一种由α－蒎烯合成樟脑酸酐的方法技术

本发明专利技术是一种α－蒎烯合成樟脑酸酐的方法。α－蒎烯与氯化氢在－５～０℃下异构、加成反应６～１０ｈ，反应物经抽虑得到粗产物２－氯莰烷，再经重结晶得到精制２－氯莰烷；２－氯莰烷在强碱作用下于１００～１３０℃脱氯化氢得到冰片烯，反应时间３～５ｈ；以乙酸酐或乙酸酐－水混合物作溶剂、高锰酸钾为氧化剂氧化冰片烯得到樟脑酸酐，氧化反应温度为３５～４０℃，反应时间为４～６ｈ；反应液加入适量乙酸乙酯和饱和食盐水，经离心除去副产物ＭｎＯ２，有机层再用饱和食盐水洗涤、Ｎａ２ＳＯ４干燥后，蒸去溶剂得到樟脑酸酐粗产物，再经无水乙醇重结晶得到樟脑酸酐白色晶体。优点：具有原料易得、合成路线短、反应选择性好、产品得率高等特点。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及的是一种由α-蒎烯合成樟脑酸酐的方法。它是以α-蒎烯为原料，与干燥HCl加成、异构得到2-氯莰烷，再经脱HCl得到冰片烯，冰片烯经氧化得到樟脑酸酐。属精细有机合成和药物合成

技术介绍
：樟脑酸酐，化学名为1，8，8-三甲基-3-氧代双环[3，2，1]辛-2，4-二酮；1，2，2-三甲基-1，3-环戊烷二羧酸酐；英文名为camphoric anhydride；1，8，8-trimethyl-3-oxabicyclo[3，2，1]octane-2，4-dione；1，2，2-trimethyl-1，3-cyclopentanedicarbyxolic anhydride；分子式为C10H14O3，分子量为182.21，外观为白色针状晶体，熔点为222-225℃，易溶于丙酮和氯仿，可溶于乙酸乙酯，微溶于乙醚，难溶于乙醇，而不溶于水。其化学结构如下所示：樟脑酸酐樟脑酸酐是一种重要的单萜类化合物，在涂料、化工、医药等领域具有重要的应用价值。樟脑酸酐可用于制备水溶性高分子，作为胺类捕获剂[US7521516]；Kim等[Microporous and mesoporous materials，2008，116：227-232]成功将樟脑酸酐用于高硅沸石制备中的结构引导剂；用樟脑酸酐制备的还原性颜料可用于油漆、纺织、喷墨印刷、化妆品等领域[US7510765]；樟脑酸酐还可用于合成药物中间体芳基哌啶衍生物[US5153206]；Bright等利用樟脑酸酐成功合成双环亚胺用作抗焦虑和抗抑郁药物[US9242911]，其结构如下所示：抗焦虑和抗抑郁药物的化学结构关于樟脑酸酐的制备方法主要有樟脑酸法、樟脑醌法、樟脑法等。Moloney等-->[Tetrahedron，Asymmetry，1996，7(9)：2551-2562]以(1R，3S)-樟脑酸为原料，以CCl4作溶剂、DMF作催化剂，樟脑酸与SOCl2反应制得樟脑酸酐，所得樟脑酸酐的得率为66％，(c 5.13，CHCl3)。钱慧芬[南京工业大学学报，2004，26(4)：35-39]也以(1S，3R)-樟脑酸为原料合成樟脑酸酐，所不同的是樟脑酸与乙酸酐在回流状态下反应2h，再进行冷却结晶和重结晶得到樟脑酸酐，产物得率达86％，(ρ＝0.01g/ml，C2H5OH)。同样以(1S，3R)-樟脑酸作原料合成樟脑酸酐，Joel等[Tetrahedron：Asymmetry，2010，21：519-523]将樟脑酸与甲磺酰氯和三乙胺反应制得樟脑酸酐，产物得率也达到86％左右，粗樟脑酸酐以乙酸乙酯为溶剂进行重结晶纯化，所得樟脑酸酐的比旋光度(c 0.975，CHCl3)。Creary[J.Org.Chem.1980，45：2419-2425]则报到了以樟脑基硅烷醇醚为原料制备樟脑酸酐的方法。采用二氯甲烷为溶剂，用臭氧作氧化剂氧化樟脑基硅烷醇醚，但反应需在-78℃下进行，而且得率不高，仅10％左右。日本科学家Okada等[Tetrahedron Lett.，1980，21：359-360]则以3-重氮基樟脑为原料，采用光敏氧化得到樟脑酸酐，得率为38％。但该方法所得产物是樟脑酸酐和樟脑醌的混合物，樟脑醌的含量达61％；产物纯化分离困难，反应选择性差。-->Suginome等[J.Chem.Soc.Perkin Trans.1，1990，1239]则以高碘酸氧化3-羟基樟脑合成樟脑酸酐，其得率仅38％左右；Ji等[Synthetic communications，2002，32(11)：1659-1663]以樟脑醌为原料，经光氧化得到樟脑酸酐，反应时间10h，产物得率达80％左右。Jaroslav等[Journal of photochemistry and photobiology A：Chemistry，2002，151：95-104]则以乙酸为溶剂，以H2O2为氧化剂氧化樟脑醌制备樟脑酸酐，樟脑酸酐的得率为68％。Yang等[Arkansas academy of science proceedings，197，97-99]]则采用樟脑为原料，经羟甲烯基化、氧化等步骤制备樟脑酸酐，并未详细报道产物得率及旋光性。Bright等[US5242911，1993]报道以樟脑为原料合成樟脑酸酐。首先将樟脑与肼反应生成樟脑腙，再与对甲苯磺酰氯反应，生成对甲苯磺酰腙，再与甲基锂反应生成冰片烯；以甲醇为溶剂，在-75℃下冰片烯经臭氧氧化，生成生成二醛再在75℃下经H2O2氧化得到樟脑酸，得率为78％；樟脑酸再与乙酸酐反应，生成樟脑酸酐，得率为97％。反应过程如下：-->综观现有的文献报道，目前合成樟脑酸酐的方法主要以樟脑或樟脑酸为原料，存在原料来源少、合成成本高、工艺路线长等缺点，探索新的合成路线和合成方法是合成樟脑酸酐的研究方向之一。
技术实现思路
：本专利技术提供一种由α-蒎烯合成樟脑酸酐的方法，其合成路线如下：其目的旨在简化樟脑酸酐的合成工艺、缩短合成路线，降低生产成本。本专利技术的技术解决方案：一种由α-蒎烯合成樟脑酸酐的方法，其特征是采用α-蒎烯为原料，与氯化氢气体加成、异构得到的2-氯莰烷，再经过脱HCl得到冰片烯，冰片烯经高锰酸钾氧化得到樟脑酸酐。1)2-氯莰烷的制备：在装有温度计、搅拌器、干燥管和氯化氢尾气吸收装置的四口烧瓶中加入α-蒎烯，用冰-盐浴冷却至体系温度为-5～0℃左右，通入干燥的氯化氢气体，反应6～10h，所得反应物经抽滤，除去少量未反应的α-蒎烯和过量的HCl，得到固体粗产物2-氯莰烷；采用无水乙醇进行重结晶，粗2-氯莰烷与无水乙醇的质量-体积比为1∶8～10g/ml，得到中间体2-氯莰烷。2)冰片烯的制备：-->在装有温度计、搅拌器、回流冷凝器的四口烧瓶中加入2-氯莰烷、叔丁醇钾或戊醇钠和溶剂二甲基甲酰胺或二甲亚砜，2-氯莰烷与叔丁醇钾或戊醇钠的摩尔比为1∶1～2，2-氯莰烷与溶剂二甲基甲酰胺或二甲亚砜的质量/体积比为1∶3～4g/ml；加热使反应体系温度升至100～130℃，并在此温度下反应3～5h，反应物冷却至室温后，加水分解过量的叔丁醇钾或戊醇钠，用沸程为30～60℃的石油醚萃取3次，合并萃取液并用水洗涤至中性，经无水Na2SO4干燥后蒸馏除去石油醚，得到白色晶体冰片烯。3)樟脑酸酐的制备：将冰片烯、乙酸酐、水加入配有温度计和搅拌器的三口圆底烧瓶中，其中冰片烯与乙酸酐和水的比例为1∶10～20∶0～10g/ml/ml，用冰浴将反应体系冷却至0～5℃，慢慢加入高锰酸钾，控制温度在10～40℃范围内，高锰酸钾与冰片烯的摩尔比为1∶2.5～3.0；加完高锰酸钾后，换水浴加热，控制温度在35～40℃，反应4～6h，采用GC跟踪检测至无原料为止；将反应液转移至锥形瓶中，加入适量乙酸乙酯和饱和食盐水并搅拌5min，后经离心除去生成的副产物MnO2，将所得油水混合物分层，有机层在经饱和食盐水洗涤至中性，无水Na2SO4干燥，蒸去溶剂得到粗樟脑酸酐；后经无水乙醇进行重结晶，粗樟脑酸酐与无水乙醇的质量/体积比为1∶8～9g/ml，得到樟脑酸酐白色晶体。本专利技术的优点：利用α-蒎烯为原料制备樟脑酸酐，与现有的合成方法相比，具有原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由α－蒎烯合成樟脑酸酐的方法，其特征是采用α－蒎烯为原料，与氯化氢气体加成、异构得到的２－氯莰烷，再经过脱ＨＣｌ得到冰片烯，冰片烯经高锰酸钾氧化得到樟脑酸酐。

【技术特征摘要】
1.一种由α-蒎烯合成樟脑酸酐的方法，其特征是采用α-蒎烯为原料，与氯化氢气体加成、异构得到的2-氯莰烷，再经过脱HCl得到冰片烯，冰片烯经高锰酸钾氧化得到樟脑酸酐。2.根据权利要求1所述的一种由α-蒎烯合成樟脑酸酐的方法，其特征是所述的2-氯莰烷的制备工艺如下：在装有温度计、搅拌器、干燥管和氯化氢尾气吸收装置的四口烧瓶中加入α-蒎烯，用冰-盐浴冷却至体系温度为-5～0℃左右，通入干燥的氯化氢气体，反应6～10h，所得反应物经抽滤，除去少量未反应的α-蒎烯和过量的HCl，得到固体粗产物2-氯莰烷；采用无水乙醇进行重结晶，粗2-氯莰烷与无水乙醇的质量-体积比为1∶8～10g/ml，得到中间体2-氯莰烷。3.根据权利要求1所述的一种由α-蒎烯合成樟脑酸酐的方法，其特征是所述的冰片烯的制备工艺如下：在装有温度计、搅拌器、回流冷凝器的四口烧瓶中加入2-氯莰烷、强有机碱和溶剂，2-氯莰烷与有机碱的摩尔比为1∶1～2mole/mole，2-氯莰烷与溶剂质量/体积比为1∶3～4g/ml；加热使反应体系温度升至100～130℃，并在此温度下反应3～5h，反应物冷却至室温后，加水分解过量的有机碱，用沸程为30～60℃的石油醚萃取3次，合并萃取液并用水洗涤至中性，经无水Na2SO4干燥后蒸馏除去石油醚，得到白色晶体冰片烯。4.根据权利要求1所述的一种由α-蒎烯合成樟脑酸酐的方法，其特征是所述的樟脑酸酐的合成工艺如下：将冰片烯、乙酸酐、水加入配有温度计和搅拌器的三口圆底烧瓶中，其中冰片烯与乙酸酐和水的比例为1∶10～20∶0～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王石发，李好瑾，杨益琴，赖杰，毕中保，盛超，杨丽娟，
申请(专利权)人：南京林业大学，福建省清流县闽山化工有限公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]