制备3‑甲基环十五烷‑1,5‑二酮的方法与流程

文档序号:13740930阅读:396来源:国知局
本发明涉及通过用氧化剂氧化式(ii)的14-甲基双环[10.3.0]十五烯[1(12)]制备3-甲基环十五烷-1,5-二酮(i)的方法。3-甲基环十五烷-1,5-二酮是具有令人感兴趣的嗅觉性质的式(i)的大环二酮。其也可充当其它大环麝香香味剂,如麝香酮的前体。ch519454描述了通过双环[10.3.0]十五烯[1(12)]的臭氧解或双环[10.3.0]十五烯[1(12)]用单线态氧(singletoxygen)光氧化、接着酸性重排所得氢过氧化物而制备环十五烷-1,5-二酮。ch519454也描述了双环[10.3.0]十五烯[1(12)]与高锰酸钾的反应。臭氧解和光氧化在大规模下难以操作,而通过用高锰酸钾氧化获得的反应混合物的后处理困难并产生废物。ch513791描述了环十五烷-1,5-二酮的制备,其包括在浓甲酸中用亚化学计量的55%h2o2水溶液氧化双环[10.3.0]十五烯[1(12)],接着使该中间体与氢氧化钾反应以产生双环[10.3.0]十五烷-1,12-二醇,其随后通过在冰醋酸中用pb3o4处理裂解。该方法繁琐并包括使用有毒化学品。因此,本发明的一个目的是提供一种有效生产式(i)的3-甲基环十五烷-1,5-二酮的方法。该方法应该容易操作,提供式(i)的化合物的良好产率。此外,应该避免使用有毒或昂贵的试剂。令人惊讶地发现,如果在水存在下使用甲酸与h2o2的混合物作为唯一氧化剂进行14-甲基双环[10.3.0]十五烯[1(12)]的氧化并且其中h2o2的量为每摩尔14-甲基双环[10.3.0]十五烯[1(12)]至少1.1摩尔h2o2,可以有效地将式(ii)的14-甲基双环[10.3.0]十五烯[1(12)]转化成式(i)的3-甲基环十五烷-1,5-二酮。令人惊讶地,当14-甲基双环[10.3.0]十五烯[1(12)](ii)与亚化学计量的在甲酸中的h2o2在ch513791中描述的条件下反应时,形成仅痕量的3-甲基环十五烷-1,5-二酮(i)。此外,无法找到据称形成的3-甲基双环[10.3.0]十五烷-1,12-二醇。因此,本发明涉及一种生产式(i)的3-甲基环十五烷-1,5-二酮的方法,其包括用氧化剂氧化式(ii)的14-甲基双环[10.3.0]十五烯[1(12)],其中在水存在下使用甲酸与h2o2的混合物作为唯一氧化剂进行氧化并且其中h2o2的量为每摩尔式(ii)的化合物至少1.1摩尔h2o2。该方法具有优于现有技术的几个优点。通过如本文所述的方法在水存在下使用h2o2和甲酸的混合物氧化式(ii)的化合物直接导致以至少中等产率和选择性形成式(i)的化合物。不同于ch513791中描述的方法,不需要后续反应步骤。不同于ch519454中描述的方法,该方法容易大规模实施,因为h2o2比臭氧或单线态氧容易操作得多。此外,h2o2和甲酸便宜,因此不需要昂贵或有毒的氧化剂,如高锰酸钾或pb3o4。不受制于理论,但相信,在h2o2和甲酸的混合物中形成的过氧甲酸与式(ii)的化合物反应以主要形成环氧化物,其在反应条件下进一步被过氧化氢或过氧甲酸攻击以形成加合物,其裂解成式(i)的化合物。发现需要每摩尔式(ii)的化合物至少1.1摩尔,通常1.2摩尔,特别是至少1.4摩尔,尤其是至少1.5摩尔h2o2的最少量实现式(ii)的化合物的良好转化。h2o2的上限量较不重要,但是,h2o2的量通常每摩尔式(ii)的化合物不超过5.0摩尔,特别是4.0摩尔,尤其是3.5摩尔。通常,h2o2的量为每摩尔式(ii)的化合物1.2至5.0摩尔,特别是1.4至4.0摩尔h2o2,尤其是1.5至3.3摩尔h2o2。该反应原则上可以根据有机化学的标准程序进行。发现有益的是,将用于该反应的h2o2的至少一部分,例如至少30%,特别是至少50%或至少70%或用于该反应的h2o2的总量添加到式(ii)的化合物和甲酸的混合物中。该混合物在加入h2o2之前可含有水。但也可以通过添加h2o2,例如通过添加h2o2水溶液引入水。特别地,将式(ii)的化合物和甲酸和任选水装入反应容器并将用于该反应的h2o2的一部分,例如至少30%,特别是至少50%或至少70%或用于该反应的h2o2的总量添加到任选含有水的由此获得的式(ii)的化合物和甲酸的混合物中。发现有益的是,在该氧化开始时存在用作氧化剂的h2o2总量的少于70%,特别是最多50%,尤其是最多30%。因此,将用于该反应的h2o2的至少30%,特别是至少50%或至少70%或用于该反应的h2o2总量在反应条件下添加到式(ii)的化合物和甲酸的混合物中。添加到式(ii)的化合物和甲酸的混合物中的h2o2可以在一份或多份中或以恒定或改变的添加速率连续加入。发现有益的是,h2o2经至少2小时,特别是至少3小时,例如2至24小时,尤其是3至18小时加入。优选地,h2o2以水溶液形式使用,其中该h2o2水溶液中的h2o2浓度特别是20至50重量%,更特别是25至40重量%。根据本发明,在甲酸存在下将式(ii)的化合物氧化成式(i)的化合物。特别地,式(ii)的化合物与甲酸的重量比为最多1:1,特别是最多1:1.5或最多1:2,尤其是1:20至1:2。根据本发明,在水存在下将式(ii)的化合物氧化成式(i)的化合物。可以通过使用h2o2水溶液或通过使用甲酸水溶液或两者将该水量添加到反应混合物中。当然,也可以单独加入水。优选地,该反应混合物中的水浓度为3至25重量%。实现式(ii)的化合物氧化成式(i)的化合物所需的温度可变。通常,在-20至100℃,特别是0至80℃,尤其是10至60℃的温度下将式(ii)的化合物氧化成式(i)的化合物。反应压力不太重要。特别地,该反应在用环境空气平衡压力的非增压容器中进行。本发明的方法可以设计成连续或分批进行。分批氧化可以在传统上用于此用途的反应装置,例如任选配备计量装置的搅拌反应器中进行。根据本发明的方法也可以连续进行,例如在管式反应器中或在至少两个搅拌反应器的级联中,它们可以返混或不返混。可以对该反应混合物施以传统后处理,包括例如萃取水性后处理、脱除挥发物等。通常,在该反应混合物的后处理之前或过程中通过添加合适的还原剂,如水性硫代硫酸盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、抗坏血酸或三苯膦破坏任何过量的过氧化物。可以对所得粗产物施以传统提纯措施,包括蒸馏或色谱法或组合措施。适用于提纯式(i)的化合物的蒸馏装置包括例如蒸馏塔,如任选配备泡罩塔盘、筛板、筛盘、packages或填料的板式塔,或旋带塔,如薄膜蒸发器、降膜蒸发器、强制循环蒸发器、sambay蒸发器等,及其组合。用作原材料的14-甲基双环[10.3.0]十五烯[1(12)]是例如de2916418中已知的或可购得或其可类似于de2916418中描述的方法制备。实施例i)气相色谱分析:gc-系统和分离方法:gc-系统:agilent7890seriesa;gc-柱:db-wax(30m(长度),0.32mm(id),0.25μm(膜));注射器在230℃,检测器在280℃,流量1.5ml温度程序:以3℃/min从80℃至250℃,250℃15minii)生产实施例:对比例1(根据ch513791)将2.5克(0.01摩尔)14-甲基双环[10.3.0]十五烯[1(12)]在22℃下溶解在30毫升浓甲酸(90%)中。将该混合物加热至40℃。在此温度下逐滴加入0.55克50%(w/w)h2o2水溶液(8毫摩尔,0.8当量)。在已完成该添加后,将反应混合物在40℃下搅拌6小时。然后,将反应混合物冷却至22℃并静置过夜。然后缓慢加入15毫升10%(w/w)na2so3水溶液并将反应混合物在22℃下搅拌1小时。然后,该反应混合物在减压下蒸发并将15毫升乙醇添加到残留物中,接着40毫升10%(w/w)koh水溶液。将该混合物在22℃下搅拌4小时,产物用乙酸乙酯萃取。有机相用水洗涤并在旋转蒸发器中蒸发溶剂以获得2克粗产物,其含有82%(gc面积)14-甲基双环[10.3.0]十五烯[1(12)]和3%(gc面积%)3-甲基环十五烷-1,5-二酮。对比例2(根据ch513791,但使用35%h2o2)将2.5克(0.01摩尔)14-甲基双环[10.3.0]十五烯[1(12)]在22℃下溶解在30毫升浓甲酸(90%)中。将该混合物加热至40℃。在此温度下逐滴加入0.8克35%(w/w)h2o2水溶液(0.8当量)。在已完成该添加后,将反应混合物在40℃下搅拌6小时。然后,将反应混合物冷却至22℃并静置过夜。然后缓慢加入15毫升10%(w/w)na2so3水溶液并将反应混合物在22℃下搅拌1小时。然后,该反应混合物在减压下蒸发并将15毫升乙醇添加到残留物中,接着40毫升10%(w/w)koh水溶液。将该混合物在22℃下搅拌4小时,产物用乙酸乙酯萃取。有机相用水洗涤并在旋转蒸发器中蒸发溶剂以获得2克粗产物,其含有76%(gc面积)14-甲基双环[10.3.0]十五烯[1(12)]和8%(gc面积%)3-甲基环十五烷-1,5-二酮。实施例1(3.2当量h2o2)将2.5克(0.01摩尔)14-甲基双环[10.3.0]十五烯[1(12)]在22℃下溶解在30毫升浓甲酸(90%)中。将该混合物加热至40℃。在此温度下逐滴加入3.1克35%(w/w)h2o2水溶液(32毫摩尔,3.2当量)。在已完成该添加后,将反应混合物在40℃下搅拌3小时。然后,将反应混合物冷却至22℃并缓慢加入30毫升10%(w/w)na2so3水溶液。然后,该反应混合物用二氯甲烷萃取。收集有机相并在过氧化物阴性试验后,在旋转蒸发器中蒸发有机溶剂。将所得油再溶解在乙酸乙酯中,该溶液用10%(w/w)koh水溶液和用水洗涤。有机相用na2so4干燥并在减压下蒸发溶剂以获得2.1克粗产物,其含有43%(gc面积%)3-甲基环十五烷-1,5-二酮,代表基于14-甲基双环[10.3.0]十五烯[1(12)]计36%的产率。实施例2(3.2当量h2o2,大规模)将70克(0.317摩尔)14-甲基双环[10.3.0]十五烯[1(12)]在22℃下溶解在300毫升浓甲酸(90%)中。将该混合物加热至40℃。在此温度下逐滴加入115毫升30%(w/w)h2o2水溶液(1.014毫摩尔,3.2当量)。在已完成该添加后,将反应混合物在40℃下搅拌3小时。然后,将反应混合物冷却至22℃并缓慢加入300毫升20%(w/w)na2so3水溶液。然后,该反应混合物用二氯甲烷萃取。收集有机相并在过氧化物阴性试验后,在旋转蒸发器中蒸发有机溶剂。将所得油再溶解在乙酸乙酯中,该溶液用10%(w/w)koh水溶液和用水洗涤。有机相用na2so4干燥并在减压下蒸发溶剂以获得80.1克粗产物,其含有23%(gc重量%)3-甲基环十五烷-1,5-二酮,代表基于14-甲基双环[10.3.0]十五烯[1(12)]计25%的产率。实施例3(h2o2计量)将5克(0.02摩尔)14-甲基双环[10.3.0]十五烯[1(12)]在22℃下溶解在30毫升浓甲酸(90%)中。将该混合物加热至40℃。在此温度下逐滴加入1.8克30%(w/w)h2o2水溶液(0.016毫摩尔,0.8当量)。在已完成该添加后,将反应混合物在40℃下搅拌3小时。然后,取样并且——在如对实施例1所述后处理后——通过gc分析样品。然后,进一步加入1.8克30%(w/w)h2o2水溶液并将该混合物在40℃下搅拌另外3小时。这一程序重复两次。在每个3小时反应期后,取样并在后处理后通过gc分析。然后将反应混合物冷却至22℃并缓慢加入30毫升10%(w/w)na2so3水溶液。然后,该反应混合物用乙酸乙酯萃取。有机相用饱和nahco3水溶液和用水洗涤。收集有机萃取物,经na2so4干燥,并在减压下蒸发溶剂。通过在加入1.6当量h2o2(2x0.8eq)后停止该反应,可以获得77%的3-甲基环十五烷-1,5-二酮最大选择性。样品转化率(%)*二酮(%)选择性(%)**3h(0.8eqh2o2)14%9.5%70%6h(2x0.8eqh2o2)65%50%77%9h(3x0.8eqh2o2)82%54%66%12h(4x0.8eqh2o2)100%55%55%*基于14-甲基双环[10.3.0]十五烯[1(12)]gc面积%。**基于3-甲基环十五烷-1,5-二酮gc面积%。当前第1页12
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