專利名稱：雙環(huán)類二過氧化物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有關(guān)雙環(huán)類二過氧化物的制備方法。更具體是指雙環(huán)戊基二過氧化物，雙環(huán)己基二過氧化物，雙環(huán)庚基二過氧化物，環(huán)戊基-環(huán)己基交叉二過氧化物，環(huán)戊基-環(huán)庚基交叉二過氧化物，環(huán)己基-環(huán)庚基交叉二過氧化物的制備方法。
背景技術(shù)：
中、大環(huán)化合物(中環(huán)化合物8-11個碳原子；大環(huán)化合物12個碳原子以上)的合成，一直以來是有中、大環(huán)結(jié)構(gòu)的藥物和香料的合成重點(diǎn)之一。目前國內(nèi)外合成中、大環(huán)化合物的主要合成方法有1.從高級脂肪酸出發(fā)合成。主要是利用高級脂肪酸的長碳鏈骨架經(jīng)偶合來提供大環(huán)骨架；如從芥酸合成環(huán)十五酮和麝香酮(2-甲基環(huán)十五酮)步驟高達(dá)13步，總產(chǎn)率＜1％。從ω-羥基硬脂酸合成環(huán)十七酮達(dá)10步。另外還有一些從桐油酸合成大環(huán)內(nèi)酯如合成環(huán)十五內(nèi)酯，環(huán)十六內(nèi)酯等[1.S.D.Sabnis，J.Chem.Soc.，2477，(1963)。2.H.H.Mathur et al，J.Chem.Soc.，114，(1962)，Chem&Ind 1087，(1960)，Chem&Ind.3505，(1963)]。又如從Chaulmoogric acid[即13-(3-環(huán)戊烯基)十三碳酸酯]合成環(huán)十六酮，2-羥基環(huán)十六酮，環(huán)十六內(nèi)酯等。
2.環(huán)己酮二過氧化物(結(jié)構(gòu)式1)或環(huán)己酮三過氧化物(結(jié)構(gòu)式2)的熱分解開環(huán)合成。Story[P.R.Story，D.D.Denson，C.E.Bisbeg，J.Am.Chem.Soc.，90，819(1968)]等發(fā)現(xiàn)用雙環(huán)己基二過氧化物或三環(huán)己基三過氧化物，經(jīng)熱分解開環(huán)合成可一步得環(huán)十一酮，環(huán)十一內(nèi)酯，環(huán)十五烷，環(huán)十六內(nèi)酯等。因此，雙環(huán)己基二過氧化物和三環(huán)己基三過氧化物是熱分解開環(huán)合成大環(huán)的前體化合物。環(huán)己酮的二過氧化物、三過氧化物作為熱分解開環(huán)合成大環(huán)的前體化合物引起了人們的極大興趣。

當(dāng)前該類化合物的合成是以相應(yīng)的環(huán)酮為原料，采用臭氧(O3)氧化或高達(dá)90％濃度的H2O2氧化，合成了雙環(huán)戊基型，雙環(huán)己基型，雙環(huán)庚基型和雙環(huán)辛基型的雙環(huán)類二過氧化物。但反應(yīng)產(chǎn)物中，一般含有大量的過氧化氫基團(tuán)的結(jié)構(gòu)碎片，而雙環(huán)類二過氧化物(雙環(huán)己基型二過氧化物作為一個特例除外)僅作為少量的副產(chǎn)物被分離出來。也有研究者在乙腈溶液中，采用50％濃度的H2O2合成了雙環(huán)類二過氧化物[Jonathan L.Vennerstrom，Yuxiang Dong，Steven L.Andersen，et al，J. Med.Chem.2000，43，2753]。
上述采用臭氧(O3)氧化或高濃度H2O2(50％或90％)氧化的方法有3個缺點(diǎn)1.臭氧(O3)是一種有毒的氣體，空氣中允許濃度為120μg/m3(0.12ppm)。直接使用濃度超過240μg/m3的臭氧(O3)將會發(fā)生顯著的肺功能下降和氣道炎癥，產(chǎn)生顯著的健康危害[世界衛(wèi)生組織“關(guān)于顆粒物、臭氧、二氧化氮和二氧化硫的空氣質(zhì)量準(zhǔn)則”，2005]。2.采用臭氧(O3)氧化或高濃度H2O2作氧化劑有一定的爆炸危險(xiǎn)性，特別是當(dāng)H2O2濃度超過36％以上，在高溫與有機(jī)物接觸時(shí)，在熱、光、催化雜質(zhì)等因素作用下，容易發(fā)生分解，放出氧氣和熱量，當(dāng)放出的熱量足夠高時(shí)，反應(yīng)不可控，可能導(dǎo)致爆炸[1.梁志宏，耿惠民，過氧化氫爆炸事故淺析，消防科學(xué)與技術(shù)，2004，23(6)，602-604；2.Sengupta D，Mazumder S，Cole J V，et al.Controlling non-catalytic decomposition of high concentration hydrogen peroxide，ADA-426795[R].SpringfieldNTIS.]。3.另外采用臭氧(O3)氧化或高濃度H2O2作氧化劑，由于氧化能力過強(qiáng)，使生成雙環(huán)類二過氧化物的反應(yīng)不易控制，副產(chǎn)物過多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服這些缺點(diǎn)，提出了采用低濃度H2O2(濃度<35％>作氧化劑，在相對低溫的反應(yīng)條件下合成了雙環(huán)類二過氧化物。
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)環(huán)酮在酸性雙氧水溶液中，不需要高濃度H2O2作氧化劑，可采用低濃度H2O2作氧化劑，在相對低溫(20～30℃)的反應(yīng)條件下，可合成雙環(huán)類二過氧化物。此反應(yīng)合成雙環(huán)類二過氧化物具有普遍性、廣泛性和實(shí)用性。
本發(fā)明所述雙環(huán)類二過氧化物的制備方法，采用環(huán)酮在酸性雙氧水溶液中被氧化成雙環(huán)類二過氧化物；所述酸性雙氧水溶液由冰乙酸，25％～35％雙氧水，濃硫酸組成，其體積組成的比例為冰乙酸∶25％～35％雙氧水∶濃硫酸7～10∶3～6∶1～2；制備酸性雙氧水溶液加料先后次序?yàn)楸宜幔?5％～35％雙氧水和濃硫酸；制備的酸性雙氧水放置12小時(shí)以上，環(huán)酮在酸性雙氧水溶液中的濃度為1.11～1.82(摩爾/升)。反應(yīng)溫度為20～30℃。
本發(fā)明所述雙環(huán)類二過氧化物為戊基二過氧化物，雙環(huán)己基二過氧化物，雙環(huán)庚基二過氧化物，環(huán)戊基-環(huán)己基交叉二過氧化物，環(huán)戊基-環(huán)庚基交叉二過氧化物；環(huán)己基-環(huán)庚基交叉二過氧化物是熱分解開環(huán)一步合成環(huán)九烷，環(huán)十烷，環(huán)十一烷，環(huán)十內(nèi)酯，環(huán)十一內(nèi)酯，環(huán)十二內(nèi)酯的前體化合物。本發(fā)明所述雙環(huán)類二過氧化物為戊基二過氧化物，雙環(huán)己基二過氧化物，雙環(huán)庚基二過氧化物，環(huán)戊基-環(huán)己基交叉二過氧化物，環(huán)戊基-環(huán)庚基交叉二過氧化物，環(huán)己基-環(huán)庚基交叉二過氧化物是熱分解開環(huán)一步合成環(huán)九烷，環(huán)十烷，環(huán)十一烷，環(huán)十內(nèi)酯，環(huán)十一內(nèi)酯，環(huán)十二內(nèi)酯的前體化合物。
以環(huán)戊酮，環(huán)己酮，環(huán)庚酮被氧化成雙環(huán)戊基二過氧化物，雙環(huán)己基二過氧化物，雙環(huán)庚基二過氧化物為例，合成反應(yīng)式如下 環(huán)酮在酸性雙氧水溶液中，氧化合成雙環(huán)類二過氧化物。酸性雙氧水溶液的制備是氧化合成雙環(huán)類二過氧化物的關(guān)鍵。酸性雙氧水溶液由冰乙酸，25％～35％雙氧水，濃硫酸組成，其體積組成的比例為冰乙酸∶25％～35％雙氧水∶濃硫酸(7～10∶3～6∶1～2)，并需放置12小時(shí)以上。酸性雙氧水溶液制備中，必須按冰乙酸，雙氧水和濃硫酸次序加料。不按此次序加料制得的酸性雙氧水溶液，在繼續(xù)進(jìn)行的反應(yīng)中，不能氧化環(huán)酮或得到極少量的產(chǎn)物。
酸性雙氧水溶液制備的這種加料次序和需放置12小時(shí)以上的要求，可能是酸性雙氧水溶液放置時(shí)，部分冰乙酸轉(zhuǎn)變成過氧乙酸，而酸性雙氧水溶液中，此時(shí)共存的過氧乙酸和雙氧水可能在氧化合成雙環(huán)類二過氧化物中都起了重要作用。
酸性雙氧水溶液中，氧化合成雙環(huán)類二過氧化物，N2保護(hù)下，控制最佳溫度20～30℃左右時(shí)進(jìn)行氧化反應(yīng)，超過35℃氧化副產(chǎn)物大量增加，使反應(yīng)后分離處理麻煩，甚至得不到產(chǎn)物。
雙環(huán)類二過氧化物的后處理的分別用甲醇和乙醇、甲醇和50％甲醇水溶液重結(jié)晶。但烘干產(chǎn)品時(shí)，需小心操作。最好在小于60℃用熱風(fēng)吹干。雙環(huán)類二過氧化物在高于其熔點(diǎn)溫度時(shí)可能發(fā)生爆炸。因此大量產(chǎn)物烘干時(shí)，需特別注意。
環(huán)戊基-環(huán)己基交叉二過氧化物，環(huán)戊基-環(huán)庚基交叉二過氧化物，環(huán)己基-環(huán)庚基交叉二過氧化物的后處理，用硅膠柱層析分離，流動相為丙酮∶環(huán)己烷∶乙醇5∶1∶4，小于60℃烘干。
本發(fā)明方法也可用于2-甲基環(huán)己酮制備雙2-甲基環(huán)己酮二過氧化物(結(jié)構(gòu)式1)。
本發(fā)明方法也可用于環(huán)戊酮與環(huán)己酮混合氧化制備環(huán)戊基-環(huán)己基交叉二過氧化物(結(jié)構(gòu)式2)，環(huán)戊酮與環(huán)庚酮混合氧化制備環(huán)戊基-環(huán)庚基交叉二過氧化物(結(jié)構(gòu)式3)，環(huán)己酮與環(huán)庚酮混合氧化制備環(huán)己基-環(huán)庚基交叉二過氧化物(4)具體實(shí)施方式
實(shí)施例1在100ml圓底燒瓶中，在冰水浴冷卻下，加入7ml冰乙酸、3ml 30％雙氧水，混合攪拌30分鐘后，再分3次滴加1ml濃硫酸，繼續(xù)攪拌1.5小時(shí)后靜置12小時(shí)，可得酸性雙氧水溶液。在筒形滴液漏斗中加入0.02mol環(huán)戊酮，在N2保護(hù)下，控制溫度25℃左右時(shí)，向圓底燒瓶中緩慢滴加環(huán)戊酮。繼續(xù)攪拌，讓其反應(yīng)4-6小時(shí)。-，對所得白色固體的懸浮液0℃冷卻靜置，得白色沉淀進(jìn)行真空抽濾，用水洗滌。所得產(chǎn)物分別用甲醇和50％甲醇水溶液重結(jié)晶。小于60℃烘干。得雙環(huán)戊基二過氧化物。固體干燥后，稱量并進(jìn)行產(chǎn)率計(jì)算及結(jié)構(gòu)鑒定。
實(shí)施例2在250ml圓底燒瓶中，在冰水浴冷卻下，加入40ml冰乙酸、25ml 30％雙氧水，混合攪拌30分鐘后，再分5次滴加5ml濃硫酸，繼續(xù)攪拌1.5小時(shí)后靜置12小時(shí)，可得酸性雙氧水溶液。在筒形滴液漏斗中加入0.2mol環(huán)己酮，在N2保護(hù)下，控制溫度25℃左右時(shí)，向圓底燒瓶中緩慢滴加環(huán)己酮。繼續(xù)攪拌，讓其反應(yīng)2小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，對所得白色沉淀進(jìn)行真空抽濾，用水洗滌。所得產(chǎn)物分別用甲醇和乙醇重結(jié)晶。在小于60℃時(shí)烘干。得雙環(huán)己基二過氧化物。固體干燥后，稱量并進(jìn)行產(chǎn)率計(jì)算及結(jié)構(gòu)鑒定。
實(shí)施例3在100ml圓底燒瓶中，在冰水浴冷卻下，加入10ml冰乙酸、5ml 30％雙氧水，混合攪拌30分鐘后，再分3次滴加2ml濃硫酸，繼續(xù)攪拌1.5小時(shí)后靜置12小時(shí)，可得酸性雙氧水溶液。在筒形滴液漏斗中加入0.1mol環(huán)庚酮，在N2保護(hù)下，控制溫度25～30℃左右時(shí)，向圓底燒瓶中緩慢滴加環(huán)庚酮。繼續(xù)攪拌，讓其反應(yīng)6-8小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，對所得白色沉淀進(jìn)行真空抽濾，用水洗滌。所得產(chǎn)物分別用甲醇和乙醇重結(jié)晶。在小于60℃時(shí)烘干。得雙環(huán)庚基二過氧化物。固體干燥后，稱量并進(jìn)行產(chǎn)率計(jì)算及結(jié)構(gòu)鑒定。
實(shí)施例4在100ml圓底燒瓶中，在冰水浴冷卻下，加入7ml冰乙酸、3ml 30％雙氧水，混合攪拌30分鐘后，再分3次滴加1ml濃硫酸，繼續(xù)攪拌1.5小時(shí)后靜置12小時(shí)，可得酸性雙氧水溶液。在筒形滴液漏斗中加入0.02mol環(huán)戊酮和0.02mol環(huán)己酮，在N2保護(hù)下，控制溫度25℃左右時(shí)，向圓底燒瓶中緩慢滴加環(huán)戊酮和環(huán)己酮的混合液。繼續(xù)攪拌，讓其反應(yīng)4-6小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，對所得白色固體的懸浮液0℃冷卻靜置，得白色沉淀進(jìn)行真空抽濾，用水洗滌。所得混合產(chǎn)物用硅膠柱層析分離，流動相為丙酮∶環(huán)己烷∶乙醇(5∶1∶4)。柱層析分離可得環(huán)戊酮-環(huán)己酮交叉二過氧化物(結(jié)構(gòu)式3)。所得產(chǎn)物分別用甲醇和50％甲醇水溶液重結(jié)晶。小于60℃烘干。得環(huán)戊酮-環(huán)己酮交叉二過氧化物(2)。固體干燥后，稱量并進(jìn)行產(chǎn)率計(jì)算及結(jié)構(gòu)鑒定。
實(shí)施例5參照實(shí)施例4，酸性雙氧水溶液，冰乙酸∶25％～35％雙氧水∶濃硫酸7∶3∶2，0.02mol環(huán)戊基，0.02mol環(huán)己基，環(huán)戊基-環(huán)庚基交叉二過氧化物(結(jié)構(gòu)式3)。固體干燥后，稱量并進(jìn)行產(chǎn)率計(jì)算及結(jié)構(gòu)鑒定。
權(quán)利要求
1.一種雙環(huán)類二過氧化物的制備方法，其特征是環(huán)酮在酸性雙氧水溶液中被氧化成雙環(huán)類二過氧化物；所述酸性雙氧水溶液由冰乙酸，25％～35％雙氧水，濃硫酸組成，其體積組成的比例為冰乙酸∶25％～35％雙氧水∶濃硫酸為7～10∶3～6∶1～2；制備酸性雙氧水溶液加料先后次序?yàn)楸宜幔?5％～35％雙氧水和濃硫酸；環(huán)酮在酸性雙氧水溶液中的濃度為1.11～1.82摩爾/升，反應(yīng)溫度為20～30℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙環(huán)類二過氧化物的制備方法，其特征是所述雙環(huán)類二過氧化物為雙環(huán)戊基二過氧化物，雙環(huán)己基二過氧化物，雙環(huán)庚基二過氧化物，環(huán)戊基-環(huán)己基交叉二過氧化物，環(huán)戊基-環(huán)庚基交叉二過氧化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙環(huán)類二過氧化物的制備方法，其特征是所述環(huán)己基-環(huán)庚基交叉二過氧化物是熱分解開環(huán)一步合成環(huán)九烷，環(huán)十烷，環(huán)十一烷，環(huán)十內(nèi)酯，環(huán)十一內(nèi)酯，環(huán)十二內(nèi)酯的前體化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙環(huán)類二過氧化物的制備方法，其特征是所述制備的酸性雙氧水溶液放置12小時(shí)以上，在N2保護(hù)下，加入環(huán)酮反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙環(huán)類二過氧化物的制備方法，其特征是所述反應(yīng)產(chǎn)物雙環(huán)類二過氧化物的后處理，分別用甲醇和乙醇，或甲醇和50％甲醇水溶液重結(jié)晶，小于60℃烘干。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙環(huán)類二過氧化物的制備方法，其特征是雙環(huán)類二過氧化物的環(huán)戊基-環(huán)己基交叉二過氧化物，環(huán)戊基-環(huán)庚基交叉二過氧化物，環(huán)己基-環(huán)庚基交叉二過氧化物的后處理，用硅膠柱層析分離，流動相為丙酮∶環(huán)己烷∶乙醇5∶1∶4，小于60℃烘干。
全文摘要
本發(fā)明涉及有關(guān)雙環(huán)戊基二過氧化物，雙環(huán)己基二過氧化物，雙環(huán)庚基二過氧化物，環(huán)戊基－環(huán)己基交叉二過氧化物，環(huán)戊基－環(huán)庚基交叉二過氧化物，環(huán)己基－環(huán)庚基交叉二過氧化物的制備方法。在酸性雙氧水溶液中，在相對低溫(20～30℃)的反應(yīng)條件下，可合成雙環(huán)類二過氧化物。這些雙環(huán)類二過氧化物是熱分解開環(huán)一步合成環(huán)九烷，環(huán)十烷，環(huán)十一烷，環(huán)十內(nèi)酯，環(huán)十一內(nèi)酯，環(huán)十二內(nèi)酯的重要前體化合物。
文檔編號C07D323/04GK101033220SQ200710067770
公開日2007年9月12日 申請日期2007年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月26日
發(fā)明者徐偉亮, 吳堅(jiān) 申請人:浙江大學(xué)