一种快速合成3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺5．5十一烷的方法

摘要

本发明公开了一种快速合成3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的方法，采用无溶剂法先合成中间体3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷，解决溶剂N，N.二甲基甲酰胺沸点高，去除困难的问题；催化剂采用常规质子酸，如对甲苯磺酸，盐酸等，价格便宜，解决ZrCl

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种快速合成3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的方法，属于化学技术领域。

背景技术

3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷是一种重要的有机合成中间体，是许多有机合成的原料，尤其适用于配位化合物的研发，其羧基可以和不同的金属离子发生配位，从而形成不同结构的配位化合物，对于功能性配位化合物的开发具有重要的意义。同时，其螺环C原子具有手性，为手性药物和手性配合物的研发提供了可能。

当前3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的文献报道很少，天津理工大学的魏荣宝教授课题组采用溶剂合成法[1]，在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，利用ZrCl₄催化剂合成了3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷，具体如下：称取1.5g对羧基苯甲醛与0.68g季戊四醇放入圆底烧瓶中，依次加入溶剂N,N-二甲基甲酰胺30mL，催化剂Lewis酸ZrCl₄，0.2g，加热、回流。

现象：开始反应后，溶液为浅黄色。反应中进行薄层色谱分析(二氯甲烷一管：甲醇3滴，再加两滴冰乙酸)，由于反应物有酸性，所以反应不容易进行，反应4h后利用蒸干法，将溶剂蒸发至5mL，溶液变为深棕色。

处理：将溶液静置至室温，加入水l00mL，立刻有黄色沉淀析出，静置、抽滤。用冷水、热水反复洗涤固体，干燥。用乙醇/水重结晶，得到黄色晶体。脱色、干燥。白色晶体2.2g，产率55％，熔点：295-298℃。

上述方法存在溶剂N，N.二甲基甲酰胺沸点高，去除困难，催化剂价格贵，反应时间长(反应物有酸性)，产率不高等缺陷。

发明内容

本发明公开了一种快速合成3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的方法。

一种快速合成3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的方法，其包括以下步骤：

1)将季戊四醇和对甲酰基苯甲酸甲酯充分研磨；

2)将研磨好的季戊四醇和对甲酰基苯甲酸甲酯加热至熔融，加入对甲苯磺酸催化剂，瞬间生成3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷；

3)将上述粗产物3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷用乙醇洗涤纯化，得纯品，产品收率大于80％；

4)回流条件下，将3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷溶于浓NaOH溶液中至澄清；

5)反应液冷却、静置，析出固体，抽滤，得3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的钠盐，可酸析得3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷；

6)滤液用浓盐酸酸析，得剩余3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷，与5)合并，产率>95％，综合产率>76％。

优选的，季戊四醇和对溴苯甲醛的摩尔比为1:2.2。

优选的，所用的对甲苯磺酸催化剂可以被质子酸代替；且所用的对甲苯磺酸催化剂为季戊四醇和对溴苯甲醛质量的1％。

有益效果：采用无溶剂法先合成中间体3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷，解决溶剂N,N-二甲基甲酰胺沸点高，去除困难的问题；催化剂采用常规质子酸，如对甲苯磺酸，盐酸等，价格便宜，解决ZrCl₄催化剂价格贵的问题；采用非酸性反应物对甲酰基苯甲酸甲酯代替对甲酰基苯甲酸，反应瞬间进行完毕，解决反应时间长问题；本发明分两步进行，第一步产率>80％，第二步碱性水解、酸析产率>95％，综合产率>76％，相对文献方法，产率提高近21％，解决了产率不高的问题。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述：

实施例1

一种快速合成3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的方法，其包括以下步骤：

1)将季戊四醇与对甲酰基苯甲酸甲酯充分研磨，季戊四醇和对甲酰基苯甲酸甲酯的摩尔比为1:2.2；

2)控温熔融后，加入1％反应物质量的对甲苯磺酸催化剂，瞬间合成3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷；

3)将上述粗产物用乙醇浸泡、抽滤提纯，收率85％；

4)回流条件下，将3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷溶于浓NaOH溶液中至澄清；

5)反应液冷却、静置，析出固体，抽滤，得3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的钠盐，可酸析得3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷；

6)滤液用浓盐酸酸析，得剩余3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷，与5)合并，产率96％，综合产率81％。

实施例2

一种快速合成3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的方法，其包括以下步骤：

1)将季戊四醇与对甲酰基苯甲酸甲酯充分研磨，季戊四醇和对甲酰基苯甲酸甲酯的摩尔比为1:2.3；

2)控温熔融后，加入1％反应物质量的对甲苯磺酸催化剂，瞬间合成3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷；

3)将上述粗产物用乙醇浸泡、抽滤提纯，收率80％；

4)回流条件下，将3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷溶于浓NaOH溶液中至澄清；

5)反应液冷却、静置，析出固体，抽滤，得3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的钠盐，可酸析得3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷；

6)滤液用浓盐酸酸析，得剩余3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷，与5)合并，产率96％，综合产率77％。

实施例3

一种快速合成3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的方法，其包括以下步骤：

1)将季戊四醇与对甲酰基苯甲酸甲酯充分研磨，季戊四醇和对甲酰基苯甲酸甲酯的摩尔比为1:2.5；

2)控温熔融后，加入1％反应物质量的对甲苯磺酸催化剂，瞬间合成3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷；

3)将上述粗产物用乙醇浸泡、抽滤提纯，收率76％；

4)回流条件下，将3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷溶于浓NaOH溶液中至澄清；

5)反应液冷却、静置，析出固体，抽滤，得3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的钠盐，可酸析得3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷；

6)滤液用浓盐酸酸析，得剩余3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷，与5)合并，产率96％，综合产率73％。

实施例4

一种快速合成3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的方法，其包括以下步骤：

1)将季戊四醇与对甲酰基苯甲酸甲酯充分研磨，季戊四醇和对甲酰基苯甲酸甲酯的摩尔比为1:2.7；

2)控温熔融后，加入1％反应物质量的对甲苯磺酸催化剂，瞬间合成3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷；

3)将上述粗产物用乙醇浸泡、抽滤提纯，收率78％；

4)回流条件下，将3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷溶于浓NaOH溶液中至澄清；

5)反应液冷却、静置，析出固体，抽滤，得3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的钠盐，可酸析得3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷；

6)滤液用浓盐酸酸析，得剩余3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷，与5)合并，产率96％，综合产率75％。

实施例5

一种快速合成3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的方法，其包括以下步骤：

1)将季戊四醇与对甲酰基苯甲酸甲酯充分研磨，季戊四醇和对甲酰基苯甲酸甲酯的摩尔比为1:2.2；

2)控温熔融后，加入0.3％反应物质量的对甲苯磺酸催化剂，瞬间合成3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷；

3)将上述粗产物用乙醇浸泡、抽滤提纯，收率75％；

4)回流条件下，将3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷溶于浓NaOH溶液中至澄清；

5)反应液冷却、静置，析出固体，抽滤，得3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的钠盐，可酸析得3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷；

6)滤液用浓盐酸酸析，得剩余3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷，与5)合并，产率96％，综合产率72％。

实施例6

一种快速合成3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的方法，其包括以下步骤：

1)将季戊四醇与对甲酰基苯甲酸甲酯充分研磨，季戊四醇和对甲酰基苯甲酸甲酯的摩尔比为1:2.2；

2)控温熔融后，加入0.7％反应物质量的对甲苯磺酸催化剂，瞬间合成3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷；

3)将上述粗产物用乙醇浸泡、抽滤提纯，收率73％；

4)回流条件下，将3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷溶于浓NaOH溶液中至澄清；

5)反应液冷却、静置，析出固体，抽滤，得3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的钠盐，可酸析得3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷；

6)滤液用浓盐酸酸析，得剩余3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷，与5)合并，产率96％，综合产率70％。

实施例7

一种快速合成3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的方法，其包括以下步骤：

1)将季戊四醇与对甲酰基苯甲酸甲酯充分研磨，季戊四醇和对甲酰基苯甲酸甲酯的摩尔比为1:2.2；

2)控温熔融后，加入1.5％反应物质量的对甲苯磺酸催化剂，瞬间合成3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷；

3)将上述粗产物用乙醇浸泡、抽滤提纯，收率82％；

4)回流条件下，将3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷溶于浓NaOH溶液中至澄清；

5)反应液冷却、静置，析出固体，抽滤，得3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷的钠盐，可酸析得3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷；

6)滤液用浓盐酸酸析，得剩余3,9-二(4-羧基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷，与5)合并，产率96％，综合产率79％。

本发明采用无溶剂法先合成中间体3,9-二(4-甲酸甲酯基苯基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷，解决溶剂N,N-二甲基甲酰胺沸点高，去除困难的问题；催化剂采用常规质子酸，如对甲苯磺酸，盐酸等，价格便宜，解决ZrCl₄催化剂价格贵的问题；采用非酸性反应物对甲酰基苯甲酸甲酯代替对甲酰基苯甲酸，反应瞬间进行完毕，解决反应时间长问题；本发明分两步进行，第一步产率>80％，第二步碱性水解、酸析产率>95％，综合产率>76％，相对文献方法，产率提高近21％，解决了产率不高的问题。

以上所述仅为本发明的一些实施例，并不限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。