氧化呋咱-3,4-二甲酸二乙酯的合成工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氧化呋咱-3,4-二甲酸二乙酯的合成工藝。以乙酰乙酸乙酯為原料，經(jīng)硝化、氧化成環(huán)合成了氧化呋咱-3,4-二甲酸二乙酯，收率81.4％，純度大于98％，并對產(chǎn)物進行了核磁、紅外表征。該工藝具有原料易得、工藝簡單、收率和純度高等優(yōu)點。
【專利說明】
氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯的合成工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及有機化學(xué)領(lǐng)域，具體是一鍋法合成氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯。
【背景技術(shù)】
[0002] 氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯是合成氧化呋咱-4-氨基-3-酰基疊氮（ANF0)的 重要原料，后者含有兩個高活性基團，即伯氨基和?；B氮，是合成氧化呋咱類化合物的關(guān) 鍵中間體。氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯的合成方法主要有以下幾種：一是以二硝基乙酸 甲酯的鈉鹽作為原料，N204作為氧化劑合成，但是該方法原料成本高、實驗操作較危險；二 是以2-硝基丙二酸二乙酯為原料，經(jīng)氧化成環(huán)合成，收率70%，但是原料難獲取。三是以 丙二酸單乙酯鉀鹽為原料，以硝酸/亞硝酸鈉為氧化劑，經(jīng)氧化硝化、成環(huán)反應(yīng)得到氧化呋 咱-3, 4-二甲酸二乙酯，但原料昂貴，不易獲取；四是以硝基乙酸乙酯為原料，以乙酸銅或 濃硫酸為氧化劑合成，但原材料成本高，且乙酸銅作氧化劑時反應(yīng)15h收率僅43% ;五是以 乙酰乙酸乙酯為原料，經(jīng)亞硝酸鈉和稀ΗΝ03亞硝化、氧化成環(huán)而得，但按該法制備的氧化呋 咱-3, 4-二甲酸二乙酯收率和純度都較低。六是以氯代肟基乙酸乙酯為原料，經(jīng)氧化合成， 收率70 %，但是原料難獲取。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種一鍋法合成氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯的工藝，該 工藝實現(xiàn)了中間產(chǎn)物2-硝基乙酰乙酸乙酯不分離的合成方法，并且原料易得、工藝簡單， 收率高達81 %，純度大于98 %。
[0004] 實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟：一種氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯的合成 工藝，包括如下步驟：
[0005] 步驟一、硝化催化劑存在下，在一 5°C以下向硝化劑中滴加乙酰乙酸乙酯，進行硝 化反應(yīng)，其中，硝化催化劑用量與乙酰乙酸乙酯的百分摩爾比為1~2% ;
[0006] 步驟二、硝化反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)液中滴加氧化劑濃硫酸，進行氧化成環(huán)反應(yīng)；
[0007] 步驟三、反應(yīng)結(jié)束后，滴加水解多余的乙酸酐，之后用有機溶劑萃取、飽和食鹽水 洗滌，合并萃取液，無水NaS0 4干燥，過濾，減壓蒸餾得氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯。
[0008] 步驟一中，硝化催化劑為濃硫酸、三氟甲磺酸、甲基磺酸或三氯化鋁中的任意一 種；所述的硝化劑為硝酸的乙酸酐溶液，硝酸的乙酸酐溶液中硝酸與乙酸酐的摩爾比為 1:1. 8~1:4. 3,采用的硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為69~100%，乙酰乙酸乙酯與硝酸的摩爾比為 1:1 ~1:1. 5〇
[0009] 步驟二中，濃硫酸與乙酰乙酸乙酯的百分摩爾比為30 %，滴加時控制溫度為 20°C，氧化成環(huán)反應(yīng)1. lh。
[0010] 步驟三中，有機溶劑萃取劑為乙酸乙酯，成本得到降低。
[0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：
[0012] (1)本發(fā)明采用一鍋法，以廉價、易獲取的乙酰乙酸乙酯為原料，經(jīng)硝化、氧化、成 環(huán)反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物，不需要分離出中間體2-硝基乙酰乙酸乙酯，大大簡化了工藝。
[0013] (2)本發(fā)明所用硝化劑為硝酸/醋酐，醋酐兼作溶劑和失水劑，乙酰乙酸乙酯與硝 酸的摩爾比為1:1~1:1. 5,大大減少了廢酸的生成。
[0014] (3)本發(fā)明不需要高溫回流反應(yīng)。
[0015] (4)本發(fā)明使用乙酸乙酯作為萃取劑，降低了成本。
【具體實施方式】
[0016] 以下以具體實施例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護范圍不限于此：
[0017] 本發(fā)明的反應(yīng)機理如下：
[0018]
[0019] 實施例1
[0020] 將0. 196g濃H2S04加入到50mL乙酸酐中?；旌弦豪鋮s至一10 °C后，攪拌中滴 加 12. 7mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)95 %的ΗΝ03，控制溫度10~15 °C。反應(yīng)混合液冷卻至一 5 °C，滴加 26. 028g的乙酰乙酸乙酯，加入時保持溫度一 5°C，滴加完畢后維持反應(yīng)lh。升溫至20°C， 滴加 3. 20mL濃硫酸到反應(yīng)液中，TLC跟蹤至反應(yīng)完全（1. lh)?；旌弦河靡宜嵋阴ポ腿∪?次，飽和食鹽水水洗，合并萃取液，無水Na2S04干燥，過濾。旋蒸出乙酸乙酯，殘余物減壓蒸 餾，收集餾分。得到的氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯為淺黃色液體，收率81. 4%，純度大于 98%〇
[0021] 實施例2
[0022] 0. 600g三氟甲磺酸加入到50mL乙酸酐?；旌弦豪鋮s至一 5°C后，攪拌中滴加 12. 7mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)95%的ΗΝ03，控制溫度10~15°C。反應(yīng)混合液冷卻至一 5°C，滴加 26. 028g 的乙酰乙酸乙酯，加入時保持溫度一 5°C，滴加完畢后維持反應(yīng)lh。升溫至20°C，滴加 3.20mL濃硫酸到反應(yīng)液中，TLC跟蹤至反應(yīng)完全（1. lh)。混合液用乙酸乙酯萃取三次，飽 和食鹽水水洗，合并萃取液，無水Na2S04干燥，過濾。旋蒸出乙酸乙酯，殘余物減壓蒸餾，收 集餾分。得到的氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯為淺黃色液體，收率81. 4%，純度98%。
[0023] 實施例3
[0024] 0. 384g甲磺酸加入到50mL乙酸酐?；旌弦豪鋮s至一5°C后，攪拌中滴加 12. 7mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)95%的ΗΝ03，控制溫度10~15°C。反應(yīng)混合液冷卻至一 5°C，滴加 26. 028g的乙 酰乙酸乙酯，加入時保持溫度一 5°C，滴加完畢后維持反應(yīng)lh。升溫至20°C，滴加 3. 20mL濃 硫酸到反應(yīng)液中，TLC跟蹤至反應(yīng)完全（1. lh)。混合液用乙酸乙酯萃取三次，飽和食鹽水水 洗，合并萃取液，無水Na2S04干燥，過濾。旋蒸出乙酸乙酯，殘余物減壓蒸餾，收集餾分。得 到的氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯為淺黃色液體，收率81. 4%，純度98%。
[0025] 實施例4
[0026] 0. 533g無水三氯化鋁加入到50mL乙酸酐?；旌弦豪鋮s至一 5°C后，攪拌中滴加 9. lmL質(zhì)量分?jǐn)?shù)100%的ΗΝ03，控制溫度10~15°C。反應(yīng)混合液冷卻至一 5°C，滴加26. 028g 的乙酰乙酸乙酯，加入時保持溫度一 5°C，滴加完畢后維持反應(yīng)lh。升溫至20°C，滴加 3.20mL濃硫酸到反應(yīng)液中，TLC跟蹤至反應(yīng)完全（1. lh)?；旌弦河靡宜嵋阴ポ腿∪?，飽 和食鹽水水洗，合并萃取液，無水Na2S04干燥，過濾。旋蒸出乙酸乙酯，殘余物減壓蒸餾，收 集餾分。得到的氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯為淺黃色液體，收率75. 1%，純度98%。
[0027] 實施例5
[0028] (λ 196g濃H2S04加入到80mL乙酸酐?；旌弦豪鋮s至一10°C后，攪拌中滴加9. 9mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)69%的ΗΝ03，控制溫度10~15°C。反應(yīng)混合液冷卻至一 5°C，滴加26. 028g的乙 酰乙酸乙酯，加入時保持溫度一 5°C，滴加完畢后維持反應(yīng)lh。升溫至20°C，滴加3. 20mL濃 硫酸到反應(yīng)液中，TLC跟蹤至反應(yīng)完全（1. lh)?；旌弦河靡宜嵋阴ポ腿∪?，飽和食鹽水水 洗，合并萃取液，無水Na2S04干燥，過濾。旋蒸出乙酸乙酯，殘余物減壓蒸餾，收集餾分。得 到的氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯為淺黃色液體，收率54. 1%，純度大于98%。
[0029] 實施例6
[0030] 0· 196g濃H2S04加入到50mL乙酸酐?；旌弦豪鋮s至一10°C后，攪拌中滴加9. lmL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)100%的ΗΝ03，控制溫度10~15°C。反應(yīng)混合液冷卻至一 5°C，滴加26. 028g的乙 酰乙酸乙酯，加入時保持溫度一 5°C，滴加完畢后維持反應(yīng)lh。升溫至20°C，滴加3. 20mL濃 硫酸到反應(yīng)液中，TLC跟蹤至反應(yīng)完全（1. lh)?；旌弦河靡宜嵋阴ポ腿∪?，飽和食鹽水水 洗，合并萃取液，無水Na2S04干燥，過濾。旋蒸出乙酸乙酯，殘余物減壓蒸餾，收集餾分。得 到的氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯為淺黃色液體，收率73. 3%，純度大于98%。
[0031] 產(chǎn)物結(jié)構(gòu)表征
[0032] 4 NMR(500MHz，CDC13)，δ :4. 49(q，J = 7. 1Hz，CH2)，4. 44(q，J = 7. 1Hz，CH2(0))， 1. 43(t，J = 7. 1Hz，CH3)，1. 38(t，J = 7. 1Hz，CH3(0));
[0033] 13C NMR(126MHz，CDC13)，δ :156. 21，154. 58, 148. 12, 106. 33,63. 14, 13. 28 ; VT-IR， v/cm ^2987,1743,1620,1478,1331，1299,1238,1193,1020,854,755,682。
【主權(quán)項】
1. 一種氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯的合成工藝，其特征在于，包括如下步驟： 步驟一、硝化催化劑存在下，在一 5°C以下向硝化劑中滴加乙酰乙酸乙酯，進行硝化反 應(yīng)，其中，硝化催化劑用量與乙酰乙酸乙酯的百分摩爾比為1~2% ; 步驟二、硝化反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)液中滴加氧化劑濃硫酸，進行氧化成環(huán)反應(yīng)； 步驟三、反應(yīng)結(jié)束后，滴加水解多余的乙酸酐，之后用有機溶劑萃取、飽和食鹽水洗滌， 合并萃取液，無水NaSO4干燥，過濾，減壓蒸餾得氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯。2. 如權(quán)利要求1所述的氧化呋咱_3, 4-二甲酸二乙酯的合成工藝，其特征在于，步驟一 中所用硝化催化劑為濃硫酸、三氟甲磺酸、甲基磺酸或三氯化鋁中的任意一種；所述的硝化 劑為硝酸的乙酸酐溶液，硝酸的乙酸酐溶液中硝酸與乙酸酐的摩爾比為1:1. 8~1:4. 3,采 用的硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為69~100%，乙酰乙酸乙酯與硝酸的摩爾比為1:1~1:1. 5。3. 如權(quán)利要求1所述的氧化呋咱_3, 4-二甲酸二乙酯的合成工藝，其特征在于，步驟二 中所述的濃硫酸與乙酰乙酸乙酯的百分摩爾比為30 %，滴加時控制溫度為20°C，氧化成環(huán) 反應(yīng)I. lh〇4. 如權(quán)利要求1所述的氧化呋咱_3, 4-二甲酸二乙酯的合成工藝，其特征在于，步驟三 中所述的有機溶劑為乙酸乙酯。
【文檔編號】C07D271/08GK105884708SQ201510038358
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月26日
【發(fā)明人】李斌棟, 王敏
【申請人】南京理工大學(xué)