流反应５ｈ停止反应；减压除去溶剂，乙酸乙酯萃取除去目标二酯，釜残用浓盐酸酸化至ＰＨ＝３－４，乙酸乙酯萃取，浓缩，得目标单酯双环［２，２，２］辛烷－１，４－二羧酸单甲酯。...
【技术特征摘要】
1.双环[2.2.2]辛烷-1，4二羧酸单甲酯的合成方法，其特征是：五步合成，具体反应式如下式：第一步中间体I的合成：在反应器中，将氢化钠悬浮在乙二醇二甲醚中，继续加入丁二酰丁二酸二甲酯，升温至60℃时开始加入1，2-二溴乙烷，加入完毕，升温至90℃，反应20h后停止反应；反应结束后，减压蒸馏除去二溴乙烷和乙二醇二甲醚，用二氯甲烷将大部分的产品溶解，剩余固体用浓盐酸调节其pH值为弱酸性，继续用二氯甲烷萃取，脱溶，所得粗品用乙醇重结晶，得到微黄色固体中间体I；第二步缩氨脲的合成：在反应器中加入中间体I、醋酸钠、盐酸氨基脲和乙醇，回流反应监控中间体I含量小于1％停止反应；将反应液降至室温，过滤，水洗，干燥，得到微黄色固体缩氨脲；第三步目标二酸的合成：氮气保护下，在反应器中加入氢氧化钾、二乙二醇，升温至20℃，加入缩氨脲，15min后停止反应；反应结束后，减压蒸馏除去二乙二醇，釜残用浓盐酸酸化至pH＝3-4，产生固体，过滤得二酸；水层用乙酸乙醋萃取，干燥，脱溶，得到目标二酸；第四步目标二酯的合成：在反应器中加入目标二酸、二氯亚砜、甲醇，回流反应，监控目标二酸含量小于1％停止反应；蒸馏回收过量的二氯亚砜和甲醇后，加入适量二氯甲烷继续脱溶两次，得到目标二酯：第五步目标产品单酯的合成：在反应器中加入目标二酯、氢氧化钾、95％甲醇水溶液，回流反应5h停止反应；减压除去溶剂，乙酸乙酯萃取除去目标二酯，釜残用浓盐酸酸化至pH＝3-4，乙酸乙酯萃取，浓缩，得目标单酯双环[2...
【专利技术属性】
技术研发人员：王永灿，
申请(专利权)人：大连凯飞精细化工有限公司，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]
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