氧化呋咱-3,4-二甲酸二乙酯的合成工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种氧化呋咱-3,4-二甲酸二乙酯的合成工艺。以乙酰乙酸乙酯为原料，经硝化、氧化成环合成了氧化呋咱-3,4-二甲酸二乙酯，收率81.4％，纯度大于98％，并对产物进行了核磁、红外表征。该工艺具有原料易得、工艺简单、收率和纯度高等优点。
【专利说明】
氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯的合成工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及有机化学领域，具体是一锅法合成氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯。
【背景技术】
[0002] 氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯是合成氧化呋咱-4-氨基-3-酰基叠氮（ANF0)的 重要原料，后者含有两个高活性基团，即伯氨基和酰基叠氮，是合成氧化呋咱类化合物的关 键中间体。氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯的合成方法主要有以下几种：一是以二硝基乙酸 甲酯的钠盐作为原料，N204作为氧化剂合成，但是该方法原料成本高、实验操作较危险；二 是以2-硝基丙二酸二乙酯为原料，经氧化成环合成，收率70%，但是原料难获取。三是以 丙二酸单乙酯钾盐为原料，以硝酸/亚硝酸钠为氧化剂，经氧化硝化、成环反应得到氧化呋 咱-3, 4-二甲酸二乙酯，但原料昂贵，不易获取；四是以硝基乙酸乙酯为原料，以乙酸铜或 浓硫酸为氧化剂合成，但原材料成本高，且乙酸铜作氧化剂时反应15h收率仅43% ;五是以 乙酰乙酸乙酯为原料，经亚硝酸钠和稀ΗΝ03亚硝化、氧化成环而得，但按该法制备的氧化呋 咱-3, 4-二甲酸二乙酯收率和纯度都较低。六是以氯代肟基乙酸乙酯为原料，经氧化合成， 收率70 %，但是原料难获取。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种一锅法合成氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯的工艺，该 工艺实现了中间产物2-硝基乙酰乙酸乙酯不分离的合成方法，并且原料易得、工艺简单， 收率高达81 %，纯度大于98 %。
[0004] 实现本发明的技术方案包括以下步骤：一种氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯的合成 工艺，包括如下步骤：
[0005] 步骤一、硝化催化剂存在下，在一 5°C以下向硝化剂中滴加乙酰乙酸乙酯，进行硝 化反应，其中，硝化催化剂用量与乙酰乙酸乙酯的百分摩尔比为1~2% ;
[0006] 步骤二、硝化反应结束后，向反应液中滴加氧化剂浓硫酸，进行氧化成环反应；
[0007] 步骤三、反应结束后，滴加水解多余的乙酸酐，之后用有机溶剂萃取、饱和食盐水 洗涤，合并萃取液，无水NaS0 4干燥，过滤，减压蒸馏得氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯。
[0008] 步骤一中，硝化催化剂为浓硫酸、三氟甲磺酸、甲基磺酸或三氯化铝中的任意一 种；所述的硝化剂为硝酸的乙酸酐溶液，硝酸的乙酸酐溶液中硝酸与乙酸酐的摩尔比为 1:1. 8~1:4. 3,采用的硝酸的质量分数为69~100%，乙酰乙酸乙酯与硝酸的摩尔比为 1:1 ~1:1. 5〇
[0009] 步骤二中，浓硫酸与乙酰乙酸乙酯的百分摩尔比为30 %，滴加时控制温度为 20°C，氧化成环反应1. lh。
[0010] 步骤三中，有机溶剂萃取剂为乙酸乙酯，成本得到降低。
[0011] 本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0012] (1)本发明采用一锅法，以廉价、易获取的乙酰乙酸乙酯为原料，经硝化、氧化、成 环反应得到目标产物，不需要分离出中间体2-硝基乙酰乙酸乙酯，大大简化了工艺。
[0013] (2)本发明所用硝化剂为硝酸/醋酐，醋酐兼作溶剂和失水剂，乙酰乙酸乙酯与硝 酸的摩尔比为1:1~1:1. 5,大大减少了废酸的生成。
[0014] (3)本发明不需要高温回流反应。
[0015] (4)本发明使用乙酸乙酯作为萃取剂，降低了成本。
【具体实施方式】
[0016] 以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
[0017] 本发明的反应机理如下：
[0018]
[0019] 实施例1
[0020] 将0. 196g浓H2S04加入到50mL乙酸酐中。混合液冷却至一10 °C后，搅拌中滴 加 12. 7mL质量分数95 %的ΗΝ03，控制温度10~15 °C。反应混合液冷却至一 5 °C，滴加 26. 028g的乙酰乙酸乙酯，加入时保持温度一 5°C，滴加完毕后维持反应lh。升温至20°C， 滴加 3. 20mL浓硫酸到反应液中，TLC跟踪至反应完全（1. lh)。混合液用乙酸乙酯萃取三 次，饱和食盐水水洗，合并萃取液，无水Na2S04干燥，过滤。旋蒸出乙酸乙酯，残余物减压蒸 馏，收集馏分。得到的氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯为浅黄色液体，收率81. 4%，纯度大于 98%〇
[0021] 实施例2
[0022] 0. 600g三氟甲磺酸加入到50mL乙酸酐。混合液冷却至一 5°C后，搅拌中滴加 12. 7mL质量分数95%的ΗΝ03，控制温度10~15°C。反应混合液冷却至一 5°C，滴加 26. 028g 的乙酰乙酸乙酯，加入时保持温度一 5°C，滴加完毕后维持反应lh。升温至20°C，滴加 3.20mL浓硫酸到反应液中，TLC跟踪至反应完全（1. lh)。混合液用乙酸乙酯萃取三次，饱 和食盐水水洗，合并萃取液，无水Na2S04干燥，过滤。旋蒸出乙酸乙酯，残余物减压蒸馏，收 集馏分。得到的氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯为浅黄色液体，收率81. 4%，纯度98%。
[0023] 实施例3
[0024] 0. 384g甲磺酸加入到50mL乙酸酐。混合液冷却至一5°C后，搅拌中滴加 12. 7mL 质量分数95%的ΗΝ03，控制温度10~15°C。反应混合液冷却至一 5°C，滴加 26. 028g的乙 酰乙酸乙酯，加入时保持温度一 5°C，滴加完毕后维持反应lh。升温至20°C，滴加 3. 20mL浓 硫酸到反应液中，TLC跟踪至反应完全（1. lh)。混合液用乙酸乙酯萃取三次，饱和食盐水水 洗，合并萃取液，无水Na2S04干燥，过滤。旋蒸出乙酸乙酯，残余物减压蒸馏，收集馏分。得 到的氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯为浅黄色液体，收率81. 4%，纯度98%。
[0025] 实施例4
[0026] 0. 533g无水三氯化铝加入到50mL乙酸酐。混合液冷却至一 5°C后，搅拌中滴加 9. lmL质量分数100%的ΗΝ03，控制温度10~15°C。反应混合液冷却至一 5°C，滴加26. 028g 的乙酰乙酸乙酯，加入时保持温度一 5°C，滴加完毕后维持反应lh。升温至20°C，滴加 3.20mL浓硫酸到反应液中，TLC跟踪至反应完全（1. lh)。混合液用乙酸乙酯萃取三次，饱 和食盐水水洗，合并萃取液，无水Na2S04干燥，过滤。旋蒸出乙酸乙酯，残余物减压蒸馏，收 集馏分。得到的氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯为浅黄色液体，收率75. 1%，纯度98%。
[0027] 实施例5
[0028] (λ 196g浓H2S04加入到80mL乙酸酐。混合液冷却至一10°C后，搅拌中滴加9. 9mL 质量分数69%的ΗΝ03，控制温度10~15°C。反应混合液冷却至一 5°C，滴加26. 028g的乙 酰乙酸乙酯，加入时保持温度一 5°C，滴加完毕后维持反应lh。升温至20°C，滴加3. 20mL浓 硫酸到反应液中，TLC跟踪至反应完全（1. lh)。混合液用乙酸乙酯萃取三次，饱和食盐水水 洗，合并萃取液，无水Na2S04干燥，过滤。旋蒸出乙酸乙酯，残余物减压蒸馏，收集馏分。得 到的氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯为浅黄色液体，收率54. 1%，纯度大于98%。
[0029] 实施例6
[0030] 0· 196g浓H2S04加入到50mL乙酸酐。混合液冷却至一10°C后，搅拌中滴加9. lmL 质量分数100%的ΗΝ03，控制温度10~15°C。反应混合液冷却至一 5°C，滴加26. 028g的乙 酰乙酸乙酯，加入时保持温度一 5°C，滴加完毕后维持反应lh。升温至20°C，滴加3. 20mL浓 硫酸到反应液中，TLC跟踪至反应完全（1. lh)。混合液用乙酸乙酯萃取三次，饱和食盐水水 洗，合并萃取液，无水Na2S04干燥，过滤。旋蒸出乙酸乙酯，残余物减压蒸馏，收集馏分。得 到的氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯为浅黄色液体，收率73. 3%，纯度大于98%。
[0031] 产物结构表征
[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。
【主权项】
1. 一种氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯的合成工艺，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一、硝化催化剂存在下，在一 5°C以下向硝化剂中滴加乙酰乙酸乙酯，进行硝化反 应，其中，硝化催化剂用量与乙酰乙酸乙酯的百分摩尔比为1~2% ; 步骤二、硝化反应结束后，向反应液中滴加氧化剂浓硫酸，进行氧化成环反应； 步骤三、反应结束后，滴加水解多余的乙酸酐，之后用有机溶剂萃取、饱和食盐水洗涤， 合并萃取液，无水NaSO4干燥，过滤，减压蒸馏得氧化呋咱-3, 4-二甲酸二乙酯。2. 如权利要求1所述的氧化呋咱_3, 4-二甲酸二乙酯的合成工艺，其特征在于，步骤一 中所用硝化催化剂为浓硫酸、三氟甲磺酸、甲基磺酸或三氯化铝中的任意一种；所述的硝化 剂为硝酸的乙酸酐溶液，硝酸的乙酸酐溶液中硝酸与乙酸酐的摩尔比为1:1. 8~1:4. 3,采 用的硝酸的质量分数为69~100%，乙酰乙酸乙酯与硝酸的摩尔比为1:1~1:1. 5。3. 如权利要求1所述的氧化呋咱_3, 4-二甲酸二乙酯的合成工艺，其特征在于，步骤二 中所述的浓硫酸与乙酰乙酸乙酯的百分摩尔比为30 %，滴加时控制温度为20°C，氧化成环 反应I. lh〇4. 如权利要求1所述的氧化呋咱_3, 4-二甲酸二乙酯的合成工艺，其特征在于，步骤三 中所述的有机溶剂为乙酸乙酯。
【文档编号】C07D271/08GK105884708SQ201510038358
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月26日
【发明人】李斌栋, 王敏
【申请人】南京理工大学