專利名稱：β-羥基-γ-丁內(nèi)酯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及(3-羥基卞丁內(nèi)酯的制備方法，所述p-羥基個丁內(nèi)酯作為功能 性材料、醫(yī)藥或農(nóng)藥的中間體等的原料是有用的。
背景技術(shù)：
作為制備羥基內(nèi)酯(4-羥基二氬呋喃-2-酮等)的方法，已知有各種各樣的 方法。例如，美國專利4968817號(專利文獻l)中公開了下述方法在貴金 屬催化劑存在下，通過使縮水甘油與一氧化碳反應(yīng)，制備4-羥基二氫^^喃-2-酮。但在該方法中，必須于高壓(約3MPa以上)下用毒性氣體一氧化碳進行 反應(yīng)，不利于工業(yè)生產(chǎn)。
此外，在(應(yīng)用化學國際版，英文(Angew.Chem.Int.Ed.，Eng.),第5巻，第 994頁(1966年)(非專利文獻1)中公開了利用過氧化氫以及曱酸的共存體系處 理3-丁烯酸，進一步通過鹽酸的作用，制備4-羥基二氬呋喃-2-酮的方法； 在WO98/04543號公報(專利文獻2)中公開了在石威性條件下，用過氧化氬水 溶液處理乳糖等碳水化合物，然后通過酸處理，制備4-羥基二氫吹喃-2-S同的 方法；以及用丙酮使經(jīng)上述酸處理所得的3,4-二羥基丁酸恢復為丙酮化合物 (7"fe卜二H、， Acetonide),通過將該酮縮醇用鹽酸處理，制備4-幾基二氫呔 喃-2-酮的方法。
EP761663號公報(專利文獻3)中公開了將4-氯-3-羥基丁酸乙酯用鹽酸處 理，通過用氫氧化鈉中和，制備4-羥基二氫呋喃-2-酮的方法；W099/33817號 公報(專利文獻4)中公開了使縮水甘油發(fā)艮氰基化，再通過水解后內(nèi)酯化，制 備4-羥基二氫呋喃-2-酮的方法。
但是，由于這些方法均使用水作為溶劑，而蒸餾除去水則需要大量時間、 熱能，故不利于工業(yè)生產(chǎn)。此外，所用酸或堿必須中和成鹽。進一步，雖然 也可考慮用有機溶劑萃取4-羥基二氫呋喃-2-酮，但由于4-羥基二氬呋喃-2-酮的水溶性高，所以萃取效率低。因此，在上述非專利文獻1以及專利文獻 1 3的方法中，不能高效地制備目標化合物。而且，在上述非專利文獻l以及專利文獻l的方法中，使用過氧化物，在專利文獻3的方法中使用氰基化 合物，操作時必須多加小心。
Synlett(卜)，第71頁(1997年)(非專利文獻2)中記載了通過將 肉毒堿進行熱處理，制備4-羥基二氫呋喃-2-酮的方法。但在該方法中，必須 使用二曱基亞砜之類的高沸點溶劑，很難分離產(chǎn)物。
在特開2001-302653號公報(專利文獻4 )中，記我了由環(huán)氧羧酸或其衍 生物制備4-羥基二氫呋喃-2-酮的方法。利用該方法，雖然可高效地合成作為 目標的內(nèi)酯，但作為起始原料3，4-環(huán)氧丁酸酯的工業(yè)生產(chǎn)尚未確立，更希 望確立一種使用工業(yè)上更易于獲得的原料制備4-羥基二氫呋喃-2-酮的方法。
Tetrahedron Letters(亍卜，八K口 7 ^夕-乂)，第30巻，第2513頁(1989 年)(非專利文獻3)中記載了通過用鹽酸處理4,4-二甲基-3,4-環(huán)氧戊酸酯，制 備4-羥基-5-乙基二氬呋喃-2-S同的方法。但在該方法中，使用4位無取代的 3,4-環(huán)氧戊酸酯作為原料時，生成3-羥基-4-氯戊酸酯，無法得到內(nèi)酯。
此外，Tetrahedron,第47巻，第7171頁(1991年)(非專利文獻4)中記 載了通過用3%硫酸水溶液處理4-乙基-3,4-環(huán)氧戊酸酯，制備4-羥基-5-乙基 二氫呋喃-2-酮的方法。但在該方法中，由于原料環(huán)氧戊酸酯的環(huán)氧基被乙基 取代，故不能得到5位上不具有取代基的4-酰氧基二氫呋喃-2-酮。另外，因 使用3%硫酸水溶液，必須由水層萃取出目標物，但由于目標物水溶性高， 很難萃取。美國專利4968817號 [專利文獻2]W098/04543號公報 [專利文獻3]EP761663號公報 [專利文獻4 ]W099/33817號公報應(yīng)用化學國際版，英文(Angew.Chem.Int.Ed.,Eng.)，第5 巻，994頁(1966年)Synlett， 71頁(1997年) Tetrahedron Letters,第30巻，2513頁(1989年) [非專利文獻4] Tetrahedron,第47巻，7171頁(1991年)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供內(nèi)酯的制備方法，所述內(nèi)酯為在f3-羥基個丁內(nèi) 酯類中，與環(huán)內(nèi)酯基的氧原子相連接的碳原子(例如，二氫呋喃-2-酮的5位 的碳原子等)未被取代的內(nèi)酯。
本發(fā)明的其它目的在于提供可由4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯(tetronic acid)高效地 制備內(nèi)酯的方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供內(nèi)酯的制備方法，該方法使用可高效地從產(chǎn) 物分離的還原劑。
本發(fā)明的又一目的在于提供內(nèi)酯的制備方法，該方法即使使用催化劑， 也可將催化劑高效地分離。 解決問題的方法
為了解決上述問題，本發(fā)明者們經(jīng)過潛心研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過4-羥乙 酰乙酸內(nèi)酯的還原可以制備(3-羥基卞丁內(nèi)西旨(4-羥基二氫呋喃-2-酮)，于是完 成了本發(fā)明。
也就是說，本發(fā)明提供(3-羥基-y-丁內(nèi)酯(4-羥基二氫呋喃-2-S同)的制備方 法，該方法為通過還原下述式(l)所示的4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯，可以得到下述式 (2)所示的(3-羥基個丁內(nèi)酯(4-羥基二氫呋喃-2-S同)。
作為還原劑，可優(yōu)選使用氫。
優(yōu)選還原在催化劑存在下進行，作為催化劑，可優(yōu)選使用固體催化劑。 發(fā)明的效果
按照本發(fā)明，可以以工業(yè)制備出售、且易于獲得的4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯作
5為原料，很容易地制備利用價值高的|3-羥基個丁內(nèi)酯(4-羥基二氫呋喃-2-酮)， 該卩-羥基個丁內(nèi)酯(4-羥基二氫呋喃-2-酮)是與內(nèi)酯環(huán)的環(huán)內(nèi)酯基的氧原子相 連接的碳原子未被取代的內(nèi)酯。此外，使用氪作為還原劑時，可將(3-羥基個 丁內(nèi)酯(4-輕基二氫呋喃-2-酮)很容易地分離。尤其在固體催化劑存在下進行 反應(yīng)時，催化劑的除去容易，可高效地分離P-羥基-Y-丁內(nèi)酯(4-羥基二氫呋 喃-2-酮)。
具體實施例方式
按照本發(fā)明，通過還原4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯，可制備J3-羥基卞丁內(nèi)酯(4匿 羥基-二氫呋喃-2-S同)。此處，4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯通常如下迷式(l-l)所示，雖 然可以以酮型(la)和烯醇型(lb)的互變異構(gòu)體的形式存在，但在本說明書中， 4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯可以是(la)所示的酮型、(lb)所示的烯醇型或兩者的混合物 中的任一種。
(1-1)
還原時可任意使用通常所用的公知的還原劑，沒有特別限制。例如，可 以列舉，氫(H。、硼氬化鈉(NaBH4)等。其中，可最優(yōu)選使用氫。通過使用氫 作為還原劑，反應(yīng)結(jié)束后，可容易地將過量的還原劑以及還原劑的氧化物、 目標產(chǎn)物P-羥基卞丁內(nèi)酯分離。
還原劑的使用量可從通常使用的范圍中選擇，沒有特別限制。使用氬作 為還原劑時，可在氫氣氛下進行反應(yīng)，或者可在氫與例如氦、氮等對反應(yīng)呈 一 ,活性的氣體的混合氣體氣氛下進行反應(yīng)。
通過在催化劑存在下進行4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯的還原，可進一步高效地制 備p-羥基-Y-丁內(nèi)酯。作為催化劑，可任意使用能促進4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯還原的各種催化劑，
沒有特別限制。例如，可以列舉，Pd、 Pt、 Rh、 Ru等貴金屬或含有這些貴 金屬元素的化合物等貴金屬類催化劑；Ni、 Fe、 Cu等金屬或含有這些金屬 化合物的賤金屬類催化劑。這些催化劑可單獨使用或?qū)⒍N以上混合使用。 其中，優(yōu)選Rh、 Pd、 Ni或含有這些金屬的催化劑。此外，上述金屬化合物 包括氧化物、各種配位化合物等。
還原可在均相體系中進行，也可使用固體催化劑在非均相體系中進行。 上述固體催化劑包括貴金屬類固體催化劑、賤金屬類固體催化劑，所述貴金 屬類固體催化劑，是將貴金屬類催化劑擔載于，例如，硅膠、氧化鋁、活性 炭等適當載體上形成的；所述賤金屬類固體催化劑，例如，是將海綿鎳等對 賤金屬催化劑的形狀等加以改良而提高了還原活性的制品、Ni等賤金屬擔載 于適當載體上形成的。
可在反應(yīng)后通過將催化劑過濾等從反應(yīng)液中簡便地除去催化劑，為了提 高操作效率，優(yōu)選使用固體催化劑。
催化劑的使用量，相對于1重量份4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯為0.000001 100 重量份左右，優(yōu)選為0.0001~10重量份左右，更優(yōu)選為0.005 0.5重量份(尤 其是0.001~0.5重量份左右)。此外，使用擔載型催化劑作為催化劑時，上述 催化劑的使用量，是從擔載型催化劑的重量中減去載體重量后的重量。
反應(yīng)溫度可根據(jù)內(nèi)酯的生成速度、原料4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯、產(chǎn)物((3-羥 基-Y-丁內(nèi)酯)的穩(wěn)定性等適當選擇。例如可從-30 150。C范圍，優(yōu)選從 -10 100。C范圍，特別優(yōu)選從15 40。C范圍選擇。
反應(yīng)大多在常壓下、或加壓下(例如，0.1 50MPa左右，優(yōu)選0.1 10MPa 左右)進行。此外，由于操作上的原因，也可在減壓下進行反應(yīng)。
反應(yīng)可在存在溶劑下或不存在溶劑下進行，通常在存在溶劑下進行。作 為溶劑，例如，可以使用乙醚、異丙醚、丁醚、四氫呋喃、二p惡烷、1,2-二 曱氧基乙烷等醚類溶劑；乙腈、芐腈等腈類；二曱基亞砜等亞砜類溶劑；環(huán) 丁砜等環(huán)丁砜類；乙酸曱酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯類溶劑；Y-丁內(nèi)酯等 內(nèi)酯類；二曱基曱酰胺等酰胺類溶劑；曱醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、 仲丁醇、叔丁醇等醇類溶劑；戊烷、己烷、庚烷、辛烷、石油醚等飽和或不 飽和烴類溶劑；二氯曱烷、氯仿、1,2-二氯乙烷、氯笨、溴苯等卣代烴類溶 劑；聚乙二醇、硅油等高沸點溶劑。其中，可特別優(yōu)選使用乙酸酯等酯類溶劑。溶劑可單獨使用也可將2種以上混合使用。
溶劑的使用量只要是可溶解或分散反應(yīng)成分，且不影響經(jīng)濟性等程度的
量即可，沒有特別限制。例如，相對于100重量份供給到反應(yīng)體系中的4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯， 可從1 100000重量份左右的范圍，優(yōu)選/人1~10000重量 份左右的范圍選擇。
反應(yīng)可以以間歇式、半間歇式、以及連續(xù)式中的任意方法進行。根據(jù)需 要可將生成的(3-羥基卞丁內(nèi)酯以常用的分離純化方法(用中和、萃取、蒸餾、 精餾、分子蒸餾、晶析、重結(jié)晶、柱色譜的分離等)進行純化。
這樣得到的(3-羥基-Y-丁內(nèi)酯可作為功能性材料、或醫(yī)藥或農(nóng)藥等的制 備中間體使用。特別是，由于P-羥基-Y-丁內(nèi)酯類中，與環(huán)內(nèi)酯基的氧原子相 連接的碳原子(二氫呋喃-2-酮的5位的碳原子等)未被取代，故作為高功能性 材料(無側(cè)鏈的線型高分子等)的原料是很有用的。
實施例
以下，通過實施例對本發(fā)明進行更詳細說明，但本發(fā)明并不受這些實施 例的任何限制。
此外，實施例所得化合物的NMR譜圖，是使用500MHz、 "H-NMR譜 圖測定裝置(布魯克(Bmker)公司制"AVANCE500"),并以四曱基硅烷(TMS) 為內(nèi)標進行測定的。
(實施例l)(采用銠-氧化鋁催化劑制備p-羥基-Y-丁內(nèi)酯)
向容量50ml的兩口燒瓶中加入銠-氧化鋁催化劑(NE-CHEMCAT (工7 ^一^r厶年卞、;/卜)制；商品名"5。/。Rh氧化鋁")0.05g、乙酸乙酯(和光純藥 制)9.06g、 4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯(東京化成制)lg,氮氣置換后，安裝氫氣球，使 體系成為氫氣氛。于室溫下攪拌7.5小時后，停止反應(yīng)，過濾反應(yīng)混合液。 將所得濾液減壓，并在40。C下進行濃縮，以液體形式得到粗4-羥基二氬呋 喃-2-酮(式(2)所示的化合物)0.83g。
進行上述粗4-羥基二氫呋喃-2-S同的'H-NMR分析時，得到以下所示結(jié)果。
4-羥基二氳呋喃-2-酮的收率為72摩爾％,主要副產(chǎn)物為二氫呋喃-2-酮 (收率12摩爾％)。
4-羥基二氫吹喃-2-酮的'H-NMR譜圖(CDCl3): S 2.53(td、 J=1.0, 17.9Hz,
81H), 2.76(dd， J=17.9, 6.1Hz, 1H), 4.30(d， J=10.3Hz, 1H), 4.42(dd, J=10.3, 4.5Hz, 1H), 4.6-4.7(m, IH)。
(實施例2)(采用把-碳催化劑制備(3-羥基-Y-丁內(nèi)酯)
除了使用10%釔-碳催化劑(NE-CHEMCAT制)商品名"PE、 50%含水 品")0.105g代替銠-氧化鋁催化劑外，均按照與實施例l相同的操作進行，得 到粗4-羥基二氬呋喃-2-酮(式(2)所示的化合物)與4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯的混合 物。
4-羥基二氳呋喃-2-酉同的收率為2.1摩爾％。
(實施例3)(采用鎳催化劑制備(3-羥基個丁內(nèi)酯)
除了使用海綿鎳催化劑(川研精細化學公司(Kawaken Fine Chemicals Co.,)制商品名"NDHT90-M，，)0.12g代替銠-氧化鋁催化劑外，均按照與實施 例l相同的操作進行，得到粗4-羥基二氫呋喃-2-酮(式(2)所示的化合物)與 4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯的混合物。
4-羥基二氫呋喃-2-酮的收率為0.40摩爾％。 (實施例4 )(采用鎳催化劑制備P-羥基卞丁內(nèi)酯)
向容量為100ml的三角燒瓶中加入水20ml、氫氧化鈉4.5g,然后向其 中加入Ni/Al合金(川研精細化學公司(Kawaken Fine Chemicals Co.,)制ND 型)1.00g，在100。C熱水浴中展開45分鐘。然后用水洗滌5次，用四氫呋喃 (THF)洗滌1次。
向這樣制得的鎳催化劑中加入THF,制成總量為1.2g的漿料，進一步 加入4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯100mg、 THF2.0ml，在5MPa的氬氣下，于80。C反 應(yīng)5小時。隨后，使體系返回到室溫、常壓，再進行過濾、濃縮，得到粗4-羥基二氫呋喃-2-酮(式(2)所示化合物)。4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯的轉(zhuǎn)化率為90%， 反應(yīng)的選擇率為90%。
(實施例5 )(采用4巴-碳催化劑制備(3-羥基-Y-丁內(nèi)酯) 在5MPa氫氣下，使4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯50mg、把-碳催化劑 (NE-CHEMCAT制)50mg、四氬呋喃(THF)2.0ml于50。C反應(yīng)5小時。隨后， 使體系返回到室溫、常壓，再進行過濾、濃縮，得到粗4-羥基二氫呋喃-2-酮(式(2)所示化合物)。4-雍乙酰乙酸內(nèi)酯的轉(zhuǎn)化率為50%,反應(yīng)的選擇率為 90%。
權(quán)利要求
1. 一種β-羥基-γ-丁內(nèi)酯的制備方法，該方法包括，通過還原下述式(1)所示的4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯，得到下述式(2)所示的β-羥基-γ-丁內(nèi)酯，[化1][化2]
2. 權(quán)利要求1所述的(3-羥、基-Y-丁內(nèi)酯的制備方法，其中，使用氫作為 還原劑。
3. 權(quán)利要求1或2所述的p-羥基-y-丁內(nèi)酯的制備方法，其中，在催化 劑存在下進行還原。
4. 權(quán)利要求3所述的P-羥基-Y-丁內(nèi)酯的制備方法，其中，催化劑為固 體催化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過還原4-羥乙酰乙酸內(nèi)酯制備β-羥基-γ-丁內(nèi)酯(4-羥基二氫呋喃-2-酮)。還原劑優(yōu)選使用氫，更優(yōu)選在固體催化劑等還原催化劑存在下進行反應(yīng)。采用本方法可簡便、高效且經(jīng)濟地制備內(nèi)酯，所述內(nèi)酯作為功能性材料、醫(yī)藥或農(nóng)藥的中間體等的原料是有用的，且與內(nèi)酯環(huán)中環(huán)內(nèi)酯基的氧原子相連接的碳原子(例如，二氫呋喃-2-酮的5位碳原子等)未被取代。
文檔編號C07D307/33GK101544623SQ20091012744
公開日2009年9月30日 申請日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者大野充 申請人:大賽璐化學工業(yè)株式會社