一種2-哌啶酮的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了涉及一種戊內(nèi)酰胺的制備方法，它是以N-羥基-環(huán)戊亞胺為原料，在堿性水溶液中，與對(duì)甲苯磺酰氯反應(yīng)，得到目標(biāo)產(chǎn)品2-哌啶酮（戊內(nèi)酰胺）。本發(fā)明制備的2-哌啶酮是一種用途廣泛的精細(xì)化學(xué)中間體，可廣泛應(yīng)用醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域。本發(fā)明采用堿性水溶液中重排，與傳統(tǒng)的強(qiáng)酸脫水重排具有顯著不同的機(jī)理；本發(fā)明革除了對(duì)設(shè)備腐蝕性極強(qiáng)的發(fā)煙硫酸、氯磺酸，后處理更加環(huán)保，該發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，起始原料易得，操作安全，設(shè)備要求低，可商業(yè)化大規(guī)模制備和生產(chǎn)，滿足當(dāng)前不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。
【專利說(shuō)明】一種2-哌啶酮的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機(jī)化學(xué)合成【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及化工中間體的合成，更具體的說(shuō)是一種2-哌啶酮【又名戊內(nèi)酰胺】的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)酰胺環(huán)狀結(jié)構(gòu)存在于眾多的天然產(chǎn)物及合成化合物中，其中不乏有很好的生物活性物質(zhì)，如眾所周知的青霉素等B-內(nèi)酰胺類抗生素。2-哌啶酮本身作為一個(gè)用途廣泛的化工產(chǎn)品，其合成方法 一直為眾多化學(xué)工作者所關(guān)注。從文獻(xiàn)看2-哌啶酮主要有以下幾種合成方法:
方法一主要是:從用環(huán)戊酮和鹽酸羥胺為原料，合成N-羥基-環(huán)戊亞胺；然后在不同的酸性介質(zhì)中進(jìn)行貝克曼重排；早期的文獻(xiàn)包括:在濃硫酸中【DE739259 (1939)、US 2221369 (1938)等】、發(fā)煙硫酸中【Collection of Czechloslovak ChemaicalCommunications, vol24; 919590, pll46_1148】、多聚憐酸 PPA 中【Journal of theAmerican Chemical Society, vol 74,1952，p2680 】、硫酸 / 醋酸【US2423200, 1943】、氧氣酸【Collection of Czechloslovak Chemaical Communications, V0L16/17,1951,P611】；二十世紀(jì)末到現(xiàn)在主要的研究集中在路易斯酸催化重排，文獻(xiàn)包括:用三氯化鋁[Synthetic Communications, vol28, 1998, yiled=100%】、用碘/ 乙臆【Synthesis, 2010，p3705-3709, yield=88%】、用二乙基二氯化憐 / 甲苯【Tetrahedron Letters, vol 48,2007, p2639_2643, yield=87% 】、二氯化亞萊 / 乙臆【Journal of Organic Chemistry,vol 72，2007, p4536-4538, yield=84%】，三氯化鈰 / 硅膠 / 碘化鈉【Journal ofChemical Research, 2006, p668_670, yield=82%】、碳酸銫 / 硅膠【Phosphorus, Sulfurand Silicon and the related elements, vol 185, 2010, pl658_1671, yield=88%】、三氟甲橫酸欽/ 甲苯【Journal of Chemical research, 2004, pl31-132, yield=85%]、三氟甲石黃酸鐿 / 甲苯[Organic Preparations and Procedures International,vol36, 2004，p383_386, yield=80%】、三氯化釕 / 甲苯【Synthetic Communications vol34,2004,, p3431-3434, yield=52%】。
[0003]方法二主要是:用哌啶為原料直接氧化，此路線文獻(xiàn)不多，主要包括:氧氣/負(fù)載在二氧化硅上的金/甲苯【US 8212027，2012, yield=~60%】、亞碘酰苯/水【TetrahedronLetters, vol29, 1988, p6913-6916, yield=58%]> Cr (ac) MCM-41/過(guò)氧化氫【OrganicChemistry Including Medicinal Chemistry vol39, 2000 , p71_73, yield=53.5%】、萊-EDTA/ 二氯甲燒【Synthetic Communications , voll8, 1988, pl331_1338,yield=24%]>氧化鋨/六氰合鐵酸四鉀/氫氧化鈉【Chemistry of HetercocyclicCompounds vol3, 2003, p478_484】。
[0004]方法三主要是:采用1-氨基戊醇自身環(huán)合，此路線主要研究性質(zhì)，文獻(xiàn)主要包括:三苯基磷-錯(cuò)復(fù)合催化劑/甲基丙烯酸甲酯/四氫呋喃【Chemistry-A- EuropeanJournal, voll7, 2011, pll905_11913, yield=96%】、復(fù)合氯化釕催化劑 / 氫化鈉 / 甲苯【Advanced Synthesis and Catalysis vol 351, 2009, p2643_2649, yield=94% ； WO2011/34506, 2011, yield=94%】、三苯基磷-釕復(fù)合催化劑/氫化鈉/乙腈【Journal ofOrganic Chemistry, vol 75, 2010, p3002_3006，yield= 92%】等。由于多米用復(fù)雜而昂貴的貴金屬催化劑，故這些路線只有科研價(jià)值，而無(wú)實(shí)際生產(chǎn)價(jià)值。
[0005]方法四主要是:采用1-氰基-丁酸為原料，反應(yīng)條件主要包括:氫氧化鋁，氫氣，鎮(zhèn)的條件下關(guān)環(huán)【Journal of Organic Chemistry vol 63, 1998, p4792_4801】。
[0006]方法五主要是:采用1-氨基-戊酸為原料，文獻(xiàn)主要包括:硅膠/甲苯【Tetrahedron Letters, vol21, 1980, p2443-2446, yield= 99%】，2，2，2-三氟乙基三硼燒 / 乙臆【Journal of Organic Chemistry, vol78, 2013, p512_2523, yield=99%】、三甲基招/苯【Chemistry Letters 1989, p797_800, yield=98%】、亞橫酸胺/三苯基憐/ 乙臆【Tetrahedron Letters vol36, 1995, p3703_3706, yield=96%】、二丁基錫 / 二甲苯【Journal of the American Chemistry Society, vol 105, 1983, p7130_7138,yield=95%】、二羥基(3，4，5-三氟苯基)硼燒 / 二甲苯【Journal of Organic Chemistry ,vol 61, 1996, p4196_4197, yield=90%】、異丙基欽酸酯/二氯乙燒【Tetrahedron Letters，vol29, 1988，p3049_3052】等。
[0007]方法六主要是:采用戊酸內(nèi)酯為原料，與氨氣在高溫下氨化，文獻(xiàn)包括:氨氣/230度【Journal of the American Chemistry Society vol74, 1952, p2012_2015】、氨氣/320度【Kogyo Kagaku Zasshi vol 59, 1956, p543】、氛氣 / 水/290 度【DE 935544,1953】、氛氣/氫氣/高分子聚合物【US 5914407，1999】。
[0008]從上述相關(guān)報(bào)道的文獻(xiàn)看，方法二和方法三由于多采用復(fù)雜而昂貴的貴金屬催化劑，故這些路線只有科研價(jià)值，而無(wú)實(shí)際生產(chǎn)價(jià)值。方法四和方法五采用的起始原料不易得；方法六生產(chǎn)條件太苛刻，安全隱患大；而方法一為最常規(guī)、研究最充分的方法，即采用環(huán)戊酮為原料，合成中間體N-羥基-環(huán)戊亞胺后，在不同的酸性條件下進(jìn)行經(jīng)典的貝克曼重排反應(yīng)得到產(chǎn)品。但是由于該類方法用到大量強(qiáng)酸，對(duì)設(shè)備腐蝕性極強(qiáng)；部分原料危險(xiǎn)性極大(如發(fā)煙硫酸)或有劇毒(如氯磺酸)等，大量酸的使用在后處理過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成了極大的污染，特別不適合大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，首次提供了一種在不同的堿性介質(zhì)中進(jìn)行貝克曼重排制備2-哌啶酮的方法，該方法至今未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，操作安全，設(shè)備要求低，可商業(yè)化大規(guī)模制備和生產(chǎn)。
[0010]本發(fā)明提供的2-哌啶酮的制備方法是以N-羥基-環(huán)戊亞胺為原料，在堿性水溶液中與對(duì)甲苯磺酰氯發(fā)生取代反應(yīng)得到中間體酯，然后重排反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)品，其反應(yīng)路線如下:
【權(quán)利要求】
1.一種2-哌啶酮的制備方法，其特征在于按如下的步驟進(jìn)行: (1)N-羥基-環(huán)戊亞胺與丙酮混合，用冰水浴降溫到0-5°C ； (2)將上述溶液與25%(w/w)無(wú)機(jī)堿水溶液混合； (3)將對(duì)甲苯磺酰氯分批加入到上述溶液中；加料完畢后保持室溫反應(yīng)10-12小時(shí)； (4)將上述反應(yīng)液與25%(w/w)濃氨水混合；將反應(yīng)液中和至pH8-10， (5)過(guò)濾，除去生成的固體鹽，濾液用疏水性溶劑萃取2-3次，合并萃取溶劑層，萃取溶劑層干燥，脫溶得到粗品，減壓蒸餾，收集5-10mmHg，130-150°C餾分，即可得到氣相含量大于98%的2-哌啶酮。
2.權(quán)利要求1所述的制備方法，其中所述的堿為:氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鋰。
3.權(quán)利要求1所述的制備方法，其中所述的N-羥基-環(huán)戊亞胺與無(wú)機(jī)堿的摩爾比為:1:1:5 ;所述的N-羥基-環(huán)戊亞胺與對(duì)甲苯磺酰氯的摩爾比為1: f 1: 5。
4.權(quán)利要求1所述的制備方法，其中所述的疏水性溶劑指的是:二氯甲烷，二氯乙烷，三氯甲烷或三氯乙烷。
【文檔編號(hào)】C07D211/76GK103965097SQ201410217335
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】趙國(guó)鋒, 陳波, 孫嬌 申請(qǐng)人:南開(kāi)大學(xué)