一種催化合成高純度4-氯甲基-5-甲基-1,3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種催化合成高純度4-氯甲基-5-甲基-1,3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法，是以4,5-二甲基-1,3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮為原料，以磺酰氯為氯代試劑，在催化劑的作用下于有機溶劑中反應1-5小時，反應結束后蒸發(fā)除去溶劑，得到目標產(chǎn)物4-氯甲基-5-甲基-1,3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮。本發(fā)明制備方法選擇性高，一步反應，無副產(chǎn)物，反應收率高，生產(chǎn)安全可靠，操作簡單、生產(chǎn)成本低、三廢少，具有較大的實施價值和社會經(jīng)濟效益。
【專利說明】—種催化合成高純度4-氯甲基-5-甲基-1, 3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法
一、【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種有機化合物的催化合成方法，具體地說是一種催化合成高純度4-氯甲基-5-甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法。
二、【背景技術】
[0002]4-氯甲基-5-甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮是半合成青霉素酯類藥物如侖氨節(jié)西林、美西林(Lenampicillin, Mecillinam)等的非常有用的接枝側鏈,用來改善藥物的穩(wěn)定性和吸收度，提高生物活性，降低副作用。也用來制備胺類藥物，如諾氟沙星(Norfloxacin prodrug)等。
[0003]現(xiàn)有技術中合成4-氯甲基-5-甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的主要方法是由氯氣或N-氯代丁二酰亞胺氯代反應而得，例如Tetrahedron Letters, 1972，170-1704, USP4428806, JP6010577,US4448732等。由于氯氣法反應收率低，且氯氣毒性太大，存在很大的安全問題。而N-氯代丁二酰亞胺法收率也很低，且成本高。所以這兩種方法都存在工業(yè)應用價值低等缺點。
[0004]此外還有一種方法是4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮(DMDO)直接與磺酰氯進行反應，其中磺酰氯為氯代試劑，如CN200810061289。但是此反應會生成二氯加成物4，5- 二氯-4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烷-2-酮，很難與目標產(chǎn)物完全分離，因此雖然操作簡單，但產(chǎn)物不純，也因此降低了其工業(yè)應用價值。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種催化合成高純度`4-氯甲基-5-甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法，以提高4-氯甲基-5-甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮合成的選擇性和收率，并且本發(fā)明方法是一步反應，無副產(chǎn)物，操作簡單，生產(chǎn)成本低，三廢少且易處理。
[0006]本發(fā)明解決技術問題采用如下技術方案:
[0007]本發(fā)明催化合成高純度4-氯甲基-5-甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法，按以下步驟操作:
[0008]以4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮(DMDO)為原料，以磺酰氯為氯代試劑，在催化劑的作用下于有機溶劑中室溫反應1-5小時，反應結束后蒸發(fā)除去溶劑，得到目標產(chǎn)物4-氯甲基-5-甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮；
[0009]所述催化劑選自苯基氯化硒、有取代基的芳基硒化合物或固載在高分子聚合物上的硒類化合物；
[0010]所述DMDO與所述磺酰氯的摩爾量之比為1:0.8-5.0。
[0011]所述DMDO與所述磺酰氯的摩爾量之比優(yōu)選為1:0.8-2.5。
[0012]所述催化劑的摩爾量為所述DMDO摩爾量的0.5%_50%。
[0013]所述有機溶劑選自四氫呋喃、氯仿、四氯化碳、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、環(huán)己烷、乙醚、二丁基醚或苯。所述有機溶劑優(yōu)選二氯甲烷。
[0014]所述有機溶劑的質(zhì)量為所述DMDO質(zhì)量的2-20倍。
[0015]所述有機溶劑的質(zhì)量優(yōu)選為所述DMDO質(zhì)量的2-10倍。
[0016]所述有取代基的芳基硒化合物中的取代基為給電子取代基或吸電子取代基，所述給電子取代基選自烷基、烷氧基或二甲氨基，所述吸電子取代基選自-CN或?；?。
[0017]所述固載在高分子聚合物上的硒類化合物為固載在聚苯乙烯上的溴化硒。
[0018]所述催化劑優(yōu)選為苯基氯化硒。
[0019]所述固載在聚苯乙烯上的溴化硒(又稱聚苯乙烯基溴化硒)是按以下方法制備得到的:
[0020]I)將聚苯乙烯顆粒分散于環(huán)己烷中，加入正丁基鋰和四甲基乙二胺(TMEDA)，65°C反應4h，反應結束后過濾并用四氫呋喃(THF)洗滌，得到含鋰的聚苯乙烯；其中聚苯乙烯、正丁基鋰和TMEDA的摩爾 比為1:24:20-30，聚苯乙烯數(shù)均分子量在5_7萬。
[0021]2)向所述含鋰的聚苯乙烯中加入二甲基二硒醚(MeSe-SeMe)和THF，0°C反應30min，得到具有甲基硒基團的聚苯乙烯，為淺黃色樹脂；二甲基二硒醚的添加量為每克聚苯乙烯2.0mmol ο
[0022]3)向所述具有甲基硒基團的聚苯乙烯中加入溶有Br2的三氯甲烷溶液，其中聚苯乙烯與Br2的摩爾比為1:0.9，于0°C反應IOmin后過濾、洗滌，然后加入乙醇中于70°C繼續(xù)反應lh，反應結束后分離、過濾并洗滌，得到聚苯乙烯基溴化硒，為深紅色樹脂。
[0023]本發(fā)明具體制備步驟如下:
[0024]將DMDO和有機溶劑二氯甲烷加入到反應器中，再向反應器中加入催化劑，室溫下向反應器中滴加磺酰氯，控制滴加時間為2-4小時，滴完后保溫反應1-5小時，后旋蒸除去溶劑，即得目標產(chǎn)物4-氯甲基-5-甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮。反應過程如下:
[0025]



Cl

Ss)=<(/ catalytic

0丫0 SO2CI2" O丫。
0O 。
[0026]本發(fā)明方法具有高選擇性和高收率的特點，通過一步反應即可制備得到目標產(chǎn)物，無副產(chǎn)物，生產(chǎn)安全可靠，操作簡單，生產(chǎn)成本低、三廢少，具有較大的實施價值和社會經(jīng)濟效益。
四、【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明聚苯乙烯基溴化硒的制備路線圖。
五、【具體實施方式】
[0028]下面結合具體實施例對本發(fā)明進行進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此:
[0029]實施例1:[0030]1、原料及配比
[0031]投料物質(zhì)的量比為:DMD0:磺酰氯為1: 1.5。
[0032]催化劑為苯基氯化硒，催化劑的摩爾量為DMDO摩爾量的5%。
[0033]有機溶劑為二氯甲烷，其質(zhì)量用量為DMDO質(zhì)量的7倍。
[0034]2、制備
[0035]向裝有磁力攪拌、恒壓滴液漏斗并伴有尾氣吸收裝置的500ml三口燒瓶中加入300ml 二氯甲烷、60g DMDO和5mol%的苯基氯化硒，邊攪拌邊緩慢滴加106.6g磺酰氯，滴加約3小時，滴加完成后于室溫下反應2小時，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，即得到目標產(chǎn)物65.9g，收率84.4%,純度為98.9%ο
[0036]結構表征:
[0037]IR: V Jcra1:3026 (C-H), 1694 (C=C),715 (C-Cl), 1821 (COOC=C), 1733 (C=O)1HNMR(CDCl3): δ 2.16 (3Η, s, CH3), δ 4.32 (2Η, s, CH2)
[0038]實施例2:
[0039]1、原料及配比
[0040]投料物質(zhì)的量比為:DMD0:磺酰氯為1:1.5。
[0041]催化劑為對甲基苯基氯化硒，催化劑的摩爾量為DMDO摩爾量的5%。
[0042]有機溶劑為二氯甲烷，其質(zhì)量用量為DMDO質(zhì)量的7倍。
[0043]2、制備
[0044]向裝有磁力攪拌、恒壓滴液漏斗并伴有尾氣吸收裝置的500ml三口燒瓶中加入300ml 二氯甲烷、60g DMDO和5mol%的對甲基苯基氯化硒，邊攪拌邊緩慢滴加106.6g磺酰氯，滴加約3小時，滴加完成后于室溫下反應2小時，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，即得到目標產(chǎn)物53.8g,收率 68.9%,純度為 96.7%。
[0045]實施例3:
[0046]1、原料及配比
[0047]投料物質(zhì)的量比為:DMD0:磺酰氯為1:1.5。
[0048]催化劑為聚苯乙烯基溴化硒，催化劑的摩爾量為DMDO摩爾量的5%。
[0049]有機溶劑為二氯甲烷，其質(zhì)量用量為DMDO質(zhì)量的7倍。
[0050]2、制備
[0051]I)聚苯乙烯基溴化硒的制備
[0052]①將5克(約0.083mmol)聚苯乙烯顆粒分散于IOOml環(huán)己燒中，加入2mmol正丁基鋰和2mmol四甲基乙二胺(TMEDA)，65°C反應4h，反應結束后過濾并用四氫呋喃(THF)洗滌，得到含鋰的聚苯乙烯；
[0053]②向所述含鋰的聚苯乙烯中加入10.0mmol 二甲基二硒醚(MeSe-SeMe)和IOOmlTHF，O V反應30min，得到具有甲基硒基團的聚苯乙烯，為淺黃色樹脂。
[0054]③向所述具有甲基硒基團的聚苯乙烯加入溶有0.075mmolBr2的IOOml三氯甲烷溶液，于0°c反應IOmin后過濾、洗滌，然后加入IOOml乙醇中于70°C繼續(xù)反應lh，反應結束后分離、過濾并洗滌，得到聚苯乙烯基溴化硒，為深紅色樹脂。
[0055]2)目標產(chǎn)物的制備
[0056]向裝有磁力攪拌、恒壓滴液漏斗并伴有尾氣吸收裝置的500ml三口燒瓶中加入300ml 二氯甲烷、60g DMDO和5mol%的聚苯乙烯基溴化硒，邊攪拌邊緩慢滴加106.6g磺酰氯，滴加約3小時，滴加完成后于室溫下反應2小時，然后過濾催化劑回收利用，將溶液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，即得到目標產(chǎn)物64.5g，收率82.6%，純度為98.1%。
[0057]實施例4:
[0058]1、原料及配比
[0059]投料物質(zhì)的量比為:DMD0:磺酰氯為1:1.5。
[0060]催化劑為苯基氯化硒，催化劑的摩爾量為DMDO摩爾量的10%。
[0061]有機溶劑為二氯甲烷，其質(zhì)量用量為DMDO質(zhì)量的7倍。
[0062]2、制備
[0063]向裝有磁力攪拌、恒壓滴液漏斗并伴有尾氣吸收裝置的500ml三口燒瓶中加入300ml 二氯甲烷、60gDMD0和10mol%的苯基氯化硒，邊攪拌邊緩慢滴加106.6g磺酰氯，滴加約3小時，滴加完成后于室溫下反應2小時，將溶液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，即得到目標產(chǎn)物67.8g,收率 86.8%,純度為 98.9%。
[0064]實施例5:
[0065]1、原料及配比
[0066]投料物質(zhì)的量比為:DMD0:磺酰氯為1:0.8。
[0067]催化劑為苯基氯化硒，催化劑的摩爾量為DMDO摩爾量的5%。
[0068]有機溶劑為二氯甲烷，其質(zhì)量用量為DMDO質(zhì)量的7倍。
[0069]2、制備
[0070]向裝有磁力攪拌、恒壓滴液漏斗并伴有尾氣吸收裝置的500ml三口燒瓶中加入300ml 二氯甲烷、60g DMDO和5mol%的苯基氯化硒，邊攪拌邊緩慢滴加56.8g磺酰氯，滴加約3小時，滴加完成后于室溫下反應2小時，將溶液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，即得到目標產(chǎn)物59.8g,收率 76.6%,純度為 98.5%。
[0071]實施例6:
[0072]本實施例的制備過程同實施例1，不同的是投料物質(zhì)的量比DMD0:磺酰氯為1:2.5,最后得到目標產(chǎn)物4-氯甲基-5-甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮62.3g，收率79.8%,純度為 97.7%.
[0073]實施例7:
[0074]本實施例的制備過程同實施例1，不同的是溶劑二氯甲烷的質(zhì)量為DMDO質(zhì)量的5倍，最后得到目標產(chǎn)物4-氯甲基-5-甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮64.1g,收率82.1%，純度為97.9%。
[0075]實施例8:
[0076]本實施例的制備過程同實施例1，不同的是溶劑二氯甲烷的質(zhì)量為DMDO質(zhì)量的10倍，最后得到目標產(chǎn)物4-氯甲基-5-甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮64.3g，收率82.3%，純度為98.4%。
[0077]實施例9:
[0078]本實施例的制備過程同實施例1，不同的是溶劑為1，2- 二氯乙烷，最后得到目標產(chǎn)物4-氯甲基-5-甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮65.5g，收率83.9%，純度為98.6%。
[0079]實施例10:[0080]本實施例的制備過程同實施例1，不同的是溶劑為四氫呋喃，最后得到目標產(chǎn)物4-氯甲基-5-甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮48.5g，收率62.1%，純度為97.3%。
[0081]實施例11:
[0082]本實施例的制備過程同實施例1，不同的是溶劑為乙醚，最后得到目標產(chǎn)物4-氯甲基-5-甲基-1, 3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮46.9g，收率60.1%，純度為96.8%。
[0083]實施例12:
[0084]本實施例的制備過程同實施例1，不同的是不加催化劑，最后得到目標產(chǎn)物4-氯甲基-5-甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮32.6g，收率41.7%，純度為96.1%。
[0085]綜上所述，催化劑優(yōu)選苯基氯化硒(Ph-Se-Cl )，溶劑優(yōu)選二氯甲烷、1，2_ 二氯乙燒，所述有機溶劑的質(zhì)量優(yōu)選為所述DMDO質(zhì)量的2-10倍,所述DMDO與所述磺酰氯的摩爾量之比優(yōu)選為1:0.8-2.5。
[0086]綜上所述，本 發(fā)明提供了一種由催化劑高效制備4-氯甲基-5-甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的合成方法。本發(fā)明方法反應條件溫和、綠色，反應的效率、轉(zhuǎn)化率很高，無副產(chǎn)物的生成，產(chǎn)物分離簡單高效。
[0087]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，也不因各實施例之間的前后次序?qū)Ρ景l(fā)明造成任何限制，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種催化合成高純度4-氯甲基-5-甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法，其特征在于: 以4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮為原料，以磺酰氯為氯代試劑，在催化劑的作用下于有機溶劑中室溫反應1-5小時，反應結束后蒸發(fā)除去溶劑，得到目標產(chǎn)物4-氯甲基-5-甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戍烯-2-酮； 所述催化劑選自苯基氯化硒、有取代基的芳基硒化合物或固載在高分子聚合物上的硒類化合物； 所述4，5-二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮與所述磺酰氯的摩爾量之比為1: 0.8-5.0。
2.根據(jù)權利要求1所述的合成方法，其特征在于: 所述催化劑的摩爾量為所述4，5-二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮摩爾量的0.5%-50%。
3.根據(jù)權利要求1所述的合成方法，其特征在于: 所述有機溶劑選自四氫呋喃、氯仿、四氯化碳、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、環(huán)己烷、乙醚、二丁基醚或苯。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的合成方法，其特征在于: 所述有機溶劑的質(zhì)量為所述4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮質(zhì)量的2-20倍。
5.根據(jù)權利要求4所 述的合成方法，其特征在于: 所述有機溶劑的質(zhì)量為所述4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮質(zhì)量的2-10倍。
6.根據(jù)權利要求1所述的合成方法，其特征在于: 所述4，5-二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮與所述磺酰氯的摩爾量之比為1: 0.8-2.5。
7.根據(jù)權利要求1所述的合成方法，其特征在于: 所述有取代基的芳基硒化合物中的取代基為給電子取代基或吸電子取代基，所述給電子取代基選自烷基、烷氧基或二甲氨基，所述吸電子取代基選自-CN或?；?br> 8.根據(jù)權利要求1所述的合成方法，其特征在于: 所述固載在高分子聚合物上的硒類化合物為固載在聚苯乙烯上的溴化硒。
9.根據(jù)權利要求1所述的合成方法，其特征在于: 所述催化劑為苯基氯化硒。
【文檔編號】B01J31/06GK103450146SQ201310378867
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權日:2013年8月27日
【發(fā)明者】馮乙巳, 劉翠, 郝劍, 汪云龍, 毛龍, 汪鵬飛 申請人:合肥工業(yè)大學