專利名稱：1,4－二氧雜螺[4.5]癸烷－8－酮的合成方法
技術領域：
本發明涉及一種1，4-二氧雜螺[4.5]癸烷-8-酮的合成方法，屬于1，4-二氧雜螺[4.5]癸烷-8-酮的制備技術。
背景技術：
1，4-二氧雜螺[4.5]癸烷-8-酮是合成醫藥、液晶材料、農藥的重要中間體。現有的合成路線有(1)由呋喃甲醛出發經Perkin反應等5步反應制得，總收率僅為17％；(2)由對甲氧基苯酚經Birch還原、醇縮合、氧化制得，收率為60％，反應條件苛刻(Birch還原需在-78℃下進行)；(3)1，4-環己二酚用鉻試劑選擇性氧化，收率僅為24％，且對環境污染較大；(4)由1，4-環己二酮出發，經乙二醇縮合后再選擇性地水解脫保護基。脫保護基的方法又分為a.縮酮轉移法，收率50％；b.硅膠負載FeCl3脫縮酮法，收率較高，但催化劑不可重復使用耗費大量的光譜純硅膠，操作困難，不適于大規模生產；c.在含四氫呋喃的酸性水溶液中于45℃下反應15h，收率65％，該方法需使用大量的醋酸，反應時間長，反應后處理需用大量的堿中和醋酸。
發明內容
本發明的目的是提供一種1，4-二氧雜螺[4.5]癸烷-8-酮的合成方法。該方法具有工藝合理，操作簡單，反應條件溫和，生產成本低，綠色環保的特點。
為了實現上述目的，本發明是通過下述的技術方案加以實現，一種1，4-二氧雜螺[4.5]癸烷-8-酮的合成方法，其特征在于以1，4，9，12-四氧雜二螺[4.2.4.2]十四烷質量濃度為0.01～0.2g/ml的水溶液為原料，1，4，9，12-四氧雜二螺[4.2.4.2]十四烷與弱酸性丙烯酸系陽離子交換樹脂催化劑的質量比為1∶0.2～4.0，在反應溫度為20～95℃，反應時間為0.5～4h生成1，4-二氧雜螺[4.5]癸烷-8-酮和副產物1，4-環己二酮，反應液濾除催化劑后經甲苯萃取后用沸程為60-90℃的石油醚結晶，反應的一次性收率為65％；母液經蒸除溶劑后，每10g濃縮物與按1，4-環己二酮計算的摩爾比為1∶2.0的乙二醇在甲苯中反應并加入催化劑0.05～0.3g對甲苯磺酸，得到1，4，9，12-四氧雜二螺[4.2.4.2]十四烷，作為原料循環使用。
上述的催化劑弱酸性丙稀酸系陽離子交換樹脂包括110、D151、D152或D113。
上述的反應溫度為60～80℃。
本發明與現有的技術相比，采用可循環使用的弱酸性丙烯酸系陽離子交換樹脂作為催化劑并直接在水溶液中反應，避免了大量醋酸和反應溶劑的使用，反應完成后直接過濾實現與催化劑的分離，后處理方便，未反應的反應物和副產物可經回收后重新反應，生產工藝先進，操作簡單，生產成本低，綠色環保，具有很大的實施價值和社會價值。
具體實施例方式
實施例一在裝有機械攪拌和溫度計的100mL三口瓶中加入60mL水、1.5g110樹脂和3.0g1，4，9，12-四氧雜二螺[4.2.4.2]十四烷，在60℃下攪拌反應2h，過濾樹脂，反應液降至室溫，用甲苯萃取后蒸去溶劑，用沸程為60-90℃的石油醚10mL結晶得到產品，收率為61％，純度為99.5％(GC)。母液經旋轉濃縮器蒸除溶劑后得到0.5g固體，加入20mL甲苯、2mL乙二醇及0.01g對甲苯磺酸，加熱回流4h至分水器中無水生成，用5％NaHCO3、飽和食鹽水洗滌后，干燥蒸除甲苯，結晶得到0.8g1，4，9，12-四氧雜二螺[4.2.4.2]十四烷，將其作為原料重新反應。
實施例二在裝有機械攪拌和溫度計的100mL三口瓶中加入60mL水、6.0g110樹脂和3.0g1，4，9，12-四氧雜二螺[4.2.4.2]十四烷，在70℃下攪拌反應1.6h，過濾樹脂，反應液降至室溫，用甲苯萃取后蒸去溶劑，用沸程為60-90℃的石油醚10mL結晶得到產品。收率為65％，純度為99.5％(GC)。母液經旋轉濃縮器蒸除溶劑后得到0.5g固體，加入20mL甲苯、2mL乙二醇及0.01g對甲苯磺酸，加熱回流4h至分水器中無水生成，用5％NaHCO3、飽和食鹽水洗滌后，干燥蒸除甲苯，結晶得到0.8g1，4，9，12-四氧雜二螺[4.2.4.2]十四烷，將其作為原料重新反應。
實施例三在裝有機械攪拌和溫度計的100mL三口瓶中加入60mL水、12.0g110樹脂和3.0g1，4，9，12-四氧雜二螺[4.2.4.2]十四烷，在80℃下攪拌反應1.0h，過濾樹脂，反應液降至室溫，用甲苯萃取后蒸去溶劑，用沸程為60-90℃的石油醚10mL結晶得到產品。收率為63％，純度為99.5％(GC)。母液經旋轉濃縮器蒸除溶劑后得到0.5g固體，加入20mL甲苯、2mL乙二醇及0.01g對甲苯磺酸，加熱回流4h至分水器中無水生成，用5％NaHCO3、飽和食鹽水洗滌后，干燥蒸除甲苯，結晶得到0.8g 1，4，9，12-四氧雜二螺[4.2.4.2]十四烷，將其作為原料重新反應。
實施例四在裝有機械攪拌和溫度計的100mL三口瓶中加入60mL水、6.0g用過一次的110樹脂和3.0g1，4，9，12-四氧雜二螺[4.2.4.2]十四烷，在70℃下攪拌反應1.6h，過濾樹脂，反應液降至室溫，用甲苯萃取后蒸去溶劑，用沸程為60-90℃的石油醚10mL結晶得到產品。收率為64％，純度為99.5％(GC)。母液經旋轉濃縮器蒸除溶劑后得到0.5g固體，加入20mL甲苯、2mL乙二醇及0.01g對甲苯磺酸，加熱回流4h至分水器中無水生成，用5％NaHCO3、飽和食鹽水洗滌后，干燥蒸除甲苯，結晶得到0.8g 1，4，9，12-四氧雜二螺[4.2.4.2]十四烷，將其作為原料重新反應。
實施例五催化劑改為D113，其它同實施例一。收率為63％，純度為99.5％(GC)。
實施例六催化劑改為D151，其它同實施例二。收率為64％，純度為99.5％(GC)。
實施例七催化劑改為D152，其它同實施例三。收率為65％，純度為99.5％(GC)。
權利要求
1.一種1，4-二氧雜螺[4.5]癸烷-8-酮的合成方法，其特征在于以1，4，9，12-四氧雜二螺[4.2.4.2]十四烷質量濃度為0.01～0.2g/ml的溶液為原料，1，4，9，12-四氧雜二螺[4.2.4.2]十四烷弱酸性丙烯酸系陽離子交換樹脂催化劑的質量比為1∶0.2～4.0，在反應溫度為20～95℃，反應時間為0.5～4h生成1，4-二氧雜螺[4.5]癸烷-8-酮和副產物1，4-環己二酮，反應液濾除催化劑后經甲苯萃取用沸程為60-90℃的石油醚結晶；母液經蒸除溶劑后，每10g濃縮物與按1，4-環己二酮計算的摩爾比為1∶2.0的乙二醇在甲苯中反應并加入催化劑0.05～0.3g對甲苯磺酸，得到1，4，9，12-四氧雜二螺[4.2.4.2]十四烷，作為原料循環使用。
2.按權利要求1所述的1，4-二氧雜螺[4.5]癸烷-8-酮的合成方法，其特征在于催化劑弱酸性丙稀酸系陽離子交換樹脂包括110、D151、D152或D113。
3.按權利要求1所述的1，4-二氧雜螺[4.5]癸烷-8-酮的合成方法，其特征在于反應溫度為60～80℃。
全文摘要
本發明公開了一種1，4－二氧雜螺[4.5]癸烷－8－酮的合成方法，屬于1，4－二氧雜螺[4.5]癸烷－8－酮的制備技術。它采用催化水解的方法，以1，4，9，12－四氧雜二螺[4.2.4.2]十四烷為原料，以水為反應介質，在弱酸性丙烯酸系陽離子交換樹脂的催化下，直接生成1，4－二氧雜螺[4.5]癸烷－8－酮；結晶母液可經蒸除溶劑后經乙二醇縮酮化反應生成1，4，9，12－四氧雜二螺[4.2.4.2]十四烷，重新循環使用。本反應采用弱酸性樹脂催化，直接在水溶液中反應，反應過程無有機溶劑的使用，反應完成后催化劑易于分離回收，后處理方便，催化用樹脂可重復使用多次，避免了液體酸催化對環境的污染，1，4－二氧雜螺[4.5]癸烷－8－酮的選擇性達75％，一次收率為65％，是一種相對環保、有效的工藝過程。
文檔編號C07D317/00GK1772747SQ20051001534
公開日2006年5月17日 申請日期2005年10月9日 優先權日2005年10月9日
發明者張國亮, 晉平, 張鳳寶, 劉亮 申請人:天津大學