专利名称：烯丙基醚和炔丙基醚的制作方法
烯丙基醚和炔丙基醚
本发明涉及烯丙基醚和炔丙基醚，它们的制备方法以及它们的用途。
更具体地，本发明涉及具有通式X-C (R1) (R2) -O-C (CH3) (R3) -OCH3⑴的烯丙 基醚和炔丙基醚，其中X是乙炔基或乙烯基，R1是甲基或乙基，R2是饱和的或不饱和的 线性或环状脂族烃残基，R3是甲基或乙基；本发明还涉及通过如下制备它们的方法使 式X-COO (R2)-OH(II)的叔乙炔基或乙烯基甲醇与异丙烯基甲基醚(IPM)或2-正-丁 烯基甲基醚(BME)在酸催化剂的存在下进行反应。因此，式⑴化合物分别也被称为 IPM加合物和BME加合物。
Saucy等人(Helv.Chim.Acta迎(1967)，1158)已经描述了通过如下以高产率制备β-酮基丙二烯化合物(ketoallene)的方法使乙炔甲醇与乙烯基醚在惰性溶剂中、 60-80°C的温度下并且在催化量的对甲苯磺酸或磷酸的存在下进行反应。他们推理认为该 反应经由式⑴炔丙基中间体(其中X是乙炔基)进行，但却不能分离并确认该中间体。
类似地，Saucy等人(Helv.Chim.Acta迎(1967)，2091)已经描述了通过如下以高 产率(相对于甲醇为73-94% )制备Y，δ -不饱和酮的方法使叔乙烯基甲醇与异丙烯 基醚在催化量的磷酸的存在下、在压力下、120-200°C的温度下反应12至16小时。未加 压的操作导致产率大幅下降，例如在6-甲基-5-庚烯-2-酮(MH)的情况下由93%下降 至仅41%。此外，作者推测该反应经由式⑴中间体(其中X是乙烯基)进行，并且他 们承认不能分离并确认这些化合物。
现在，根据本发明发现通过在_20°C或更低的温度下实施MBE与IPM的反应， 可以以高产率和高纯度分离出假定的迄今为止未在文献中描述的、被转化成有价值的已 知化合物之前的式⑴中间体。
因此，本发明涉及具有通式X-C(R1) (R2)-O-C(CH3) (R3)-OCH3⑴的烯丙基醚 和炔丙基醚，其中X是乙炔基或乙烯基，R1是甲基或乙基，R2是饱和的或不饱和的线 性或环状脂族烃残基，R3是甲基或乙基；本发明还涉及通过如下制备它们的方法使式 X-C(Rj) (R2)-OH(II)的叔乙炔基或乙烯基甲醇与异丙烯基甲基醚(IPM)或2-正-丁烯 基甲基醚(BME)在_20°C或更低的温度下、在作为催化剂的酸的存在下进行反应。本发 明还涉及新型的化合物用于制造已知的β-酮基丙二烯化合物、α， β-不饱和羰基化合 物和Y，δ -不饱和酮，例如MH(6-甲基-5-庚烯-2-酮)的用途，以及相应的用于制 造这些已知化合物的方法。
饱和的或不饱和的线性或环状脂族烃残基包括直链或支化链烷基、具有一个或 更多个双键或三键的烯基和炔基、以及环烷基和环烯基，其中这些基团具有1至46个碳 原子。这种基团R2的优选实例是甲基、CH2-异戊二烯基(CH2-Prenyl)、CH2-香叶基、 CH2-法呢基、CH2-六氢法呢基、CH2-茄呢基和CH = CH-O，6，6-三甲基环己-1-烯基)。
起始化合物，即叔乙炔基甲醇和乙烯基甲醇以及IPM和ΒΜΕ，是本领域公知 的。它们可商购或者可以通过本领域公知的方法制备。
尽管任何强有机酸或无机酸都可以用在本发明的方法中作为催化剂，但是有利地使用允许均相操作的酸。优选的酸选自pKa在1.5至4.5范围内的那些酸。在考虑的 酸中，磷酸为优选的酸，其用量为0.5至2.0mOl%、优选为1.0mOl%。
实验在低于0°C的温度下操作导致更高的产率和更高的产品质量，但需要更长的 反应时间和更大量的磷酸。对于该反应而言，适当的温度是低于-20°C的温度，适当的温 度范围为约-30°C至-20°C。
使用相对于化合物⑴过量的IPM或BME是有利的。该过量可以高达20摩尔 当量，优选为5.0至12.5摩尔当量，更优选为5.0至7.5摩尔当量。
该反应可以在不存在惰性溶剂的情况下或者在惰性溶剂的存在下实施，优选不 用溶剂或者在烃(例如戊烷、己烷或庚烷)中实施。
反应终止后，即通常M-72小时后，用弱碱(例如胺或弱酸的盐)和强碱(例如 乙酸钠)中和反应混合物。在本情形中，优选的碱是三乙胺。
通过使用常规分离技术，可以以至少80%、优选至少90%、最优选至少95%的 纯度和相对于化合物(II)至少80%、优选高达85%、甚至更优选高达90%的产率分离式 ⑴化合物。由此得到的化合物在-20°C下能稳定若干月，但是它们如果在室温(22°C ) 下储存60天以上就会分解。优选的式⑴化合物是3-(1-甲氧基-1-甲基乙氧基)-3-甲 基-1- 丁烯(MMMB)，该化合物在由2-甲基-3- 丁烯-2-醇(MBE)和IPM制备6-甲 基-5-庚烯-2-酮(MH)的方法中是中间体。其他优选的式⑴化合物例如为3-(1-甲 氧基-1-甲基乙氧基)-3-甲基-5-(2，6，6-三甲基-环己-1-烯基)-1-戊炔-4-烯和 3-(1-甲氧基-1-甲基乙氧基)-3-甲基-5-(2，6，6-三甲基-环己-1-烯基)-1，4-戊 二烯，由这些化合物可以制备例如维生素A或风味中间体。
产物可以直接转化成期望的β-酮基丙二烯化合物或Y，δ-不饱和酮，而无需 从反应混合物中分离出来；或者产物可以首先根据本领域已知的方法进一步纯化，例如 通过在适当的固体碱性载体(诸如氧化铝、硅石和弱碱性离子交换剂)上吸附/脱附。用 于进一步纯化的特别适宜试剂是商业可得的碱性氧化铝，例如Alox B，等级Α-Ι。为了部 分失活，有必要向无水氧化铝中添加一些水，即添加3-7重量％，优选添加约5重量％。 还优选的是，在保护气体(例如氩气)下并且使用烃(例如戊烷或己烷)作为溶剂进行操 作。
式⑴化合物可以通过如下分别转化成期望的β -酮基丙二烯化合物(当X = 乙炔基)或Y，δ-不饱和酮(当X =乙烯基)在存在催化剂或不存在催化剂的情况 下，将式⑴化合物可选在溶剂的存在下加热至100-160°C，优选加热至120-150°C。优 选的催化剂是酸，尤其是无机酸，例如硫酸和磷酸。该反应可以以间歇方式或连续方式 实施，并且在不具有额外IPM的情况下，或优选在具有额外IPM的情况下实现。IPM过 量0.1至5.0当量、优选0.5至3.5当量、最优选1.0至3.0当量(mol/mol)适宜。
式I的BME加合物可以采用类似方式转化成正-和异-不饱和化合物，例如 BME-去氢里哪醇转化成正甲基紫罗兰酮和异甲基紫罗兰酮(它们是β-酮基丙二烯化合 物)并且通过本领域已知的方法分别进一步转化成正甲基假紫罗酮和异甲基假紫罗酮以 及正-α -甲基紫罗兰酮和异-α -甲基紫罗兰酮(它们都是α，β _不饱和酮)。
因此，本发明还包括用于制备β -酮基丙二烯化合物或Y，δ -不饱和酮的方 法，该方法具有如下特征将式I化合物可选在催化剂的存在下或不存在催化剂的情况下、优选在酸的存在下、并且可选在具有额外IPM的情况下加热至100至160°C，优选加 热至120至150°C。在优选的实施方式中，式I化合物是里哪醇、去氢里哪醇、橙花叔 醇、2-茄尼基-1-甲基-1-乙炔基-乙醇、乙烯基-β-紫罗醇或乙炔基-β-紫罗醇与 IPM或BME的加合产物(加合物)。
进一步发现式I化合物可以与2，2-二甲氧基丙烷(DMP，III)在酸的存在下进 行反应，从而形成式(R1) (R2)C = Y-CH2-CO-R3(IV)的Y，δ -不饱和酮，其中R1、 R2和R3如上所定义，Y是C = CH或CH-CH2,因而这也是本发明的一部分。在这个 反应的优选实施方式中，式I化合物是3-(1-甲氧基-1-甲基乙氧基)-3-甲基-1-丁 烯(MBE-IPM-加合物或MMMB)，式III的Y，δ -不饱和酮是MH (6-甲基-5-庚 烯-2-酮)。
对于可用在该反应中的酸，上述针对式I化合物的形成所述的同样适用。优选 的酸是磷酸。反应物I和III以1 1-10的摩尔比、优选以1 1.5-5的摩尔比、更优选 以1 2-4的摩尔比进行反应。温度适宜在100-170°C的范围内，优选在130-160°C的范 围内，反应在M小时后接近完成，产率为约80%。
最后，令人^C讶地发现，在经磷酸催化的反应中，MBE和DMP形成MH，这与 本发明相关，因而也构成本发明的一部分。该反应的条件与化合物I和III的反应相同。 该反应在M小时后接近完成，产率为约52%。
通过如下实施例更详细地阐述本发明。
实施例1
经磷酸催化的IPM与MBE的加成
反应
将52.2g(0.592mol)的 2_ 甲基 _3_ 丁烯 _2_ 醇(MBE)和 331.9g (4.44mol)的异丙 烯基甲基醚(IPM)的混合物在氩气下的IL三口圆底烧瓶中在-30°C的温度下通过磁力搅 拌器进行搅拌。在具有一次性管头的体积可调的移液管的协助下一次性添加3.72g由17.7 重量^WH3PO4丙酮溶液构成的催化剂溶液(相对于MBE=I摩尔％)。将澄清、无色的 溶液在冰柜中的温度下储存72小时。在搅拌和氩气下，通过添加1.81g(2.485ml， 0.018mol)的三乙胺将该溶液调至碱性，并允许达到室温(22°C)。然后，将反应混合物 在旋转蒸发器中在75mbar的压力下、在不超过22-25°C的温度下浓缩。得到94.9g粗制 的3-(1-甲氧基-1-甲基乙氧基)-3-甲基-1-丁烯，其中包括2.4g三乙基磷酸铵，并且 含有88.4g MMMB或MBE-IPM-加合物(产率相对于MBE为87.2% )。
纯化
将12. 的去离子水添加到在四口反应烧瓶中的23 无水Alox B，等级A_I中， 然后用手通过玻璃棒混合该混合物，直到得到均勻的粉末。将PT-100热电偶设置到反应 烧瓶中。将热粉末在氩气下冰浴中冷却，直到达到室温(22°c)。将94. 的粗制MMMB 和11 的戊烷一起转移到现在含有5重量％水的Alox B中。将KPG玻璃螺旋桨式搅拌 器设置在反应烧瓶中，并将糊状物在室温(22°C )下搅拌G00-500rpm)2小时。通过在 5 μ m的Bflon过滤器上过滤将戊烷中的产物从Alox B中分离出来。用约2000ml的戊烷 洗涤滤饼。将提取物在旋转蒸发器中在25mbar的最大压力下和25°C的最高温度下浓缩。 得到78. 无色油状MMMB，其中纯度为96.5%，产率(相对于MBE)为81重量％。通过GC和NMR谱确认结构和品质。
NMR 参数
在安装有5mm BBO BB-IH探测头的Bruker Avance 300光谱仪上记录NMR光谱，其中所述探测头对于1H在300MHz下操作，对于13C在75.5MHz下操作。光谱在 CDCl3中记录，并且参照TMS ( δ Η)或溶剂信号(δ c) δ η 0.00/ δ c 77.0。考虑耦合常 数和化学位移，基于1H和1t-NMR光谱数据进行指认；13C的多重性通过DEPT给出 C = s, CH = d, CH2 = t, CH3 = q。
结构式
分子式C9H18O2
单一同位素质量(monoisotopicmass) 158.1307
化学名称(CAS) 3-(1-甲氧基-1-甲基-乙氧基)-3-甲基-丁-1-烯
1H-NMRS 6.12 (1H，dd, J =17.6，10.8Hz, H-10a), 5.08 (1H，dd, J =17.6， 1.1
Hz, H-I lb), 4.97 (1H, dd, J = 10.8，1.1Hz, H-I la),
3.25 (3H, s, H3_2)，1.37 (4x 3H, 4x s, H3_6，H3_7，H3_8，
H3-9).
13C-NMR δ 146.9 (d, C—10)，110.9 (t，C—ll)，101.3 (s，C_3)，75.5 (s， C-5)，48.2
(q，C-2)，28.6 (2xq, C_6&C_9，27.3 (2xq, C_7&C_
8).
实施例2
经磷酸催化的BME与去氢里哪醇(DLL)的加成
反应
将19g 的 DLL (0.1236Mol)和 81.4g 的 BME (0.927Mol)的混合物在 250ml 三 口圆底烧瓶中在氩气下T1 = -200C (Tj =约_25°C )下搅拌(磁力搅拌器)。在具有一次性 管头的体积可调的移液管的协助下一次性添加0.341g催化剂溶液(H3PO4, 17.7重量％， 在丙酮中，0.618mMol =相对于DLL0.5摩尔％ )。将澄清、无色的溶液在约_22°C的冰 柜中在T1 = -20°C下储存M小时。从冰柜中取出，但仍在T1 = -20°C下并且在搅拌和氩 气下，采用260 μ 1的三乙胺将该溶液调至碱性，并搅拌直到达到室温。然后，将反应混 合物在具有隔膜泵(IOmbar)的旋转蒸发器中浓缩，并用高真空泵(泵中为0.02mbar)脱气。在该过程中以及在随后的处理期间，DLL-BME加合物的温度不应超过22-25°C。 分离^.Ig的粗产物，其中含有85.9面积％的DLL-BME加合物，产率为81.9%。
富集
将8.86g的去离子水添加到在四口反应烧瓶中的16 Alox B，等级A_I (无水) 中，然后用手通过玻璃棒混合该混合物，直到得到均勻的粉末。将PT-100热电偶设置到 反应烧瓶中。将热粉末在氩气下冰浴中冷却，直到达到室温。将^.Ig的粗产物和84g 的戊烷一起转移到现在含有5重量％水的Alox B中。将KPG玻璃螺旋桨式搅拌器设置在 反应烧瓶中。将糊状物在室温下搅拌G00-500rpm) 2小时。通过在5 μ m的Bflon过滤 器上过滤将戊烷中的产物从AloxB中分离出来。用约IOOOml的戊烷洗涤滤饼。将提取 物在具有隔膜泵(IOmbar)的旋转蒸发器中浓缩，并采用高真空泵(泵中为0.02mbar)在T1 = 25°C的最高温度下脱气。得到22.3g经富集的DLL-BME加合物，纯度为97.8面积％， 产率为74.1;在富集过程中DLL-BME加合物的回收率为90.5%。将剩余的AloxB用 500ml的戊烷再次洗涤一次。将提取物在具有隔膜泵(IOmbar)的旋转蒸发器中浓缩，并 采用高真空泵(泵中为0.02mbar)在T1 = 25°C的最高温度下脱气。得到1. 第二次富集 的DLL-BME加合物，纯度为94.1面积％，产率为3.8%;在富集过程中DLL-BME加合 物的回收率为4.7%。
两种非对映异构体DLL加合物，(3R*)-3_{[(1R*)-1-甲氧基-1-甲基丙基] 氧}-7_甲基辛-6-烯-1-炔-3-醇和(3R*)-3-{[(lS*)_l-甲氧基甲基丙基]氧}_7_甲 基辛-6-烯-1-炔-3-醇，以混合物形式表征。未研究非对映异构体的NMR数据集归jM ο
DLL-BME-加合物 1
1H-NMR δ = 5.14(1H, m, H_6)，3.19 (3H, OCH3), 2.43 (1H, s, H_l)， 2.19 (2H, m, H2_5)，1.76 (4H, m, H2_4，H2~2' )，1.69 (3H, s, H3_8)，1.63 (3H, s, CH3-7), 1.57 (3H, s, H3-I' )，1.54 (3H, s, CH3_3)，0.88 (3H, t, J = 7.5Hz,H3-3').
13C-NMR δ = 131.7，124.1，104.2，87.9，72.4，70.1，48.0，45.2，31.4， 27.9，25.7，23.1，22.9，17.6，8.6.
DLL-BME-加合物 2
1H-NMR δ = 5.14(1H, m, H_6)，3.23 (3H, OCH3), 2.45 (1H，s, H_l)， 2.19 (2H, m, H2_5)，1.76 (4H, m, H2_4，H2~2' )，1.69 (3H, s, H3_8)，1.63 (3H, s, CH3-7), 1.57 (3H, s, H3-I' )，1.47 (3H, s, CH3_3)，0.89 (3H, t, J = 7.5Hz,H3-3')
13C-NMR δ = 131.7，124.1，104.0，87.3，72.5，69.8，48.3，44.8，31.6， 29.1，25.7，23.4，23.1，17.6，8.9.
实施例3
经磷酸催化的IPM与乙炔基-β -紫罗醇的加成
反应
将54.8g的乙炔基-β -紫罗醇(0.245Mol)和69.7g的IPM (0.932Mol)的混合物 在250ml三口圆底烧瓶中在氩气下T1 = IOt: (T1=约-25°C)下搅拌(磁力搅拌器)。在具有一次性管头的体积可调的移液管的协助下一次性添加0.13 催化剂溶液(H3PO4, 18.1重量％，在丙酮中，0.245mMol=相对于乙炔基-β-紫罗醇0.1摩尔％)。将澄清、 无色的溶液在约_22°C的冰柜中在T1 = IOO下储存72小时。从冰柜中取出，但仍在T1 = -20°C下并且在搅拌和氩气下，采用103 μ 1的三乙胺将该溶液调至碱性，并搅拌直到 达到室温。然后，将反应混合物在具有隔膜泵(IOmbar)的旋转蒸发器中浓缩，并用高 真空泵(泵中为0.02mbar)脱气。在该过程中以及在随后的处理期间，乙炔基-β-紫罗 醇-IPM加合物的温度不应超过22-25°C。分离73g的粗产物，其中含有95.7面积％的乙 炔基-β-紫罗醇-IPM加合物，产率为98.3%。通过上述方法完成纯化。得到71.3g的产物，纯度为97.0%，产率为97.4%。 结构式
权利要求
1.具有如下通式的烯丙基醚和炔丙基醚，X-CCR1) (R2)-O-C(CH3) (R3)-OCH3(I)其中X是乙炔基或乙烯基，R1是甲基或乙基，R2是饱和的或不饱和的线性或环状脂族烃残基，并且R3是甲基或乙基。
2.如权利要求1所述的化合物，该化合物是3-(1-甲氧基-1-甲基乙氧基)-3-甲 基-1-丁烯。
3.如权利要求1所述的化合物，该化合物是3-(1-甲氧基-1-甲基乙氧基)-3-甲 基-5-(2，6，6-三甲基-环己-1-烯基)-1-戊炔-4-烯
4.如权利要求1所述的化合物，该化合物是3-(1-甲氧基-1-甲基乙氧基)-3-甲 基-5-(2，6，6-三甲基-环己-1-烯基)-1，4-戊二烯。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的化合物，该化合物具有至少80%、优选至少 95%的纯度。
6.—种用于制备权利要求1所要求保护化合物的方法，该方法的特征在于使式 X-C(Rj) (R2)-OH(II)的叔乙炔基或乙烯基甲醇与异丙烯基甲基醚(IPM)或2-正-丁烯 基甲基醚(BME)在_20°C或更低的温度下、在作为催化剂的酸的存在下进行反应，上述 式(II)中，X、R1和R2如权利要求1所定义。
7.如权利要求6所述的方法，其中酸催化剂是磷酸。
8.如权利要求6或权利要求7所述的方法，其中，在所述反应终止后，用弱碱中和反 应混合物。
9.如权利要求6至8中任意一项所述的方法，其中，所述碱是三乙胺。
10.如权利要求1至5中任意一项所述的化合物用于制造β-酮基丙二烯化合物、α， β -不饱和羰基化合物和Y，δ-不饱和酮的用途。
11.3-(1-甲氧基-1-甲基乙氧基)-3-甲基-1-丁烯用于制造6-甲基-5-庚烯-2-酮 的用途。
12.一种用于制造β -酮基丙二烯化合物或Y，δ -不饱和酮的方法，所述方法的特 征在于在存在催化剂或不存在催化剂的情况下，优选在酸的存在下并且可选在具有额 外IPM的情况下，将权利要求1所定义的式⑴化合物加热至100-160°C，优选加热至 120-150°C。
13.如权利要求12所述的方法，其中，由3-(1-甲氧基-1-甲基乙氧基)-3-甲 基-1- 丁烯制备6-甲基-5-庚烯-2-酮。
14.权利要求12所述的制备β-酮基丙二烯化合物或不饱和酮的方法，该方法的特 征在于式⑴化合物是里哪醇、去氢里哪醇、橙花叔醇、2-茄尼基-1-甲基-1-乙炔 基-乙醇、乙烯基- β -紫罗醇或乙炔基- β -紫罗醇与IPM或BME的加合物。
15.一种用于制备下式Y，δ -不饱和酮的方法，(R1) (R2) C = Y-CH2-CO-R3 (IV)其中R1是甲基或乙基，R2是饱和的或不饱和的线性或环状脂族烃残基， R3是甲基或乙基，并且 Y 是 C = C 或 CH-CH2,该方法的特征在于使权利要求ι至5中任意一项所述的式I化合物与DMP在酸、 优选磷酸的存在下进行反应。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述式I化合物是3-(1-甲氧基-1-甲基乙氧 基)-3-甲基-1-丁烯，所述式IV化合物是MH。
17.—种用于制备MH的方法，该方法的特征在于使MBE与DMP在作为催化剂的 磷酸的存在下进行反应。
全文摘要
本发明涉及具有通式X-C(R1)(R2)-O-C(CH3)(R3)-OCH3(I)的烯丙基醚和炔丙基醚，其中X是乙炔基或乙烯基，R1是甲基或乙基，R2是饱和的或不饱和的线性或环状脂族烃残基，R3是甲基或乙基；本发明还涉及它们的制备方法以及它们在制造β-酮基丙二烯化合物、α，β-不饱和羰基化合物和γ，δ-不饱和酮的应用。
文档编号C07C45/51GK102026951SQ200980117544
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月12日 优先权日2008年5月13日
发明者沃夫·库恩滋, 沃纳尔·邦拉蒂 申请人:帝斯曼知识产权资产管理有限公司