专利名称：一种简单、高效合成4-氧代羧酸或5-氧代羧酸的方法
技术领域：
本发明涉及一种合成4-氧代羧酸或5-氧代羧酸的方法。
技术背景氧代羧酸具有如式1的结构式，其中R是一个烷基含有1到9个碳原子，X 是1或2。这类氧代羧酸是潜在的香料并且是合成类固醇的中间体，英国专利 GBP1053600对此进行了一系列的研究。英国专利GBP1081234还提出了该类氧 代羧酸也可作为表面活性剂。式l 式2文献己有报道较多方法用于制备氧代羧酸，如水解炔酯得到相应的氧代羧酸， 另外如以臭氧03或三氧化铬Cr03氧化ct， P-不饱和酮或相应的醇酸以制备氧代羧 酸，参照专利JP68/22575， USP4126748， USP2848480， USP1715654, USP3719706。其中USP4612391报道将a， p-不饱和环酮以臭氧03氧化，得到少 一个碳原子氧代羧酸。USP5103047以Cr03-H2S04体系作氧化剂氧化内酯，得到 相应的4-氧代羧酸和5-氧代羧酸，结构式如式2所示。 发明内容本发明的目的旨在提供一种制备简单方便，反应快速高效的，对环境友好的 一种简单、高效合成4-氧代羧酸或5-氧代羧酸的方法。本发明的目的是通过下述方式实现的将"T内酯或S-内酯在碱性条件下水解，加入N-溴代丁二酰亚胺，搅拌，再 加入稀酸酸化，继续搅拌，得到游离4-氧代羧酸和5-氧代羧酸。加入N-溴代丁二酰亚胺，并控制氧化反应温度在0 10(TC;优选温度为 40-60°C本发明合成4-氧代羧酸和5-氧代羧酸可用？内酯和S-内酯为原料，这两类 内酯便宜易得，因为合成生产Y-内酯和S-内酯的原料是资源丰富的石油化工和 煤化工的产物一烯烃。文献所报道的方法中，凡涉及到以Y-内酯和S-内酯为原料 合成相应的4-氧代羧酸和5-氧代羧酸时，都有较大的缺点。要么是多步反应， 产物分离比较困难;要么是对环境有严重的污染。而本发明的合成方法，？内酯 和5-内酯皂化反应后无需对产物进行后处理，直接加入氧化剂进行氧化反应，大 大简化了分离步骤，相当于一步反应，而且对环境负面影响小。另一方面，本发 明采用N-溴代丁二酰亚胺(NBS)为氧化剂，氧代羧酸的转化率达90%以上，其中 5-氧代壬酸和5-氧代葵酸的转化率高达100%。同样条件下，以次氯酸钠氧化合 成4-氧代己酸，氧化7h后转化率只有53%，而以NBS氧化合成4-氧代己酸，
氧化2.5h后转化率高达9W。这说明以NBS做氧化剂合成氧代酸更加简单、高 效。本发明合成4-氧代羧酸和5-氧代羧酸的方法，具体的制备过程为 称取一定量的Y-内酯或S-内酯和一定量的碱金属氢氧化物(如NaOH)置于相 当于内酯20 30倍体积的水中，水解，加入一定量NBS，控制温度在0 10(TC， 搅拌数小时，再加入稀酸酸化，继续搅拌，使4-氧代羧酸和5-氧代羧酸游离出 来。若生成的氧代羧酸为固体则过滤得到4-氧代羧酸或5-氧代羧酸产物，母液 以有机溶剂萃取回收残留产物。若生成的氧代羧酸为液体则以有机溶剂萃取得到 粗产物，经蒸馏或其它方法分离得到目标产物。
具体实施方式
下面举例说明通过内酯开环，使用NBS氧化得到相应的氧代羧酸的合成方 法。本发明的实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。 实施例1 合成4-氧代己酸 己内酯0.57g，NaOH0.3g加入到20ml水中，磁力搅拌，水解，室温冷 却至50 'C左右.加入NBS 1.34 g， 50 °C水浴中搅拌2.5 h。加入过量的稀硫酸酸 化反应后的溶液至pH为l，继续搅拌0.5h，直到整个的溶液由棕黄色变成了无 色。乙醚30ml"萃取，合并乙醚层，加入无水Na2S04干燥，取样经GC/MS检 测，4-氧代己酸的转化率为91%。将萃取后的乙醚溶液减压旋转蒸发后，放置在空气中冷却至室温，冰冻结晶。 IR和质谱数据证实了产物的结构。V(C=0) 1701 cm'1。主要质谱数据为m/z6)， 116(0.26), 130(M+， 1.08)。 实施例2 合成4-氧代辛酸Y-辛内酯0.64g，KOH0.42g加入到20ml水中，磁力搅拌，水解，室温冷却 至5(TC左右.加入NBS1.34g,50'C水浴中搅拌2h。加入过量的稀硫酸酸化反 应后的溶液至pH为l，继续搅拌0.5h，直到整个的溶液由棕黄色变成了无色。 乙醚30mP3萃取，合并乙醚层，加入无水Na2S04干燥，取样经GC/MS检测，4-氧代辛酸的转化率为92%。将萃取后的乙醚溶液减压旋转蒸发后，放置在空气中冷却至室温，结晶。正 己烷重结晶，得到白色针状晶体。IR和质谱数据证实了产物的结构。V(C=0) 1701 cm"。主要质谱数m/z55(45.25),57(100),70(7.98),71(3.47)，73(26.34)，85(69.43),98M+,0.12)。 实施例3 合成4-氧代壬酸 壬内酯1.17 g，NaOH 1.2 g加入到30 ml水中，磁力搅拌，水解，冷却水解 产物，加入NBS 5.34 g,冰水浴下剧烈搅拌10 h，加入过量的稀盐酸酸化反应后 的溶液至pH为1，继续搅拌1 h，直到整个的溶液和其中的片状固体由红棕色变 成了无色。乙醚30 ml*4萃取，合并乙醚层，加入无水Na2S04干燥，取样经GC/MS 检测，4-氧代壬酸的转化率为78%。将萃取后的乙醚溶液减压旋转蒸发后，放置在空气中冷却至室温，结晶。正 己烷重结晶，得到白色针状晶体。IR和质谱数据证实了产物的结构。V0X))1701
cm"。主要质谱数据为m/z 55(71.62)，69(7.94)，71(36.33)，73(19.66)，83(16.62)，85 (4.83)，98(100)，99(57.01), 101 (56.99)， 102(2.49)， 111 (62.6), 112(10.01), 116(48.39)， 125( 7.65)154(11.28)，155(3.48)，172(M+，<0.01)。实施例4合成4-氧代壬酸 壬内酯1.17g，NaOH 1.2g加入到30ml水中，磁力搅拌，水解，室温冷却， 加入NBS 5.34g,室温下剧烈搅拌5 h，加入过量的稀盐酸酸化反应后的溶液至 pH为1,继续搅拌1 h,直到整个的溶液和其中的片状固体由红棕色变成了无色。 乙醚30 ml*4萃取，合并乙醚层，加入无水Na2S04干燥，取样经GC/MS检测，4-氧代壬酸的转化率为82%。将萃取后的乙醚溶液减压旋转蒸发后，放置在空气中冷却至室温，结晶。正 己烷重结晶，得到白色针状晶体。IR和质谱数据证实了产物的结构。V(C-0)1701 cnT1。主要质谱数据为m/z 55(71.62),69(7.94),71(36.33)，73(19.66)，83(16.62)，85 (4.83),98(100)，99(57.01 )， 101 (56.99), 102(2.49)， 111 (62.6)， 112( 10.01 )， 116(48.39)， 125( 7.65) 154( 11.28)， 155(3.48)， 172(1^，<0.01)。实施例5合成4-氧代壬酸 壬内酯1.17g，NaOH1.2g加入到30ml水中，磁力搅拌，水解，室温冷却 至50 'C，加入NBS 5.34g, 50 'C下搅拌2.0 h,加入过量的稀盐酸酸化反应后的溶 液至pH为1，继续搅拌lh，直到整个的溶液和其中的片状固体由红棕色变成了 无色。乙醚30mP4萃取，合并乙醚层，加入无水Na2S04干燥，取样经GC/MS 检测，4-氧代壬酸的转化率为94%。将萃取后的乙醚溶液减压旋转蒸发后，放置在空气中冷却至室温，结晶。正 己烷重结晶，得到白色针状晶体。IR和质谱数据证实了产物的结构。V(C=0) 1701 cm"。主要质谱数据为m/z 55(71.62)，69(7.94)，71(36.33)，73(19.66),83(16.62)，85 (4.83),98(100),99(57.01),101(56.99)，102(2.49)，111(62.6)，112(10.01)，116(48.39),125( 7.65) 154( 11.28)， 155(3.48)， 172(M+，<0.01)。实施例6合成4-氧代壬酸Y-壬内酯1.17g，NaOH1.2g加入到30ml水中，磁力搅拌，水解，冷却，力口 入NBS 5.34g, 80 'C下剧烈搅拌1.0 h，加入过量的稀盐酸酸化反应后的溶液至 pH为1，继续搅拌1 h，直到整个的溶液和其中的片状固体由红棕色变成了无色。 乙醚30 ml*4萃取，合并乙醚层，加入无水Na2S04干燥，取样经GC/MS检测，4-氧代壬酸的转化率为96%。将萃取后的乙醚溶液减压旋转蒸发后，放置在空气中冷却至室温，结晶。正己烷重结晶，得到白色针状晶体。IR和质谱数据证实了产物的结构。V(C:0)1701 cm"。主要质谱数据为m/z 55(71.62)，69(7.94)，71(36.33)，73(19.66)，83(16.62)，85(4.83)，98(100)，99(57.01)，101(56.99)，102(2.49)，111(62.6),112(10.01),116(48.39)， 125(7.65) 154( 11.28), 155(3.48), 172(M+，<0.01)。实施例7合成4-氧代十一酸 十一内酯0.92g，KOH0.42g加入到20ml水中，磁力搅拌，水解，室温冷 却到40。C左右,加入NBS 1.34g， 40。C水浴中搅拌3h,加入过量的稀硫酸酸化反 应后的溶液至pH为1，继续搅拌lh，直到整个的溶液和其中的絮状固体由棕黄
色变成了无色。乙醚30mP3萃取，合并乙醚层，加入无水Na2S04干燥，取样 经GC/MS检测，4-氧代十一酸的转化率为96%。将萃取后的乙醚溶液减压旋转蒸发后，放置在空气中冷却至室温，得到白色针 状晶体。IR和质谱数据证实了产物的结构。V(C=0) 1701 cm".主要质谱数据为)，122(2.09), 127(34.15)，139(1.48)，153(0,87), 182(0.86)，200(M+， 1.22)。 实施例8 合成5-氧代壬酸S-壬内酯0.78g， NaOH0.3g加入到20ml水中，磁力搅拌，水解，室温冷却 4(TC左右，加入NBS 1.34g，4(TC水浴中搅拌1.5h，加入过量的稀盐酸酸化反 应后的溶液至pH为1，继续搅拌1 h,直到整个的溶液和其中的絮状固体由棕黄 色变成了无色.乙醚30mP3萃取，合并乙醚层，加入无水Na2S04干燥，取样 经GC/MS检测，5-氧代壬酸的转化率为100%。将萃取后的乙醚溶液减压旋转蒸发后，放置在空气中冷却至室温，得到白色 针状晶体。IR和质谱数据证实了产物的结构。V(C-O)1701cm"。主要质谱数据 为m/z 55(34.39),57(100)，71(6.08),84(33.72)，85(82.03)，87(61),97(9.62)，112(37.52)， 115(34.11 )， 116(2.09)， 125(2.92)， 130(37.73)， 155(1.28)， 172(M+，<0.01)。 实施例9 合成5-氧代葵酸S-葵内酯0.85g,NaOH0.3g加入到20ml水中，磁力搅拌，水解，室温冷却 40'C左右，加入NBS1.34g，40'C水浴中搅拌2h，加入过量的稀硫酸酸化反应 后的溶液至pH为1，继续搅拌lh,直到整个的溶液和其中的絮状固体由棕黄色 变成了无色。乙醚30m"3萃取，合并乙醚层，加入无水Na2S04干燥，取样经 GC/MS检测，5-氧代葵酸的转化率为100%。将萃取后的乙醚溶液减压旋转蒸发后，放置在空气中冷却至室温，得到白色 针状晶体。IR和质谱数据证实了产物的结构。V(C=O)1701cm"。主要质谱数据 为m/z55(52.82)，71(87.78)，84(53.34)，87(74.24)，99(100)，112(81.75),115(50.46)，130 (1.22)， 157(0.23)，168(1 1), 186(VT，0.32)。
权利要求
1、一种简单、高效合成4-氧代羧酸或5-氧代羧酸的方法，其特征在于将γ-内酯或δ-内酯在碱性条件下水解，加入N-溴代丁二酰亚胺，搅拌，再加入稀酸酸化，继续搅拌，得到游离4-氧代羧酸和5-氧代羧酸。
2、 根据权利要求1所述的一种简单、高效合成4-氧代羧酸或5-氧代羧酸的 方法中，其特征在于加入N-溴代丁二酰亚胺，控制氧化反应温度在0 10(TC。
3、 根据权利要求2所述的一种简单、高效合成4-氧代羧酸或5-氧代羧酸的 方法中，其特征在于加入N-溴代丁二酰亚胺，控制氧化反应温度在40 6(TC。
4、 根据权利要求书1所述的一种简单、高效合成4-氧代羧酸或5-氧代羧酸 的方法,其特征在于:所述的4-氧代羧酸或5-氧代羧酸的结构式为其中x为1或者2， R是一个烷基含有为1到9碳原子。
5.根据权利要求所述的一种简单、高效合成4-氧代羧酸或5-氧代羧酸的方 法中，其特征在于:所述的，内酯或S-内酯的结构式为其中x为1或者2， R是一个烷基含有为1到9碳原子。
全文摘要
本发明公开了一种简单、高效的方法合成一系列的4-氧代羧酸和5-氧代羧酸。该方法是通过以下方式实施的将γ-内酯或δ-内酯在碱性条件下水解，加入适量N-溴代丁二酰亚胺(NBS)，控制反应温度在0～100℃，搅拌一定时间，再加入稀酸酸化，继续搅拌，使4-氧代羧酸和5-氧代羧酸游离出来。本发明是一种制备简单方便，反应快速高效的，对环境友好的制备方法。
文档编号C07C59/185GK101153008SQ20061003232
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月27日 优先权日2006年9月27日
发明者刘建福, 杨华武, 谭新良, 瑜 赵, 银董红, 勇 陈, 雄 陈, 黎艳玲 申请人:湖南中烟工业公司