[发明专利]2，2，3，3-四甲基环丙烷羧酸的制备

说明书

本发明是一种化合物的生产方法，确切地说，是由甘氨酸经酯化，重氮化，环丙烷化，皂化，酸化合成2，2，3，3-四甲基环丙烷羧酸的方法。

2，2，3，3-四甲基环丙烷羧酸是生产一种有杀螨特效的第三代农药甲氰菊酯的关键中间原料。其合成成本高低是决定甲氰菊酯农药生产能否工业化的关键。这种化合物的合成方法主要有下面几种：1）由甘氨酸乙酯盐酸盐经重氮化，环丙烷化，皂化，酸化合成。2）由二氯乙酰氯在还原性金属铅或锌作用下与四甲基乙烯反应合成的2，2，3，3-四甲基-4-氯环丁酮，再在碱作用下缩环，酸化制备，如德国专利DE2，539，048，DE2，417，615;美国专利：US4，064，174提供的技术。3）氯乙酰氯在叔胺存在下与四甲基乙烯反应得到氯代环丁酮再缩环，酸化合成。

在已有的这些2，2，3，3-四甲基环丙烷羧酸的制备方法中，目前只有方法（1）能工业化生产。但其甘氨酸乙酯盐酸盐工业生产较为麻烦。

本发明提供一种制备2，2，3，3-四甲基环丙烷羧酸的新方法，使用的原料是易于得到的甘氨酸，经与C₄-C₆的醇脱水酯化，重氮化，环丙化，皂化，酸化等几步以较高的总收率得到2，2，3，3-四甲基环丙烷羧酸，其反应按下式所示：

NH₂CH₂COH+ROH (HCl)/() HCl·NH₂CH₂CO₂R-1

本发明的方法是一种包括甘氨酸共沸脱水酯化，甘氨酸酯盐酸盐的重氮化，四甲基乙烯与重氮的环丙烷化以及环丙烷羧酸酯的皂化酸化在内的多步合成方法。

在本方法的酯化反应1中所使用的醇为C₄-C₆的直链或支链的饱和脂肪醇，其用量应当和甘氨酸等摩尔比，但考虑到醇在水中的少量溶解以及使甘氨酸有效利用，并且，过量的醇可回收重复使用，醇的摩尔数为所用甘氨酸的1.5-4倍。酯化可以是氯化氢气体或是工业盐酸，但是反应中使用的盐酸含量不宜太低，一般应高于20%，其用量（折合成氯化氢）与甘氨酸的摩尔数比应大于1.05。为了使酯化反应的脱水顺利，快速地进行，反应在油浴下进行，其温度应比醇-水共沸温度高约30-40℃一般为125～135℃，采用共沸脱水技术除去原料及产物中的水，以保证得到高的酯化产率。反应产物甘氨酸酯盐酸盐在反应温度或稍低的温度下为黄色或浅棕红色的粘稠液体，在40℃时用等重量的水解解后，在25℃的室温下放置1个月仍未见明显的分解发生。

甘氨酸酯盐酸盐的重氮化反应2所用的溶剂可以是二氯甲烷，二氯乙烷，四氯化碳等氯代烃。重氮化反应温度可以在15～+10℃之间。反应所用的亚硝酸钠约为甘氨酸酯的1.05-1.2倍。

环丙烷化反应3中所用的四甲基乙烯为重氮的3-7倍为宜，过量的部分在反应后可回收使用。反应温度在65℃-85℃之间较为合适。反应所用的催化剂是铜的羧酸盐或无机盐，如硫酸铜、乙酸铜、氯乙酸铜、二氯乙酸铜、三氯乙酸铜等。其用量为重氮的1mol%。

如反应式4所示，2，2，3，3-四甲基环丙烷羧酸酯的皂化反应，只需要等当量的氢氧化钠，但为了使更快，更彻底的进行皂化反应，不但使用2-4倍量的氢氧化钠，而且还加入一定量的乙醇进行消相，皂化温度为95～105℃。酸化过程可使用盐酸或硫酸，酸化温度为60～80℃。

具体的制备方法以实例说明如下。

实施例1

在装有分水器的容量为2L的反应瓶中按顺序加入750ml工业丁醇（98%，d²⁰＝0.810），156g工业甘氨酸（2mol，含6g水）搅拌，加入270ml浓盐酸（33-38%），油浴加热升温，控制温度在125-135℃之间，回流反应并使醇-水共沸脱水，从脱水器中不断分掉共沸液的下层（水层），大约4-6小时左右，脱水完毕，共分出下层液约为280ml（d²⁰≈1.0）（脱水完毕后，馏出液中不见水，馏出温度在100℃左右），然后在常压下蒸出丁醇，待不能蒸出时，再逐渐减压蒸丁醇，待真空度为650mmHg，在油浴温度125-135℃的条件下蒸不出丁醇时，停止蒸馏，整个蒸丁醇过程约需1.5小时。停止蒸馏后，冷却，得粗产物甘氨酸丁酯盐酸盐333g。在瓶中温度低于40℃时，加入500g水，室温下搅拌溶解，得浅黄色甘氨酸丁酯盐酸盐水溶液833g（d²⁰≈1.06），其pH值在3-5之间。

实施例2