专利名称：氰基乙酸酯的制备方法
技术领域：
本发明涉及由烷氧基丙腈制备式I表示的氰基乙酸酯的方法。 R基在本申请中是指任意取代的直链或支链C1-8烷基或芳基-C1-4烷基。未取代的C1-8烷基的例子是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、丁基、戊基、己基、2-乙基丁基、庚基、辛基或2-乙基己基。2-乙氧基乙基或2-甲氧基乙基是可用作取代的C1-8烷基的例子。芳基-C1-4烷基的例子是苄基、1-苯基乙基和2-苯基乙基。
式I所示的氰基乙酸酯是合成诸如药物活性物质之类的有机化合物的重要起始原料。
在硫酸水溶液中将铂或氧化铅用作阳极的烷基β-氰基乙基醚(烷氧基丙腈)的电化学氧化反应是已知的(B.Wermeckes，F.Beck，Elektrochim.Acta.1985，30，1491)。在该反应中，所得的主要产物不是所需的酯，而是氰基乙酸和对应烷基的羧酸，如甲酸或乙酸。
WO92/01296描述了在氯化铁或氯化钯之类的催化剂的存在下，用氧气或其它氧化剂氧化部分氧化的丙腈(如氰基乙醛或其缩醛)的方法，可能先形成氰基乙酸，然后必须通过与合适的醇进行酸催化的酯化反应，才能转化成氰基乙酸酯。
本发明的目的是提供一种可直接形成所需氰基乙酸酯的制备方法。
该目的由权利要求1中所述的方法实现。
令人惊奇的是，如果在含铅或含一种过渡金属的催化剂的存在下，用氧气或生氧剂(oxygen-forming agent)氧化式II表示的烷氧基丙腈，可直接形成式I表示的氰基乙酸酯， 式中R具有上述的定义。
根据R基和待制备的酯的定义，可以使用的原料如3-甲氧基丙腈、3-乙氧基丙腈、3-丙氧基丙腈、3-丁氧基丙腈和3-苄氧基丙腈。这些原料或者是市售的化合物，或者可用已知的合成方法制备(例如，参见B.Wermeckes，F.Beck，Elektrochim.Acta.，1985，30，1491)，例如将相应的醇与丙烯腈加成。
可用的生氧剂如过氧化氢。
过渡金属具体是指铂、钯、钌、铑、铼、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、铌、钼、锇、银、镉、钽、钨或汞。
该氧化反应可优先选用钴催化剂，如四水合乙酸钴或乙酰丙酮钴。
钴催化剂中可优先选用四水合乙酸钴。
过渡金属催化剂的用量为0.01-10％(摩尔)较佳，为0.01-3％(摩尔)更好。
氧化反应宜在50-250℃进行，在100-200℃进行更好。
氧化反应通常在一定压力下进行，例如在5-15巴压力下进行。
氧化反应可以在没有溶剂的情况下进行，或在无机或有机溶剂中进行。所用的有机溶剂如乙腈、乙酸、甲苯、乙酸乙酯、丙酮、四氢呋喃或醇(如甲醇、乙醇、丙醇或丁醇)。可用的无机溶剂如水。可优先选用有机溶剂，如乙腈。
该氧化反应宜在自由基引发剂存在下进行，如N-羟基邻苯二甲酰亚胺、N-羟基丁二酰亚胺或N-羟基马来酰亚胺。
下列非限制性的实施例将说明如何实施本发明的方法。
实施例1氰基乙酸甲酯1.1 将9巴的氧气注入高压釜中含3.0克(0.035摩尔)3-甲氧基丙腈(Fluka)、0.5克(3.0毫摩尔)N-羟基邻苯二甲酰亚胺和57毫克(0.23毫摩尔)Co(CH3COO)2·4H2O的乙酸(50毫升)溶液中。然后在150℃将该混合物搅拌5小时。释放高压釜中的压力，然后用气相色谱分析反应混合物。通过比较各自峰的面积来确定原料/产物比。所用的设备是装有WLD检测器和PermabondCarbowax柱的HP 5890气相色谱仪。结果发现3-甲氧基丙腈/氰基乙酸甲酯之比为11∶1。
1.2 将9巴的氧气注入高压釜中含3.0克(0.035摩尔)3-甲氧基丙腈、1.0克(6.13毫摩尔)N-羟基邻苯二甲酰亚胺和112毫克(0.45毫摩尔)o(CH3COO)2·4H2O的乙腈(30克)溶液中。然后在190℃将该混合物搅拌7小时。释放高压釜中的压力，然后按实施例1.1所述的方法用气相色谱分析反应混合物。结果发现3-甲氧基丙腈/氰基乙酸甲酯之比为2∶1。然后按如下方法对反应混合物进行后处理用旋转蒸发仪蒸馏掉乙腈，将残留物收集在50毫升乙醚中，然后过滤该混合物。滤液用50毫升水洗涤，用旋转蒸发仪汽提掉溶剂。残留物用快速柱色谱(己烷/乙酸乙酯3∶1)提纯。不能完全分离原料。
1H-NMR(CDCl3，300MHz)δ3.81(s，3H)，3.5(s，2H)。
1.3 将9巴的氧气注入含1.0克(6.13毫摩尔)N-羟基邻苯二甲酰亚胺和100毫克(0.40毫摩尔)Co(CH3COO)2·4H2O的3-甲氧基丙腈(20.0克，0.23毫摩尔)溶液中。然后在130℃将该混合物搅拌3小时。释放高压釜中的压力。按实施例1.1所述的气相色谱分析，得到的原料/氰基乙酸甲酯之比为9∶1。
1.4 将9巴的氧气注入含6.0克(0.07摩尔)3-甲氧基丙腈、2.5克(0.015摩尔)N-羟基邻苯二甲酰亚胺和0.5克(2毫摩尔)Co(CH3COO)2·4H2O的乙腈(30克)溶液中。然后在180℃将该混合物搅拌5.5小时。释放高压釜中的压力。按实施例1.1所述的方法用气相色谱分析反应混合物，结果发现原料/氰基乙酸乙酯之比为5∶1。
实施例2氰基乙酸乙酯将9巴的氧气注入含3.0克(0.030摩尔)3-乙氧基丙腈、1.0克(6.13毫摩尔)N-羟基邻苯二甲酰亚胺和116毫克(0.47毫摩尔)Co(CH3COO)2·4H2O的乙腈(30克)溶液中。然后在190℃将该混合物搅拌7小时。释放高压釜中的压力。按实施例1.1所述的方法用气相色谱分析反应混合物，结果发现原料/氰基乙酸甲酯之比为3∶1。
这些实施例的结果概括在表1中。
表1
缩写Me＝甲基，Et＝乙基，NHPI＝N-羟基邻苯二甲酰亚胺。
权利要求
1.式I表示的氰基乙酸酯的制备方法， 式中R是任意取代的直链或支链C1-8烷基或芳基-C1-4烷基，其特征在于在含铅或含一种过渡金属的催化剂的存在下用氧气或生氧剂氧化式II表示的烷氧基丙腈，产生所需的产物。 式中R具有上述的定义。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所用的过渡金属催化剂是钴催化剂。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所用的钴催化剂是四水合乙酸钴(II)。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于所述过渡金属催化剂的用量相对于烷氧基丙腈(II)为0.01-10％(摩尔)。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于所述的反应在50-250℃进行。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于所述的反应在有机溶剂中进行。
全文摘要
本发明涉及通式I表示的氰基乙酸酯的制备方法,式中R是任意取代的直链或支链C
文档编号C07C253/30GK1377339SQ00813747
公开日2002年10月30日 申请日期2000年8月29日 优先权日1999年8月30日
发明者P·汉塞尔曼, S·希尔德布兰德 申请人:隆萨股份公司