专利名称：一种1，3-金刚烷二甲酸的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种1，3-金刚烷二甲酸的制备方法。
背景技术：
1，3_金刚烷二甲酸由于具有双官能团容易合成各种不同金刚烷二取代衍生物，很 多金刚烷二取代衍生物也具有良好的抗病毒作用；同时，1，3_金刚烷二甲酸也可用于生物 高分子材料的合成，也很容易合成各种不同的高分子材料，如在酸催化下与丙烯醇酯化可 以方便地合成重要的高分子单体二烯丙基酯。这些材料材质透明度好、硬度高、抗冲击及热 稳定性能优异，在有机新材料领域有着广泛的应用前景，特别在光通讯领域应用前景十分 看好。由于1-溴代金刚烷表现出介于叔丁基溴和1-溴代降冰片之间的反应活性，可以 利用其活性来合成许多其他金刚烷二取代衍生物，如碱性水解成1-金刚烷醇，在浓硫酸作 用下与甲酸Koch-Haaf羧基化反应生成1_金刚烷甲酸，与尿素共热合成1_金刚烷胺。但 是，1，3_ 二溴代金刚烷相对1-溴代金刚烷而言有特殊的稳定性，1，3_ 二溴代金刚烷在上述 条件下基本上不能发生类似的反应，因此无法直接用1，3_ 二溴代金刚烷在浓硫酸作用下 与甲酸起Koch-Haaf反应来合成1，3-金刚烷二甲酸。目前文献报道的关于1，3_金刚烷二 甲酸的合成路线主要有两种方法1、金刚烷溴代合成1，3_ 二溴代金刚烷，然后利用银盐使溴生成AgBr沉淀从 而水解成1，3-金刚烷二醇，进而利用1，3-金刚烷二醇在浓硫酸作用下与甲酸起Koch-Haaf 羧基化反应合成1，3_金刚烷二甲酸。 方法2、由金刚烷合成1-金刚烷甲酸，然后溴化、水解合成3-羟基-1-金刚烷甲 酸，进而利用3-羟基-1-金刚烷甲酸在浓硫酸作用下与甲酸起Koch-Haaf反应合成1，3_金
刚烷二甲酸。 这两种方法反应路线较长、且都要经过溴代这一步，带来环境污染和后处理困难； 而且方法二中的二溴代金刚烷的水解需要用到硫酸银，价格昂贵且不能回收重复利用，不 利于工业化生产。本发明采用金刚烷甲酸一步氧化得到3-羟基-1-金刚烷甲酸，再进行羧基化反应 制备1，3-金刚烷二甲酸，反应步骤只有两步，原料易得、操作方法简单易行，所得产物收率 和纯度高，且避开了溴代反应。
发明内容
本发明的目的在于提供一种的1，3-金刚烷二甲酸的制备方法。本发明的技术方案如下本发明的一种1，3_金刚烷二甲酸的制备方法，包括以下步骤(1)金刚烷甲酸的氧化将金刚烷甲酸加入到硝酸中，使金刚烷甲酸悬浮于硝酸 中，搅拌，控制反应温度在-10°c 20°C，在3小时内缓慢滴加浓硫酸，于-10°c 20°C温度 条件下反应10小时，得到3-羟基-1-金刚烷甲酸；(2) 3-羟基-1-金刚烷甲酸的羧基化将步骤(1)制备的3-羟基-1-金刚烷甲酸 中加入浓硫酸，冰水浴，快速搅拌下缓慢滴加甲酸，50分钟内滴加完毕，待滴加完毕后搅拌 反应30分钟，得到1，3-金刚烷二甲酸。
所述步骤⑴中金刚烷甲酸与硝酸的摩尔比为1 4 6，金刚烷甲酸与浓硫酸的 摩尔比为1 15 25，反应完后倒入装有碎冰的烧杯中，搅拌直至冰全部融化，冷却析出浅 黄色沉淀，抽滤出粗产品，水洗涤3次，乙醚洗涤3次，再用丙酮/水体积比=9 1的混合 溶液重结晶，真空干燥箱干燥，得到白色固体3-羟基-1-金刚烷甲酸。所述步骤(2)中金刚烷甲酸与甲酸的摩尔比为1 1.5 3，金刚烷甲酸与浓硫酸 的摩尔比为1 10 15，反应完后倒入装有碎冰的烧杯中，搅拌直至冰全部融化，冷却析出 浅白色沉淀，抽滤出粗产品，乙醇重结晶，真空干燥箱干燥，得到白色粉末1，3-金刚烷二甲 酸。本发明与现有技术相比较，具有如下有益效果(1)本发明提供了一种反应步骤少，操作简单易行，收率和纯度高的1，3_金刚烷 二甲酸制备方法。(2)本发明以金刚烷甲酸、浓硫酸、硝酸、甲酸等为原料，原料易得，避开了溴代反 应，易于工业化生产。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作出进一步的具体说明。实施例1在250mL三口烧瓶中，加入金刚烷甲酸20g(0. lllmol)，硝酸16mL，安装好冷凝回 流装置，磁力搅拌，控制温度在-10°C，3小时内用恒压滴液漏斗缓慢滴加90mL浓硫酸，滴加 完成后反应10h，将反应后混合物倒入含200g碎冰的大烧杯中，搅拌直至碎冰全部融化，冷 却析出浅黄色沉淀，抽滤出沉淀，水洗涤3次，乙醚洗涤3次，丙酮/水=9 1的混合液重 结晶，真空干燥，得白色固体3-羟基-1-金刚烷甲酸14. 8g，产率68%，熔点为198 200°C。称取干燥后的3-羟基-1-金刚烷甲酸IOg (0. 051mol)，浓硫酸35mL，加入到150mL 单口烧瓶中，安装好冷凝回流装置，磁力快速搅拌，冰水浴，50分钟内用恒压滴液漏斗缓慢 滴加3mL甲酸，待滴加完毕后反应30min，将反应后混合物倒入含有IOOmL冰水的大烧杯中， 冷却析出白色沉淀，抽滤出沉淀，干燥，乙醇重结晶，真空干燥，得白色粉末1，3_金刚烷二 甲酸8. 7g，产率78%,熔点为274 276°C。实施例2在250mL三口烧瓶中，加入金刚烷甲酸20g(0. lllmol)，硝酸18mL，安装好冷凝回 流装置，磁力搅拌，冰浴，控制温度在0°C，3小时内用恒压滴液漏斗缓慢滴加IOOmL浓硫酸， 滴加完成后再反应10h，将反应后混合物倒入含200g碎冰的大烧杯中，搅拌直至碎冰全部 融化，冷却析出浅黄色沉淀，抽滤出沉淀，水洗涤3次，乙醚洗涤3次，丙酮/水=9 1的混 合液重结晶，真空干燥，得白色固体3-羟基-1-金刚烷甲酸15. 7g，产率72%，熔点为198 200 "C。称取干燥后的3-羟基-1-金刚烷甲酸IOg (0. 051mol)，浓硫酸38mL，加入到150mL 单口烧瓶中，安装好冷凝回流装置，磁力快速搅拌，冰水浴，50分钟内用恒压滴液漏斗缓慢 滴加4mL甲酸，待滴加完毕后反应30min，将反应后混合物倒入含有IOOmL冰水的大烧杯中， 冷却析出白色沉淀，抽滤出沉淀，干燥，乙醇重结晶，真空干燥，得白色粉末1，3_金刚烷二 甲酸9. Ig,产率81 %，熔点为274 2760C。
实施例3在250mL三口烧瓶中，加入金刚烷甲酸20g(0. lllmol)，硝酸20mL，安装好冷凝回 流装置，磁力搅拌，冰浴，控制温度在0°C，3小时内用恒压滴液漏斗缓慢滴加120mL浓硫酸， 滴加完成后再反应10h，将反应后混合物倒入含200g碎冰的大烧杯中，搅拌直至碎冰全部 融化，冷却析出浅黄色沉淀，抽滤出沉淀，水洗涤3次，乙醚洗涤3次，丙酮/水=9 1的混 合液重结晶，真空干燥，得白色固体3-羟基-1-金刚烷甲酸16. 8g，产率77%，熔点为198 200 "C。称取干燥后的3-羟基-1-金刚烷甲酸IOg (0. 051mol)，浓硫酸40mL，加入到150mL 单口烧瓶中，安装好冷凝回流装置，磁力快速搅拌，冰水浴，50分钟内用恒压滴液漏斗缓慢 滴加4mL甲酸，待滴加完毕后反应30min，将反应后混合物倒入含有IOOmL冰水的大烧杯中， 冷却析出白色沉淀，抽滤出沉淀，干燥，乙醇重结晶，真空干燥，得白色粉末1，3_金刚烷二 甲酸9. 7g，产率85%,熔点为274 276°C。实施例4在250mL三口烧瓶中，加入金刚烷甲酸20g(0. lllmol)，硝酸22mL，安装好冷凝回 流装置，磁力搅拌，控制温度在10°c，3小时内用恒压滴液漏斗缓慢滴加140mL浓硫酸，滴加 完成后再反应10h，将反应后混合物倒入含200g碎冰的大烧杯中，搅拌直至碎冰全部融化， 冷却析出浅黄色沉淀，抽滤出沉淀，水洗涤3次，乙醚洗涤3次，丙酮/水=9 1的混合液 重结晶，真空干燥，得白色固体3-羟基-1-金刚烷甲酸16. lg，产率74%。熔点为198 200 "C。称取干燥后的3-羟基-1-金刚烷甲酸IOg (0. 051mol)，浓硫酸38mL，加入到150mL 单口烧瓶中，安装好冷凝回流装置，磁力快速搅拌，冰水浴，50分钟内用恒压滴液漏斗缓慢 滴加5mL甲酸，待滴加完毕后反应30min，将反应后混合物倒入含有IOOmL冰水的大烧杯中， 冷却析出白色沉淀，抽滤出沉淀，干燥，乙醇重结晶，真空干燥，得白色粉末1，3_金刚烷二 甲酸8. 7g，产率78%。熔点为274 276°C。实施例5在250mL三口烧瓶中，加入金刚烷甲酸20g(0. lllmol)，硝酸25mL，安装好冷凝回 流装置，磁力搅拌，控制温度在20°C，3小时内用恒压滴液漏斗缓慢滴加150mL浓硫酸，滴加 完成后再反应10h，将反应后混合物倒入含200g碎冰的大烧杯中，搅拌直至碎冰全部融化， 冷却析出浅黄色沉淀，抽滤出沉淀，水洗涤3次，乙醚洗涤3次，丙酮/水=9 1的混合液 重结晶，真空干燥，得白色固体3-羟基-1-金刚烷甲酸14. lg，产率65%。熔点为198 200 "C。称取干燥后的3-羟基-1-金刚烷甲酸IOg (0. 051mol)，浓硫酸40mL，加入到150mL 单口烧瓶中，安装好冷凝回流装置，磁力快速搅拌，冰水浴，50分钟内用恒压滴液漏斗缓慢 滴加5mL甲酸，待滴加完毕后反应30min，将反应后混合物倒入含有IOOmL冰水的大烧杯中， 冷却析出白色沉淀，抽滤出沉淀，干燥，乙醇重结晶，真空干燥，得白色粉末1，3_金刚烷二 甲酸9. 3g，产率83%，熔点为274 2760C0实施例6在250mL三口烧瓶中，加入金刚烷甲酸20g(0. lllmol)，硝酸30mL，安装好冷凝回 流装置，磁力搅拌，控制温度在10°c，3小时内用恒压滴液漏斗缓慢滴加150mL浓硫酸，滴加完成后再反应10h，将反应后混合物倒入含200g碎冰的大烧杯中，搅拌直至碎冰全部融化， 冷却析出浅黄色沉淀，抽滤出沉淀，水洗涤3次，乙醚洗涤3次，丙酮/水=9 1的混合 液重结晶，真空干燥，得白色固体3-羟基-1-金刚烷甲酸15. 9g，产率73%，熔点为198 200 "C。称取干燥后的3-羟基-1-金刚烷甲酸IOg (0. 051mol)，浓硫酸40mL，加入到150mL 单口烧瓶中，安装好冷凝回流装置，磁力快速搅拌，冰水浴，50分钟内用恒压滴液漏斗缓慢 滴加2mL甲酸，待滴加完毕后反应30min，将反应后混合物倒入含有IOOmL冰水的大烧杯中， 冷却析出白色沉淀，抽滤出沉淀，干燥，乙醇重结晶，真空干燥，得白色粉末1，3_金刚烷二 甲酸6. 9g，产率62%,熔点为274 276°C。实施例7在250mL三口烧瓶中，加入金刚烷甲酸20g(0. lllmol)，硝酸30mL，安装好冷凝回 流装置，磁力搅拌，冰浴，控制温度在0°C，3小时内用恒压滴液漏斗缓慢滴加130mL浓硫酸， 滴加完成后再反应10h，将反应后混合物倒入含200g碎冰的大烧杯中，搅拌直至碎冰全部 融化，冷却析出浅黄色沉淀，抽滤出沉淀，水洗涤3次，乙醚洗涤3次，丙酮/水=9 1的混 合液重结晶，真空干燥，得白色固体3-羟基-1-金刚烷甲酸16. 3g，产率75%，熔点为198 200 "C。称取干燥后的3-羟基-1-金刚烷甲酸IOg (0. 051mol)，浓硫酸38mL，加入到150mL 单口烧瓶中，安装好冷凝回流装置，磁力快速搅拌，冰水浴，50分钟内用恒压滴液漏斗缓慢 滴加3mL甲酸，待滴加完毕后反应30min，将反应后混合物倒入含有IOOmL冰水的大烧杯中， 冷却析出白色沉淀，抽滤出沉淀，干燥，乙醇重结晶，真空干燥，得白色粉末1，3_金刚烷二 甲酸9. 2g，产率82%,熔点为274 276°C。
权利要求
一种1，3 金刚烷二甲酸的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)金刚烷甲酸的氧化将金刚烷甲酸加入到硝酸中，使金刚烷甲酸悬浮于硝酸中，搅拌，控制反应温度在 10℃～20℃，在3小时内缓慢滴加浓硫酸，于 10℃～20℃温度条件下反应10小时，得到3 羟基 1 金刚烷甲酸；(2)3 羟基 1 金刚烷甲酸的羧基化将步骤(1)制备的3 羟基 1 金刚烷甲酸中加入浓硫酸，冰水浴，快速搅拌下缓慢滴加甲酸，50分钟内滴加完毕，待滴加完毕后搅拌反应30分钟，得到1，3 金刚烷二甲酸。
2.根据权利要求1所述的1，3_金刚烷二甲酸的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中 金刚烷甲酸与硝酸的摩尔比为1 4 6，金刚烷甲酸与浓硫酸的摩尔比为1 15 25， 反应完后倒入装有碎冰的烧杯中，搅拌直至冰全部融化，冷却析出浅黄色沉淀，抽滤出粗产 品，水洗涤3次，乙醚洗涤3次，再用丙酮/水体积比=9 1的混合溶液重结晶，真空干燥 箱干燥，得到白色固体3-羟基-1-金刚烷甲酸。
3.根据权利要求1所述的1，3_金刚烷二甲酸的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中 金刚烷甲酸与甲酸的摩尔比为1 1.5 3，金刚烷甲酸与浓硫酸的摩尔比为1 10 15， 反应完后倒入装有碎冰的烧杯中，搅拌直至冰全部融化，冷却析出浅白色沉淀，抽滤出粗产 品，乙醇重结晶，真空干燥箱干燥，得到白色粉末1，3_金刚烷二甲酸。全文摘要
本发明公开了一种1，3-金刚烷二甲酸的制备方法，具体来说，本发明以金刚烷甲酸为原料，通过以下两步反应制备1，3-金刚烷二甲酸(1)金刚烷甲酸的氧化以浓硫酸和硝酸为氧化剂，金刚烷甲酸一步氧化得到3-羟基-1-金刚烷甲酸；(2)3-羟基-1-金刚烷甲酸的羧基化在浓硫酸作用下，3-羟基-1-金刚烷甲酸与甲酸发生Koch-Haaf羧化反应，得到1，3-金刚烷二甲酸，两步反应的总收率达到65％，本发明方法简单易行，反应步骤少，产物收率较高。
文档编号C07C51/347GK101898958SQ20101022978
公开日2010年12月1日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者蔡璐, 谢炳玉, 郭建维 申请人:广东工业大学