专利名称：烷基乙二醛二聚反应的新方法
技术领域：
本发明涉及有机合成领域，更具体地涉及制备化学式(I)的化合物的新方法，该化合物根据图解(1)，通过由羟甲基亚磺酸的碱金属盐(HOCH2SO2M)，优选HOCH2SO2Na·2H2O促进的烷基乙二醛(II)的还原二聚反应来制备图解(1)本发明乙二醛的还原二聚反应 其中R1同时代表直链或支链的C1～C5烷基，并且M是碱金属离子。
背景技术：
用于化学式(I)的化合物制备的各种方法已经被报道过，例如Briggs等在J.Chem.Soc.Perkin.Trans.I，1985，795中涉及由酒石酸开始的3，4-二羟基己烷-2，5-二酮的多步合成，或者Bassignani等在J.Org.Chem.，1978，43，4245中涉及通过用有毒的并且昂贵的KClO3/OsO4系统氧化昂贵的2，5-二甲基呋喃合成3，4-二羟基己烷-2，5-二酮。
另一报道的关于合成化合物(I)的方法是乙二醛的还原二聚反应。但是，尽管事实上该反应允许仅用一步从容易获得的乙二醛(II)获得化合物(I)作为终产品，所述反应并没有引起关注。
据我们所知，现有技术仅公开了4种不同的二聚乙二醛的方法a)欧洲专利EP 368211 B1公开了二聚烷基乙二醛的电化学方法，产率为约47％。
b)Büchi等在J.Org.Chem.，1973，38，123中教示了应用金属锌促进甲基乙二醛的二聚反应，产率为约55％。
c)Clerici等在J.Org.Chem.，1989，54，3872中教示了应用TiCl3促进苯甲酰甲醛的二聚反应，产率为约30％。
d)Russell等在J.Am.Chem.Soc.，1966，88，5498中教示了应用由Cu(NO3)2和HOCH2SO2Na·2H2O现场获得的Cu(I)促进苯甲酰甲醛的二聚反应，产率约为60～70％。
在此提及的上述方法具有很低的产率(通常低于70％)和/或使用至少0.1当量的重金属盐，其意味着终产品的纯化和废物处理的问题。因此仍然需要寻找具有高产率并且不使用重金属作为共反应物的完成乙二醛还原二聚反应的方法。
发明内容
为了克服前述的问题，本发明涉及针对在单一步骤中以高产率合成化合物(I)的新方法。
本发明的方法更具体地涉及乙二醛(II)的二聚反应。实际上，现在我们已经惊奇地发现在特定pH条件下存在羟甲基亚磺酸的碱金属盐能够促进乙二醛(II)的还原二聚反应。
因此，本发明的方法涉及化学式(I)的化合物的制备，
其中R1代表直链或支链的C1～C5的烷基，该方法包含在水性反应介质中化学式(II)的乙二醛的二聚反应， 其中R1具有与以上所定义的相同含义，所述的方法特征在于二聚反应在下述条件下实施a)存在羟甲基亚磺酸的碱金属盐(即化学式HOCH2SO2M的化合物，M为碱金属离子)；和b)反应介质的pH在3.5～9.5之间。
根据本发明的一个特定实施方式，起始乙二醛(II)是甲基乙二醛，其生成优选的最终二羟基二酮(I)，即3，4-二羟基-己烷-2，5-二酮。
优选的羟甲基亚磺酸的碱金属盐是HOCH2SO2Na·2H2O，也被称为Rongalit(来源BASF，Germany)。
羟甲基亚磺酸的所述盐能以事先制备和分离的化学品形式被用于本发明中，或能够在使用它们之前在反应介质中现场制备无须分离或纯化。用于它的制备的试验步骤在两种情形下是完全相似的并且为本领域技术人员公知。预分离的化合物形式的羟甲基亚磺酸的盐的应用代表了一种优选实施方式。
如上所述，二聚反应在水性反应介质中进行。通过“水性反应介质”这里指反应发生于其中的介质，所述介质含有至少50％的水，百分比为相对于介质自身的重量。根据本发明的实施方式，特别合适的水性反应介质是水。
由于本发明的方法在水性反应介质中发生，并且如图解1所示乙二醛的还原需要质子，溶液的pH在反应过程中非常重要。在这点上，我们已经发现为了确保化合物(I)的高产量，非常重要的是在弱酸性至适度碱性的介质中实施本发明的方法。实际上，如果反应在过酸或过碱性介质中进行时，那么反应的产率较低。
根据本发明的具体实施方式
，本方法优选在具有4.0～9.5之间的pH值的反应介质中进行，优选在5.0～9.0之间，更优选在5.0～7.5之间。
我们同样已经确定的是非常有利地在含有缓冲盐的水性反应介质中实施该方法，以确保自由质子的浓度在最小的范围内变动。缓冲盐的用量取决于期望的pH值范围。
所述缓冲盐为弱碱或弱酸的衍生物，并且根据本发明的实施方式，它们选自由碱金属的碳酸盐、碱土金属的碳酸盐、碱金属的碳酸氢盐或碱金属的磷酸二氢盐组成的组。更优选缓冲盐是选自由Na2CO3、CaCO3和NaHCO3组成的组中的一种。
根据反应的化学计量学，乙二醛(II)/(HOCH2SO2M)的摩尔比等于2，但是，我们发现过量的HOCH2SO2M增加了本方法的产率。因此，根据本发明的实施方式，在2～0.3或1.5～0.5范围内变动的乙二醛(II)/(HOCH2SO2M)的摩尔比可被有利地使用。
实施本发明方法的温度可在0℃～100℃之间，更优选在20℃～60℃之间。
现在将通过以下实施例的方式对本发明进行更详细的描述，其中温度用摄氏度表示并且缩写具有本领域的通常含义。
具体实施例方式
实施例1Rongalit，碳酸钙和甲基乙二醛(techn.～40％于水中)都是可从FLUKA(瑞士)商业可得的。
甲基乙二醛的二聚反应在装有机械搅拌器、氩气层、温度计和pH计的1.5升玻璃反应器中加入40％的甲基乙二醛的水溶液(180g；1mole)和水(300ml)。在40℃下搅拌该溶液并且加入固体碳酸钠(10g)，pH值从2.6升至5.5。用15分钟将Rongalit(154g；1mole)于水(500ml)中的溶液加入并将温度保持在40～43°。该反应是轻微放热的，并且pH在初期从5.5升至7.3然后在下一小时降至6.3。该反应在40℃时搅拌6个多小时。在20°下通过添加8 5％的磷酸使其酸化至pH值为5.0。
通过真空蒸馏将反应混合物的水蒸馏掉并且剩余的溶液用600ml的乙酸乙酯萃取三次。将结合的有机相混合并且通过真空蒸馏将溶剂蒸馏掉。在0.1mbar/130～150°下，粗产品的球对球蒸馏获得3，4-二羟基-己烷-2，5-二酮(与Büchi等在J.Org.Chem.，1973，38，123中描述的1H-NMR光谱相同)，产率为72％。
实施例2按与实施例1相同的方法，但是改用表1的量和体积使用以下各种试验条件
表1各种试验条件
1)方法在不包括于本发明条件的条件下实施。
2)在二聚反应中反应介质的pH值变化。
*＝粗产率(无蒸馏)实施例3向溶于50ml水的连二亚硫酸钠(110mmole)(测得的pH＝6.5)中加入NaOH(120mmole)于25ml水的溶液，并将得到的悬浊液搅拌15分钟。在该悬浊液中加入9.5g(110mmole)的甲醛(35％于水中)并将混合物在室温下搅拌2小时(最终溶液的pH为9.5)。然后加入80ml的乙醇并将沉淀(亚硫酸钠)过滤掉。然后用15分钟将含有HOCH2SO2Na的液体加入含有1.8g(100mmole)的甲基乙二醛(40％于水中)和1g的碳酸钠(pH＝7)的30ml水溶液。得到的混合物在室温下搅拌6小时并且具有在8.2～7.7之间变动的pH值。如实施例1所述那样用磷酸酸化并进行分离纯化(work-up)，生成想要得到的化学式(I)的化合物，产率为约55％。
权利要求
1.化学式(I)的化合物的制备方法， 其中R1代表直链或支链的C1～C5的烷基，该方法包含在水性反应介质中化学式(II)的乙二醛的二聚反应， 其中R1具有与以上所定义的相同含义，所述的方法特征在于二聚反应在下述条件下实施a)存在羟甲基亚磺酸的碱金属盐；和b)反应介质的pH在3.5～9.5之间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于化学式(II)的化合物是甲基乙二醛，并且化学式(I)的化合物是3，4-二羟基己烷-2，5-二酮。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于羟甲基亚磺酸的碱金属盐是HOCH2SO2Na·2H2O。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于pH在4.0～9.5之间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于pH在5.0～9.0之间。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于pH在5.0～7.5之间。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的方法，其特征在于该方法在含有缓冲盐的水性反应介质中实施。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于缓冲盐是选自由碱金属的碳酸盐、碱土金属的碳酸盐、碱金属的碳酸氢盐和碱金属的磷酸二氢盐组成的组中的一种。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于缓冲盐是选自由Na2CO3、CaCO3和NaHCO3组成的组中的一种。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的方法，其特征在于实施该方法的温度在20℃～60℃之间。
全文摘要
本发明涉及有机合成领域，更具体地涉及用于烷基乙二醛的二聚反应的新方法，所述方法由羟甲基亚磺酸的碱金属盐促进并且在3.5～9.5的pH值条件下实施。
文档编号C07C49/17GK101039895SQ200580034560
公开日2007年9月19日 申请日期2005年10月25日 优先权日2004年11月2日
发明者费迪南德·内夫, 勒内·德科尔赞特 申请人:弗门尼舍有限公司