专利名称：一种可具有取代基的环酸酐的合成方法
技术领域：
本发明属有机化学技术领域，具体涉及一种可具有取代基的环酸酐(I )的合 成方法。
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式中X和Y相同或不同，表示氢、可具有单取代基或多取代基的C1 C20 烷基、可具有单取代基或多取代基的C6-C10芳基、可具有单取代基或多取代基 的芳垸基或者可具有单取代基或多取代基的杂芳基，或者X和Y可以与各自相 连接的碳原子一起形成可具有单取代基或多取代基的C4~C10脂族杂环。
背景技术：
可具有取代基的环酸酐(I )是一类重要的有机合成中间体，例如顺-1， 3-二苄基咪唑啉-2-酮-2H-呋喃并[3，4-d]咪唑-2,4，6-三酮是合成(+ )-生物素((+) -Biotin，维生素H)的关键中间体。
现有技术公开了有关可具有取代基的环酸酐(I )的合成方法，但仍具有如下 缺陷
美国专利2489232公开了 1, 3-二苄基咪唑啉-2-酮-顺-4， 5-二羧酸与乙酸酐 脱水关环制备顺-1， 3-二苄基咪唑啉-2-酮-2H-呋喃并[3， 4-d]咪唑-2， 4， 6-三酮的方 法，但其中的反应条件和收率均未披露，陈芬儿等(高等学校化学学报,2001，22， 1141)发现l， 3-二苄基咪唑啉-2-酮-顺-4， 5-二羧酸与乙酸酐的摩尔比例必须在 1: 3反应才能进行，收率90%，但仍有5~10%的原料未反应完全，难以得到高 纯度的产品，通过在上述反应体系中添加催化量的磷酸可使反应在3h几乎定量 完成，收率>98%。以上方法需要使用大量的乙酸酐，反应后形成大量的乙酸酐 和乙酸混合物，二者不易分离套用，并且对反应设备的耐腐蚀性要求高，严重危 害环境。
中国专利101245069公开了将1， 3-二取代苄基咪唑啉-2-酮-顺-4, 5-二羧酸与酰卤在无溶剂条件下发生脱水、关环反应制得顺-1, 3-二取代苄基咪唑啉-2-酮 -211-呋喃并[3,4-￡1]咪唑-2，4，6-三酮(I )的方法。该法的缺陷仍然是产生大量腐 蚀性的酸，对反应设备要求高。
WO2008071696公开了添加催化量的有机酸或无机酸使1， 3-二节基咪唑啉 -2-酮-顺-4, 5-二羧酸发生脱水、关环反应制衝顿-1, 3-二取代苄基咪唑啉-2-酮-211-呋喃并[3, 4-d]咪唑-2， 4, 6-三酮(I )的方法。该法虽避免使用大量具有腐蚀性 的酸，但是仍需要添加酸性脱水剂，同样对反应设备的耐腐蚀性要求高，同时也 不利于对反应液的回收套用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种高效、低成本和环境污染小 的可具有取代基的环酸酐(I )的合成方法。
X Y
(I)
式中X和Y相同或不同，表示氢、可具有单取代基或多取代基的C1-C20 烷基，优选C1 C10垸基、可具有单取代基或多取代基的C6~C10芳基、可具有 单取代基或多取代基的芳烷基或者可具有单取代基或多取代基的杂芳基，或者X 和Y可以与各自相连接的碳原子一起形成可具有单取代基或多取代基的C4 C10 脂族杂环。
本发明将可具有取代基的二羧酸(II)与高沸点有机溶剂共沸物带水，使其 完全转化为相应的环酸酐(I )。本方法不用添加任何酸性脱水剂即可反应完全， 操作简便，产品纯度>99.5%，收率〉99%，环境污染小，具有良好的工业化前景。
具体而言，本发明将可具有取代基的二羧酸(II)加热至回流，把脱除的水 与高沸点有机溶剂形成的共沸物不断的移除，冷却反应液，过滤，滤渣即为相应 的环酸酐(I )。所述的过滤环酸酐(I )反应液得到的母液可以直接回收套用 或者制备环酸酐(I)的反应液不经过滤处理直接用于下一步反应。
具体合成路线如下脱水，关环<formula>formula see original document page 6</formula>
式中X和Y相同或不同，表示氢、可具有取代基的C1~C20烷基、可具有 取代基的C6~C10芳基、可具有取代基的芳垸基或者可具有取代基的杂芳基，或 者X和Y可以与各自相连接的碳原子一起形成可具有取代基的C4~C10脂族杂 环。
本发明中，环酸酐(I)中X和Y优选为与各自相连接的碳原子一起形成 可具有单取代基或多取代基的C4~C7脂族杂环，所述的C4 C7脂族杂环被=0、 =S、 =NZ (Z表示氢、C1 C20烷基、C1 C20环烷基、C6~C10芳基、杂芳基、 杂环)、-OH、 -SH、 C1 C10垸基单取代或者多取代。
本发明中，可具有取代基的环酸酐(I )优选为顺-1，3-二取代苄基咪唑啉-2-酮-2H-呋喃并[3， 4-d]咪唑-2， 4,6-三酮。<formula>formula see original document page 6</formula>脱水，关环
<formula>formula see original document page 6</formula>
本发明中，所用的高沸点有机溶剂为芳香烃、卤代烃或醚类溶剂中的一种或 几种，选自甲苯、乙苯；邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯或该三者的任意比例混 合物，或二氧六环或二丁醚，所述溶剂来源广泛，易于回收套用，并且价格均较 便宜。
本发明中，脱水形成环酸酐(I )相应的二羧酸(II )为1，2-环戊烷二甲酸、 1，2-环己烷二甲酸、1， 3-二苄基咪唑啉-2-酮-顺-4， 5-二羧酸。
本发明中，可具有取代基的二羧酸(II )与有机溶剂的重量体积比为1: 10~25 g/mL，在反应过程中可达到良好的溶解性能；反应温度控制在30 130'C;适宜 的反应时间为1 15h。本发明中，所用有机溶剂优选为甲苯。
本发明中，可具有取代基的二羧酸(II)与有机溶剂的重量体积比优选为 l:15 20g/mL。
本发明中，反应温度优选在80 120'C范围。 本发明中，反应时间优选在6 12h。
本发明通过将可具有取代基的二羧酸(II)加热至回流，把脱除的水与高沸 点有机溶剂形成的共沸物不断的移除，完全转化为相应的环酸酐(I )。反应过 程中不用添加任何酸性脱水剂，反应条件温和、成本低、环境污染小，产品纯度 >99.5%、收率〉99%。具有良好的工业化前景。
为了便于理解，以下将通过具体的实施例对本发明的进行详细地描述。需要 特别指出的是，具体实例仅是为了说明，显然本领域的普通技术人员可以根据本 文说明，在本发明的范围内对本发明做出各种各样的修正和改变，这些修正和改 变也纳入本发明的范围内。另外，本发明引用了公开文献，这些文献是为了更清 楚地描述本发明，它们的全文内容均纳入本文进行参考，就好像它们的全文已经 在本文中重复叙述过一样。
具体实施方式
实施例l
将1， 3-二节基咪唑啉-2-酮-顺-4， 5-二羧酸35.4 g， 0.10 mol和甲苯531 mL 置于反应瓶中，加热至110。C搅拌回流带水6h，冷却至室温，析出固体，过滤， 滤饼用少量甲苯淋洗，干燥得白色粉末I (33.6g，100%)， m.p.236~237 °C，含 量> 99.5%。
IR (KBr) :v=1805， 1740， 1687， 1227cm-l.
1HNMR (CDC13) :5=4.21 (s， 2H， C3a-HandC6a-H)， 4.19， 5.10(dd,4H, J=15Hz,2xCH2C6H5)， 7.26~7.39 (m， 10H, 2xArH) ppm.
EI-MS: (m/z,%) =336 (M+, 13.6)， 264 (15.6)， 173 (5.8)， 132 (10.9)， 91 (100).
实施例2
将1， 3-二苄基咪唑啉-2-酮-顺-4， 5-二羧酸(35.4 g, 0.10 mol)和二甲苯(531mL)置于反应瓶中，加热至11(TC搅拌回流带水6h，冷却至室温，析出固体，过 滤，滤饼用少量甲苯淋洗，干燥得白色粉末I (33.6g， 100%), m.p.236 237 。C， 含量> 99.5%。
IR (KBr) :v=1805， 1740， 1687， 1227cm-l.
1H画R (CDC13) :8=4.21 (s, 2H， C3a-H and C6a-H)， 4.19, 5.10 (dd，4H, J=15Hz，2xCH2C6H5)， 7.26~7.39 (m， IOH， 2xArH) ppm.
EI-MS: (m/z,0/0) =336 (M+， 13.6), 264 (15.6)， 173 (5.8)， 132 (10.9)， 91 (IOO)。
权利要求
1、一种可具有取代基的环酸酐(I)的合成方法，其特征在于，通过如下合成路线，将可具有取代基的二羧酸(II)加热至回流，把脱除的水与高沸点有机溶剂形成的共沸物不断的移除，冷却反应液，过滤，滤渣即为相应的环酸酐(I)；式中X和Y相同或不同，表示氢、可具有单取代基或多取代基的C1～C20烷基、可具有单取代基或多取代基的C6～C10芳基、可具有单取代基或多取代基的芳烷基或者可具有单取代基或多取代基的杂芳基；或者X和Y可与各自相连接的碳原子一起形成可具有单取代基或多取代基的C4～C10脂族杂环。
2、 如权利要求1所述的可具有取代基的环酸酐(I )的合成方法，其特征在 于，所述环酸酐(I )中X和Y相同或不同，表示氢、可具有单取代基或多取 代基的C1 C10烷基、可具有单取代基或多取代基的C6 C10芳基、可具有单取 代基或多取代基的芳烷基或者可具有单取代基或多取代基的杂芳基,或者X和Y 可与各自相连接的碳原子一起形成可具有单取代基或多取代基的C4 C7脂族杂 环。
3、 如权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述的环酸酐(I )中X和 Y与各自相连接的碳原子一起形成可具有单取代基或多取代基的C4 C7脂族杂 环。
4、 如权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述的C4 C7脂族杂环被=0、 =S、 =NZ、 -OH、 -SH、 C1 C10烷基单取代或者多取代；其中，Z表示氢、C1 C20 烷基、C1 C20环烷基、C6 C10芳基、杂芳基或杂环。
5、 如权利要求1 4所述的合成方法，其特征在于，所述的脱水形成环酸酐(I ) 相应的二羧酸(II)为l，2-环戊垸二甲酸、1，2-环己烷二甲酸或1， 3-二苄基咪 唑啉-2-酮-顺-4， 5-二羧酸。
6、 如权利要求1所述的合成方法，其特征在于所述有机溶剂为芳香烃、卤代烃或醚类溶剂中的一种或几种。
7、 如权利要求6所述的合成方法，其特征在于所述有机溶剂选自甲苯、乙苯; 邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯或该三者的任意比例混合物；或二氧六环或二丁 醚。
8、 如权利要求1所述的合成方法，其特征在于所述的可具有取代基的二羧酸 (II )与有机溶剂的重量体积比为1: 10~25 g/mL。
9、 如权利要求1所述的合成方法，其特征在于所述方法中，反应温度为30 130°C，反应时间为l 15h。
10、 如权利要求8所述的合成方法，其中可具有取代基的二羧酸(II)与有机 溶剂的重量体积比为1: 15~20g/mL。
11、 如权利要求9所述的合成方法，其中的反应温度为80 120'C，反应时间 为6 12h。
12、 如权利要求1所述的合成方法，其中的过滤环酸酐(I )反应液得到的母 液直接回收套用，或制备环酸酐(I )的反应液不经过滤处理直接用于下一步反 应。
全文摘要
本发明属于有机化学技术领域，具体涉及一种可具有取代基的环酸酐(I)的合成方法。本发明将可具有取代基的二羧酸(II)与高沸点有机溶剂共沸物带水，使其完全转化为相应的环酸酐(I)。本方法不需添加任何酸性脱水剂即可反应完全，操作简便，产品纯度＞99.5％，收率＞99％，环境污染小，具有良好的工业化前景。
文档编号C07D491/00GK101519407SQ20091004867
公开日2009年9月2日 申请日期2009年3月31日 优先权日2009年3月31日
发明者非 熊, 陈芬儿 申请人:复旦大学;帝斯曼知识产权资产管理有限公司