专利名称：2,2-二甲基-l,3-二氧戊环-4-甲醛的无溶剂绿色合成的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种缩丙酮甘油醛的合成方法，具体是2，2_ 二甲基-1，3-二氧戊环-4-甲醛的无溶剂绿色合成，属2，2- 二甲基-1，3- 二氧戊环-4-甲醛的合成新技术。
背景技术：
甘油缩酮和甘油醛缩酮是重要的有机中间体和合成因子，例如，我们的研究团队就以甘油醛缩丙酮为原料合成4-氯-3-羟基-2-吡喃酮。对于多羟基化合物的羟基保护， 一般通过缩醛或缩酮反应实现，但涉及丙三醇(甘油)的文献相对较少。而传统的二羟基化合物的缩醛或缩酮多采用无机酸催化，存在副反应多、腐蚀性强、反应后处理复杂及环境污染等缺陷；关于(R)-甘油醛缩丙酮合成方法较多，多以D-甘露醇为原料制备。但是有关 (S)-甘油醛缩丙酮的合成研究报道相对较少，涉及以L-甘露醇、L-山梨醇等多羟基天然糖类或以L-抗坏血酸为原料合成。但这类方法不同程度地存在原料昂贵难得、步骤多、耗时长或总产率较低等问题。主要包括1.双羟基保护(1)石油化工，2005,34(11) =1083-1085的相关报道在Ηβ的催化作用下，乙二醇与环己酮或丁酮等在环己烷中回流反应池合成乙二醇缩酮产物，产率最高可达84.8%。 虽然用固体酸为催化剂产率高、后处理工艺简单，但是反应需要溶剂，固体酸受限制。(2)文献化学工业与工程技术，2006，27 ) :1_3相关报道在ZnCl2的催化作用下，丙三醇与环己酮或丁酮等在环己烷中回流反应池合成甘油醇缩酮，环己酮的效果优于其他酮类，产率最高为87. 2%;文献应用化工，2006，35 (3) :180-182相关报道在相同的条件下用KHSO4替代SiCl2,甘油醇缩环己酮的产率可提高到99. 2%，反应需要溶剂环己烷。2.甘油醛缩丙酮(1)文献化学试剂，1993，15 ) :251-252报道在水和四氢呋喃混合溶剂中，无水ZnCl2催化剂D-甘露醇和丙酮，再用NaIO4氧化断键制备(R)-甘油醛缩丙酮，产率为 54.7% ；文献化学研究，2006，17 O) :12-16报道在相同的条件下，用四氢呋喃作溶剂， (R)-甘油醛缩丙酮的产率可提高到66%。(2) Synthesis, 1986，962以抗坏血酸为原料，催化加氢使L-抗坏血酸的双键变为单键，再经缩丙酮化和氧化断键来制备(S)-甘油醛缩丙酮，该方法步骤多，耗时长，使用的抗坏血酸原料也比较昂贵。(3)专利200480031932. 7公布制备甘油醛缩丙酮的方法用2，2-二甲基-1，3-二氧戊环-4-甲醇为原料，以TEMPO及其衍生物为催化剂、通过三氯异氰脲酸或二氯二甲基乙内酰脲氧化制备甘油醛缩丙酮。虽然这种方法产率高、专一性强，但催化剂毒副性高，氧化剂昂贵难求。研究内容本发明提供一种成本低、产率高、环境友好的甘油醛缩丙酮，即2，2_ 二甲基-1， 3- 二氧戊环-4-甲醛的合成方法。
1.本发明合成2，2_ 二甲基-1，3-二氧戊环-4-甲醛的技术方案在对甲苯磺酸催化作用下，丙三醇(甘油)用2，2_ 二甲氧基丙烷反应进行邻二羟基保护，大部分副产物甲醇在反应过程中蒸出分离。经分离提纯得中间产物2，2_ 二甲基-1，3-二氧戊环-4-甲醇；在异丙醇铝催化作用下，中间产物与过量丙酮发生氧化反应。 经分离提纯得目标产物2，2- 二甲基-1，3- 二氧戊环-4-甲醛。2.本发明合成2，2_ 二甲基-1，3-二氧戊环-4-甲醛的方法改进在无溶剂条件下合成中间产物2，2_ 二甲基-1，3-二氧戊环-4-甲醇。大部分副产物甲醇在反应过程中被分离。选用对甲苯磺酸为有机催化剂；合成目标产物2，2_ 二甲基-1，3- 二氧戊环-4-甲醛时，丙酮即为氧化剂也为溶剂；η 0，2- 二甲基-1，3- 二氧戊环-4-甲醇)η(丙酮)η(异丙醇铝)为1 (3 6) (0. 01 0. 05)，丙酮当量低于文献值。3.本发明合成2，2_ 二甲基-1，3-二氧戊环-4-甲醛的发明效果本发明以丙三醇为主要起始原料，采用无溶剂的方法合成中间产物，然后利用过量丙酮制备目标产物。与现有双羟基保护的文献相比，本发明选用有机酸替代无机酸为催化剂，丙三醇价廉低毒，合成过程无溶剂，主要副产物在合成中可直接分离，中间产物产率高；与多糖类原料制备目标产物的文献相比，催化剂异丙醇铝易得安全，碱性催化有利于缩酮稳定，丙酮兼具溶剂和氧化剂，合成2，2- 二甲基-1，3- 二氧戊环-4-甲醛总产率较高。
具体实施例方式中间产物2，2-二甲基-1，3-二氧戊环-4-甲醇的制备在备有搅拌装置、回流装置、分水装置的反应器中依次加入丙三醇、2，2_ 二甲氧基丙烷及对甲苯磺酸，三者之间的当量比为1 (1 1.4) (0.001 0.002)，在无溶剂及温度为68 72°C的条件下加热回流2 他进行邻二羟基保护，同时分离出大部分甲醇，利用高锰酸钾法取样跟踪分析，直至检测不出丙三醇的邻位羟基。产物用乙醚洗涤1 5次， 0. OSMPa减压蒸馏得中间产物2，2- 二甲基-1，3- 二氧戊环-4-甲醇，无色油状液体，产率为99.3%。中间产物的结构见说明书附
图1，中文名称2，2_ 二甲基-1，3-二氧戊环-4-甲醇；目标产物2，2-二甲基-1，3-二氧戊环-4-甲醛的制备在备有搅拌装置、回流装置的反应器中加入中间产物、丙酮及异丙醇铝，三者之间的当量比为1 (3 6) (0.01 0.05)，在温度为58-62°C下回流反应2 6h。过滤及 0. OSMPa减压蒸馏得目标产物2，2- 二甲基-1，3- 二氧戊环-4-甲醛。粗品用硅胶柱层析分离提纯，石油醚乙酸乙酯的体积比为O 20) 1，得无色油状液体，产率为73.4%。目标产物的结构见说明书附图2，中文名称2，2- 二甲基-1，3- 二氧戊环-4-甲醛。
权利要求
1.本发明是以丙三醇(甘油)与2，2-二甲氧基丙烷为原料，无溶剂制备中间产物2， 2- 二甲基-1，3- 二氧戊环-4-甲醇，然后中间产物经过量丙酮的氧化反应，制备2，2- 二甲基-1，3- 二氧戊环-4-甲醛的合成方法。
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征是中间产物2，2-二甲基-1，3- 二氧戊环-4-甲醇的制备是以对甲苯磺酸为有机催化剂，以丙三醇、2，2_ 二甲氧基丙烷为原料，丙三醇、2，2_ 二甲氧基丙烷、对甲苯磺酸之间的当量比为1 (1 1.4) (0.001 0.002)。
3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征是在中间产物2，2-二甲基-1，3-二氧戊环-4-甲醇的制备时在无溶剂条件下、反应温度为68-72°C、反应时间为2 他。大多数副产物甲醇可在反应过程中分离。
4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征是中间产物2，2-二甲基-1，3- 二氧戊环-4-甲醇的产率为99. 3%。
5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征是目标产物2，2_二甲基-1，3-二氧戊环-4-甲醛的制备，以丙酮、2，2_ 二甲基-1，3-二氧戊环-4-甲醇为原料，以异丙醇铝为催化剂，丙酮、2，2_ 二甲基-1，3-二氧戊环-4-甲醇、异丙醇铝之间的当量比为 1 (3-6) (0.01-0.05)。
6.根据权利要求1所述的合成方法，其特征是目标产物2，2-二甲基-1，3- 二氧戊环-4-甲醛的制备中，丙酮即为氧化剂也为溶剂，反应温度为58-62°C，反应时间为2 他。
7.根据权利要求1所述的合成方法，其特征是目标产物2，2_二甲基-1，3-二氧戊环-4-甲醛的产率为73.4%。
全文摘要
本发明提供一种无溶剂制备中间产物(2，2-二甲基-1，3-二氧戊环-4-基)甲醇，以及低成本、环境友好地合成目标产物2，2-二甲基-1，3-二氧戊环-4-甲醛的方法。制备中间产物中以有机酸替代无机酸为催化剂，原料丙三醇价廉低毒，合成过程无溶剂，主要副产物在合成过程中可直接分离，中间产物产率为99.3％；目标产物的合成中催化剂异丙醇铝易得安全，碱性催化有利于缩酮稳定，丙酮兼具溶剂和氧化剂作用，合成目标产物产率为73.4％。
文档编号C07D317/26GK102558132SQ20101061700
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者刘瑞, 宋心远, 贾丽霞, 赵慧 申请人:新疆大学