[发明专利]4‑亚甲基‑2‑噁唑烷酮的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化工产品合成领域，具体涉及一种4-亚甲基-2-噁唑烷酮的制备方法。

背景技术

噁唑烷酮是一类十分重要的五元杂环化合物，是有机合成和高分子合成的手性助剂及反应中间体。此外，噁唑烷酮也常作为生物活性试剂，广泛用于药物和农业领域。例如：利奈唑胺，第一个临床上使用的噁唑烷酮抗菌试剂。4-亚甲基-2-噁唑烷酮有一个环外双键，有利于其进一步转化成其它有用的衍生物，使其更具有合成价值。基于4-亚甲基-2-噁唑烷酮的重要性，开发合成4-亚甲基-2-噁唑烷酮的高效，绿色合成新工艺非常有意义。

目前，4-亚甲基-2-噁唑烷酮的合成方法主要有以下四种：丙炔基胺基甲酸酯的分子内亲核环化、丙炔胺与二氧化碳的直接合成、4-亚甲基-2-环状碳酸酯与胺反应、以及丙炔醇、胺与二氧化碳的直接偶联反应。其中前三种反应中的原料丙炔基胺基甲酸酯、丙炔胺和4-亚甲基-2-环状碳酸酯都不易得到而且价格较贵，原料合成的困难使这三种方法的应用受到极大限制。相比之下，第四种方法更具有经济性和可行性，更有研究潜力。此外，二氧化碳具有廉价易得、可再生、无毒、产量丰富和环保等优点，常被当做C1合成子用于合成反应中。所以，丙炔醇、胺与二氧化碳三组分偶联合成4-亚甲基-2-噁唑烷酮是较为理想且有效绿色的合成方法。

迄今为止，在催化体系研究方面，丙炔醇、胺与二氧化碳合成4-亚甲基-2-噁唑烷酮的反应主要的催化剂为CuI(Xu,J.；Zhao,J.；Jia,Z.；Zhang,J.Synth.Comm.2011,41,858)，AgOAc(Jiang,H.；Zhao,J.Tetrahedron Lett.2009,50,60)和离子液体((a)Zhang,Q.；Shi,F.；Gu,Y.；Yang,J.；Y.Deng,Y.Tetrahedron Lett.2005,46,5907(b)Gu,Y.；Zhang,Q.；Duan,Z.；Zhang,J.；Shiguo Zhang,S.；Deng,Y.J.Org.Chem.2005,70,737)。以CuI为催化剂时，反应底物受到很大限制；以AgOAc为催化剂时，需要很大的反应压力(8Mpa)。并且金属离子的引入对产品4-亚甲基-2-噁唑烷酮用于药物合成中是不利的。而离子液体存在催化剂毒性较大、成本较高的缺点。同时，这些催化体系还具有催化活性低、产物分离和催化剂回收较为困难等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种4-亚甲基-2-噁唑烷酮的制备方法。

本发明所提供的4-亚甲基-2-噁唑烷酮的制备方法，包括如下步骤：在IV所示催化剂三联吡啶存在下，将式II所示丙炔醇和式III所示伯胺于二氧化碳气氛中进行环化反应，得到式I所示4-亚甲基-2-噁唑烷酮。

所述式I、式II和式III中，R¹为C1-C6的烷基和苄基中的任一种；R²为氢、C1-C3的烷基和苯基中的任一种；R³为氢、C1-C3的烷基和苯基中的任一种。

所述式I、式II和式III中，R¹优选为苄基、环己基、正丙基和叔丁基中的任一种；R²优选为氢、甲基和苯基中的任一种；R³优选为氢、甲基和苯基中的任一种。

上述制备方法中，所述IV所示催化剂三联吡啶和所述式II所示丙炔醇的摩尔比为(0.01-0.1)：1，优选为(0.01-0.06)：1，更优选为(0.05-0.06)：1。

所述式II所示丙炔醇和所述式III所示伯胺的摩尔比为1：(1.9-2.1)，具体可为1:2。

所述环化反应的反应温度为100-150℃，优选为120-150℃，更优选为140-150℃。

所述环化反应的反应时间为14-24h，优选为14-16h，具体为15h。

所述二氧化碳气氛中二氧化碳的压力为30-55atm，优选为10-35atm，具体可为30atm。

所述环化反应在无溶剂的条件下进行。

所述环化反应在密封的反应装置中进行的，优选为高压不锈钢反应釜。

本发明通过选择具有高催化活性，性质稳定的廉价含氮有机化合物作为催化剂(三联吡啶)，来催化丙炔醇、胺和二氧化碳反应合成4-亚甲基-2-噁唑烷酮，与现有技术相比，具有如下有益效果：

1)催化剂体系简单，有效避免了由于金属催化剂的使用导致金属离子对目标产物的污染，保证了目标产物进行药物合成的要求；