Chemical
Intermediate
2009年第04
期
３－环戊烯－１－甲酸的合成研究
张宏
罗峰
沈悦
靳磊
李子成
610065（四川大学化工学院，）
摘要：以丙二腈：1.1为原料，N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，顺-1,4-二氯-2-丁烯＝1：碳酸氢钾为碱，得到3-环戊烯-1,1-二腈，再于氢氧化钾的乙醇－水溶液中水解，得到3-环戊烯-1,1-二酸，经高温脱羧，最后得到3-环戊烯-1-甲酸，总收率为41％。
关键词：3-环戊烯-1-甲酸，丙二腈，中间体，合成中图分类号：R979.1+9
文献标识码：A
文章编号：1672-811404-0023-03（2009）
3-环戊烯-1-甲酸是一种用途广泛的化工
原料, 可用于碳环核甘、前列腺素和其他许多药物的中间体. 目前, 其合成方法主要是使用丙二酸二甲酯或乙酯与顺-1,4-二氯-2-丁烯在氢化锂等金属氢化物强碱的关环[1~7], 再经水解、脱羧得到的, 反应中需要使用大量的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或乙酰胺(DMA)作为溶剂, 而且反应时间较长, 一般需要72小时以上. 由于金属氢化物容易产易燃，所使用的溶剂需要彻底无水, 给大生粉尘、
规模生产带来极大的安全隐患. 当使用上述的两种原料进行关环时，如果使用其他强碱或溶剂, 则会生成较大比例的三元环副产物[2]. 有鉴于此, 选择丙二腈为原料, 以DMF 为溶剂, 碳酸氢钾为碱, 与顺-1,4-二氯-2-丁烯关环, 较高收率地合成了3-环戊烯-1,1-二腈, 反应中无三元环副产物产生.3-环戊烯-1,1-二腈在氢氧化钾的乙醇－水溶液中水解, 得到约70%的二酸, 进一步脱羧, 减压精馏, 得到90%的目标产物, 三步反应的总收率达到41%(反应式见图1). 该方法具有操作简便、反应条件温和、安全, 收率中等的优点。1实验部分
1.1试剂与仪器
MP-500显微熔点仪(Yanaco,温度未经校正);
GF 254硅胶板(青岛海洋化工厂),VARIAN INO-VA-400型核磁共振仪(美国Varian 公司), CDCl 3为溶剂, 以TMS 作内标; 安捷伦GC-6820气相色谱仪. 所用试剂均为分析纯, 使用时未经处理。
１3-环戊烯-1,1-二腈的合成
在2L 三口烧瓶中, 依次加入无水碳酸氢钾(454g,4.54mol),丙二腈(100g,1.52mol)和DM F 1.2
(800ml),安装上机械搅拌装置和恒压滴液漏斗, 搅拌下, 缓慢滴加顺-1,4-二氯-2-丁烯(208g,1.66mol), 滴加完后, 升温到50℃, 搅拌反应24h, 冷却到室温。
往反应液中加入2.5L 冰水, 搅拌20min, 加入500ml 乙酸乙酯, 继续搅拌20min, 滤除未溶解的固体, 分相, 水相再用200ml 乙酸乙酯分2次萃取, 合并的有机相用水洗涤到中性, 无水硫酸钠干燥. 滤除硫酸钠, 回收乙酸乙酯至尽. 减压蒸馏, 得到131g 无色液体,bp85~90℃/10mmHg,收率66.7%.1HNMR(ppm):δ3.19(s,4H),5.78(s,2H).GC分析, 纯度95%,其余为丙二腈原料。
1.33-环戊烯-1,1-二甲酸的合成
取3-环戊烯-1,1-二腈(100g,0.85mol）于1
作者简介：张宏(男),1968－, 硕士生, 研究方向为制药中间体
及药物合成。
*通讯联系人
第04期3-环戊烯-1-甲酸的合成研究
··23
L 烧瓶中, 加入120g 氢氧化钾的400ml 水溶液和
400ml 乙醇, 加热回流72h 至无氨气发生为止. 减压回收乙醇至尽, 剩余物中补加200ml 水, 用乙酸乙酯300ml 萃取, 水相再用200ml 乙酸乙酯分2次萃取, 合并有机相, 用100ml 饱和盐水洗涤, 无水硫酸钠干燥. 过滤, 回收溶剂至尽, 得灰色带刺激性气味的固体, 加入300ml 甲苯, 回流30min, 冷却到室温, 过滤, 少量甲苯洗涤, 干燥, 得淡黄色固体89g, 收率68%,m.p.167~169℃(文献[1]:m.p.163~165℃) 。3-环戊烯-1-甲酸的合成
在250ml 烧瓶中放入3-环戊烯-1,1-二甲酸(80g，0.51mol), 于油浴170～175℃下加热搅拌1.4
1.5h, 至不再放出气体为止. 减压精馏, 收集82～85℃/10mmHg馏份, 得无色液体51.7g, 收率90%, GC 检测其纯度为98.3%.1HNMR (CDCl3, ppm):δ2.68(m,4H),2.92~3.33(m,1H),5.62(s,2H),11.9(s,1H) 。
2结果与讨论
2.1碱类对环合反应收率的影响
为了选择除金属氢化物外的碱, 考察了氢氧化乙醇钠、碳酸钾和碳酸氢钾对环合反应收率的钾、
影响, 其中, 氢氧化钾、甲醇钠和乙醇钠均在室温下进行反应, 而碳酸钾和碳酸氢钾则在50℃下进行, 均使用DMF 作为溶剂, 用碱量为丙二腈的3倍, 反应时间均为24h. 所得结果见表2.1。
表２．１碱种类对环合反应的影响
DM F 为溶剂, 反应时间24h, 考察了不同温度对环合反应收率的影响, 结果见表2.2.
表２．２反应温度对环合反应收率的影响
结果表明, 在50℃时, 反应收率最高, 反应时间也比较适当, 因此选择50℃作为环合的温度。2.3反应时间对环合收率的影响
以3倍量碳酸氢钾为碱,DM F 为溶剂, 反应温度50℃, 考察反应时间对环合收率的影响, 结果见表2.3。
表２．３反应时间对收率的影响
从表中数据可以看出, 反应24h 产物收率达到最大, 再增加反应时间对收率影响不大, 故以反应24h 为宜。
因此, 合成3-环戊烯-1,1-二腈的最佳工艺条件为:丙二腈:1,4-二氯-2-丁烯:碳酸氢钾＝1:1.1:3,DMF 为溶剂,50℃下反应24h, 收率可达到67%.二腈经水解、脱羧得到3-环戊烯-甲酸, 总收率为41%。
从表2.1可见, 使用氢氧化钾、甲醇钠和乙醇钠时, 产物非常低, 而且产物成分非常复杂, 而使用碳酸钾和碳酸氢钾时,TLC 只检测出产物、未反应的丙二腈和丁醇, 产物经减压精馏后, 纯度较高. 同时, 使用碳酸氢钾为碱的收率高于碳酸钾, 因此, 选择碳酸氢钾作为环合反应的碱。2.2反应温度对环合收率的影响
以碳酸氢钾为碱, 其用量为丙二腈的3倍,
参考文献：
[1].Depres J-P and Greene AE. 3-Cyclopentene-1-carboxylic acid
[J].Org. Synth. 1998,75,195-200.
[2].Depres J-P and Greene AE. Improved selectivity in the
preparation
of
some
1,1-difunctionalized
3-cyclopentenes.
High-yield synthesis of 3-cyclopentenecarboxylic acid [J].J. Org. Chem. 1984,49,928~931.
[3].Meinwald J, Gassman PA, and Grandall JK. The synthesis
of 4-substituted cyclopentenes from 1,4-dibromo-butene-2[J].
··24
Chemical
Intermediate
3-Cyclopentene-1-Carboxylic
Acidfrom 1,4-Di
2009年第04期
J. Org. Chem. 1962,27:3366~3368.
[4].Nugent WA, Feldman J, and Calabrese JC. Practical Catalyst
for cyclic metathesis. Synthesis of fuctional and/orenantiopure cycloalkenes[J].J. Am. Chem. Soc. 1995,117,8992~8998.[5].Murdock KC and Angier R. A new route to 1-substituted
3-cyclopentenes[J].J. Org.Chem. 1962,27:2395~2398.[6].Schmid G and
Wolkoff AW. An Improved Synthesis of
chloro-butene
[J].J. Org. Chem. 1966,32:254.[7].Wayne
KDH
and
Bell
SC.
Process
for
the
preparation
3-cyclopentene-1,1-dicarboxamide[P].US 3787493, 1974-1-22.
2009.01.15收稿日期：
Study on the Synthesis of 3-Cyclopentene-1-carboxylic acid
Zhang Hong Luo Feng Shen Yue Jin Lei Li Zicheng
(Facultyof Chemical Engineering, Sichuan University, Chengdu Sichuan 610065)
Abstract:3-cyclopentene-1-carboxylic acid was synthesized from malononitrile and cis-1,4-dichloro-2-butene with potassium carbonate as base, and N,N -dimethyl formide as solvent; 3-cy -clopentene-1,1-dinitrile was obtained as the only product without cyclopropane derivative, the dini -trile product was then hydrolyzed to dicarboxylic acid by potassium hydroxide in the solvent of ethanol and water; dicarboxylic acid was heated in an oil bath at 170~175℃until carbon dioxide evolution is complete ，the product was distilled under reduced pressure to give 3-cyclopentene-1-car -boxylic acid. The overall yield was 41%.
Keywords:3-cyclopentene-1-carboxylic acid; malononitrile; intermediate; synthesis
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
近期亚洲石化产品价格将保持涨势
据报道，业内人士周一称，因供应紧张和原料成本不断上升，近期石化产品价格出现普涨行情，预计本周亚洲石化产品价格还将保持上升趋势。由于中国和印度市场需求复苏，补库和一些投机性购货叠加而推动价格上涨，上周中国甲醇价格上涨了近10%达到220-235美元/吨CFR 中国，因为中国需求温和复苏加上投机性需求。“中国一直在进口大量甲醇产品，价格仍在继续上涨。我们预计市场正在强劲复苏，特别是在2月以后，”一家全球性甲醇卖家表示。然而，该区域一些市场人士表示，仍然不相信这只是需求改善而推动价格上涨，更多因素是投机。近期亚洲丙烯价格也上升了50美元/吨达870美元/吨FOB 韩国，根据全球化学情报价格系统ICIS 价格。“我们给贸易商的报价已高达910美元/吨FOB 韩国，我们预计价格可能超过920美元/吨，”一个韩国丙烯生产商称。
PET 卖盘价一家韩国主要PET 生产商表示，
格已上涨约30美元/吨，较上周上涨2.6%，因为终端用户库存非常低。上周PET 卖盘报价高达1020美元/吨FOB 韩国，区域生产者预测还会进一步涨价，因为预期大部分原料精对苯二甲酸(PTA)和乙二醇价格继续处于上升趋势。
苯乙烯产品链同样保持乐观的情绪，因为聚苯乙烯(PS)和ABS 树脂的苯乙烯(ABS)的4月份供应有限。上周通用聚苯乙烯和ABS 价格分别上涨了2.90%和1.86%，至1050-1080美元/吨CFR 中国和1370-1420美元/吨CFR 东北亚。在印度，聚合物进口价格大幅上涨12%，约130美元/吨，同样中国市场价格同步上扬。印度市场价格高涨是因为需求强劲，导致其国内价格将上调高达7%，生产商和贸易商表示。原先预计4月份印度聚丙烯和聚乙烯市场价格将面临下降压力，可能来自中东和印度的供应过剩。然而，由于大多数中东新建项目推迟，预计高位价格将持续到6月。
Chemical
Intermediate
2009年第04
期
３－环戊烯－１－甲酸的合成研究
张宏
罗峰
沈悦
靳磊
李子成
610065（四川大学化工学院，）
摘要：以丙二腈：1.1为原料，N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，顺-1,4-二氯-2-丁烯＝1：碳酸氢钾为碱，得到3-环戊烯-1,1-二腈，再于氢氧化钾的乙醇－水溶液中水解，得到3-环戊烯-1,1-二酸，经高温脱羧，最后得到3-环戊烯-1-甲酸，总收率为41％。
关键词：3-环戊烯-1-甲酸，丙二腈，中间体，合成中图分类号：R979.1+9
文献标识码：A
文章编号：1672-811404-0023-03（2009）
3-环戊烯-1-甲酸是一种用途广泛的化工
原料, 可用于碳环核甘、前列腺素和其他许多药物的中间体. 目前, 其合成方法主要是使用丙二酸二甲酯或乙酯与顺-1,4-二氯-2-丁烯在氢化锂等金属氢化物强碱的关环[1~7], 再经水解、脱羧得到的, 反应中需要使用大量的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或乙酰胺(DMA)作为溶剂, 而且反应时间较长, 一般需要72小时以上. 由于金属氢化物容易产易燃，所使用的溶剂需要彻底无水, 给大生粉尘、
规模生产带来极大的安全隐患. 当使用上述的两种原料进行关环时，如果使用其他强碱或溶剂, 则会生成较大比例的三元环副产物[2]. 有鉴于此, 选择丙二腈为原料, 以DMF 为溶剂, 碳酸氢钾为碱, 与顺-1,4-二氯-2-丁烯关环, 较高收率地合成了3-环戊烯-1,1-二腈, 反应中无三元环副产物产生.3-环戊烯-1,1-二腈在氢氧化钾的乙醇－水溶液中水解, 得到约70%的二酸, 进一步脱羧, 减压精馏, 得到90%的目标产物, 三步反应的总收率达到41%(反应式见图1). 该方法具有操作简便、反应条件温和、安全, 收率中等的优点。1实验部分
1.1试剂与仪器
MP-500显微熔点仪(Yanaco,温度未经校正);
GF 254硅胶板(青岛海洋化工厂),VARIAN INO-VA-400型核磁共振仪(美国Varian 公司), CDCl 3为溶剂, 以TMS 作内标; 安捷伦GC-6820气相色谱仪. 所用试剂均为分析纯, 使用时未经处理。
１3-环戊烯-1,1-二腈的合成
在2L 三口烧瓶中, 依次加入无水碳酸氢钾(454g,4.54mol),丙二腈(100g,1.52mol)和DM F 1.2
(800ml),安装上机械搅拌装置和恒压滴液漏斗, 搅拌下, 缓慢滴加顺-1,4-二氯-2-丁烯(208g,1.66mol), 滴加完后, 升温到50℃, 搅拌反应24h, 冷却到室温。
往反应液中加入2.5L 冰水, 搅拌20min, 加入500ml 乙酸乙酯, 继续搅拌20min, 滤除未溶解的固体, 分相, 水相再用200ml 乙酸乙酯分2次萃取, 合并的有机相用水洗涤到中性, 无水硫酸钠干燥. 滤除硫酸钠, 回收乙酸乙酯至尽. 减压蒸馏, 得到131g 无色液体,bp85~90℃/10mmHg,收率66.7%.1HNMR(ppm):δ3.19(s,4H),5.78(s,2H).GC分析, 纯度95%,其余为丙二腈原料。
1.33-环戊烯-1,1-二甲酸的合成
取3-环戊烯-1,1-二腈(100g,0.85mol）于1
作者简介：张宏(男),1968－, 硕士生, 研究方向为制药中间体
及药物合成。
*通讯联系人
第04期3-环戊烯-1-甲酸的合成研究
··23
L 烧瓶中, 加入120g 氢氧化钾的400ml 水溶液和
400ml 乙醇, 加热回流72h 至无氨气发生为止. 减压回收乙醇至尽, 剩余物中补加200ml 水, 用乙酸乙酯300ml 萃取, 水相再用200ml 乙酸乙酯分2次萃取, 合并有机相, 用100ml 饱和盐水洗涤, 无水硫酸钠干燥. 过滤, 回收溶剂至尽, 得灰色带刺激性气味的固体, 加入300ml 甲苯, 回流30min, 冷却到室温, 过滤, 少量甲苯洗涤, 干燥, 得淡黄色固体89g, 收率68%,m.p.167~169℃(文献[1]:m.p.163~165℃) 。3-环戊烯-1-甲酸的合成
在250ml 烧瓶中放入3-环戊烯-1,1-二甲酸(80g，0.51mol), 于油浴170～175℃下加热搅拌1.4
1.5h, 至不再放出气体为止. 减压精馏, 收集82～85℃/10mmHg馏份, 得无色液体51.7g, 收率90%, GC 检测其纯度为98.3%.1HNMR (CDCl3, ppm):δ2.68(m,4H),2.92~3.33(m,1H),5.62(s,2H),11.9(s,1H) 。
2结果与讨论
2.1碱类对环合反应收率的影响
为了选择除金属氢化物外的碱, 考察了氢氧化乙醇钠、碳酸钾和碳酸氢钾对环合反应收率的钾、
影响, 其中, 氢氧化钾、甲醇钠和乙醇钠均在室温下进行反应, 而碳酸钾和碳酸氢钾则在50℃下进行, 均使用DMF 作为溶剂, 用碱量为丙二腈的3倍, 反应时间均为24h. 所得结果见表2.1。
表２．１碱种类对环合反应的影响
DM F 为溶剂, 反应时间24h, 考察了不同温度对环合反应收率的影响, 结果见表2.2.
表２．２反应温度对环合反应收率的影响
结果表明, 在50℃时, 反应收率最高, 反应时间也比较适当, 因此选择50℃作为环合的温度。2.3反应时间对环合收率的影响
以3倍量碳酸氢钾为碱,DM F 为溶剂, 反应温度50℃, 考察反应时间对环合收率的影响, 结果见表2.3。
表２．３反应时间对收率的影响
从表中数据可以看出, 反应24h 产物收率达到最大, 再增加反应时间对收率影响不大, 故以反应24h 为宜。
因此, 合成3-环戊烯-1,1-二腈的最佳工艺条件为:丙二腈:1,4-二氯-2-丁烯:碳酸氢钾＝1:1.1:3,DMF 为溶剂,50℃下反应24h, 收率可达到67%.二腈经水解、脱羧得到3-环戊烯-甲酸, 总收率为41%。
从表2.1可见, 使用氢氧化钾、甲醇钠和乙醇钠时, 产物非常低, 而且产物成分非常复杂, 而使用碳酸钾和碳酸氢钾时,TLC 只检测出产物、未反应的丙二腈和丁醇, 产物经减压精馏后, 纯度较高. 同时, 使用碳酸氢钾为碱的收率高于碳酸钾, 因此, 选择碳酸氢钾作为环合反应的碱。2.2反应温度对环合收率的影响
以碳酸氢钾为碱, 其用量为丙二腈的3倍,
参考文献：
[1].Depres J-P and Greene AE. 3-Cyclopentene-1-carboxylic acid
[J].Org. Synth. 1998,75,195-200.
[2].Depres J-P and Greene AE. Improved selectivity in the
preparation
of
some
1,1-difunctionalized
3-cyclopentenes.
High-yield synthesis of 3-cyclopentenecarboxylic acid [J].J. Org. Chem. 1984,49,928~931.
[3].Meinwald J, Gassman PA, and Grandall JK. The synthesis
of 4-substituted cyclopentenes from 1,4-dibromo-butene-2[J].
··24
Chemical
Intermediate
3-Cyclopentene-1-Carboxylic
Acidfrom 1,4-Di
2009年第04期
J. Org. Chem. 1962,27:3366~3368.
[4].Nugent WA, Feldman J, and Calabrese JC. Practical Catalyst
for cyclic metathesis. Synthesis of fuctional and/orenantiopure cycloalkenes[J].J. Am. Chem. Soc. 1995,117,8992~8998.[5].Murdock KC and Angier R. A new route to 1-substituted
3-cyclopentenes[J].J. Org.Chem. 1962,27:2395~2398.[6].Schmid G and
Wolkoff AW. An Improved Synthesis of
chloro-butene
[J].J. Org. Chem. 1966,32:254.[7].Wayne
KDH
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Bell
SC.
Process
for
the
preparation
3-cyclopentene-1,1-dicarboxamide[P].US 3787493, 1974-1-22.
2009.01.15收稿日期：
Study on the Synthesis of 3-Cyclopentene-1-carboxylic acid
Zhang Hong Luo Feng Shen Yue Jin Lei Li Zicheng
(Facultyof Chemical Engineering, Sichuan University, Chengdu Sichuan 610065)
Abstract:3-cyclopentene-1-carboxylic acid was synthesized from malononitrile and cis-1,4-dichloro-2-butene with potassium carbonate as base, and N,N -dimethyl formide as solvent; 3-cy -clopentene-1,1-dinitrile was obtained as the only product without cyclopropane derivative, the dini -trile product was then hydrolyzed to dicarboxylic acid by potassium hydroxide in the solvent of ethanol and water; dicarboxylic acid was heated in an oil bath at 170~175℃until carbon dioxide evolution is complete ，the product was distilled under reduced pressure to give 3-cyclopentene-1-car -boxylic acid. The overall yield was 41%.
Keywords:3-cyclopentene-1-carboxylic acid; malononitrile; intermediate; synthesis
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
近期亚洲石化产品价格将保持涨势
据报道，业内人士周一称，因供应紧张和原料成本不断上升，近期石化产品价格出现普涨行情，预计本周亚洲石化产品价格还将保持上升趋势。由于中国和印度市场需求复苏，补库和一些投机性购货叠加而推动价格上涨，上周中国甲醇价格上涨了近10%达到220-235美元/吨CFR 中国，因为中国需求温和复苏加上投机性需求。“中国一直在进口大量甲醇产品，价格仍在继续上涨。我们预计市场正在强劲复苏，特别是在2月以后，”一家全球性甲醇卖家表示。然而，该区域一些市场人士表示，仍然不相信这只是需求改善而推动价格上涨，更多因素是投机。近期亚洲丙烯价格也上升了50美元/吨达870美元/吨FOB 韩国，根据全球化学情报价格系统ICIS 价格。“我们给贸易商的报价已高达910美元/吨FOB 韩国，我们预计价格可能超过920美元/吨，”一个韩国丙烯生产商称。
PET 卖盘价一家韩国主要PET 生产商表示，
格已上涨约30美元/吨，较上周上涨2.6%，因为终端用户库存非常低。上周PET 卖盘报价高达1020美元/吨FOB 韩国，区域生产者预测还会进一步涨价，因为预期大部分原料精对苯二甲酸(PTA)和乙二醇价格继续处于上升趋势。
苯乙烯产品链同样保持乐观的情绪，因为聚苯乙烯(PS)和ABS 树脂的苯乙烯(ABS)的4月份供应有限。上周通用聚苯乙烯和ABS 价格分别上涨了2.90%和1.86%，至1050-1080美元/吨CFR 中国和1370-1420美元/吨CFR 东北亚。在印度，聚合物进口价格大幅上涨12%，约130美元/吨，同样中国市场价格同步上扬。印度市场价格高涨是因为需求强劲，导致其国内价格将上调高达7%，生产商和贸易商表示。原先预计4月份印度聚丙烯和聚乙烯市场价格将面临下降压力，可能来自中东和印度的供应过剩。然而，由于大多数中东新建项目推迟，预计高位价格将持续到6月。