前言
4-氧丁酸甲基酯是一种重要的化工原料,也被称为甲基丁酸四元酯，是一种有机化合物。专利WO2004058752A1报道了以丁二酸单甲酯酰氯一步反应生成4-氧丁酸甲基酯,但起始物料价格较高,不易得,不适合工业化生产。专利WO2013186550A1以4-戊烯酸为起始物料，酯化,臭氧氧化得到4-氧丁酸甲基酯,需低温反应,对环境污染较大,难以工业化生产。文献报道了以硝基甲烷和丙烯酸甲酯为原料,生成4 -硝基丁酸甲酯,氧化生成4-氧丁酸甲基酯,起始原料均较为便宜,但硝基甲烷属于易制爆,工业化生产风险较高。也有文献报道了以γ-丁内酯为原料,甲醇钠或浓硫酸条件下水解,氧化得到4-氧丁酸甲基酯。
本文在文献报道的基础上,以简单易得的γ-丁内酯为起始原料,水解生成4-羟基丁酸甲酯,经氧化得到4-氧丁酸甲基酯,以有机碱代替强酸强碱,优化了反应条件,为该产品的规模化生产打下了基础。
合成方法
1、4-羟基丁酸甲酯的合成
称取γ-丁内酯(43g,0.5mol),甲醇2.5L加入5L圆底烧瓶中，开启搅拌,加入210mL三乙胺(1.5mol),升温至40~45℃搅拌16h,TLC检测反应完全(展开剂:石油醚:乙酸乙酯=1:2),加入环己烷2L,旋蒸除去甲醇,在用1L×2环己烷带两次，共沸除去残留的甲醇,得到52g棕黄色油状物,为4-羟基丁酸甲酯,琥珀油状物,收率89%。1H NMR(400MHz,DMSO)：δ3.63-3.58(m,5H),2.38(t,2H),1.85~1.78(m,2H)。
2、4-氧丁酸甲基酯的合成
用800mL二氯甲烷溶解4-羟基丁酸甲酯(50g),向其中逐滴加入PCC(189g,0.88mol)。将反应溶液在室温下搅拌保持1.5h,加入2L乙酸乙酯。将反应溶液通过硅藻土垫过滤并用乙酸乙酯洗涤。将该残余物在减压下浓缩,通过柱层析洗脱得到4-氧丁酸甲基酯(39g,0.33mol,57%),洗脱液:V(石油醚):V(乙酸乙酯)=2:1。1HNMR(400MHz,CDCl3)：δ9.74(s,1H),3.63(s,3H),2.74(t,2H),2.57(t,2H)。
参考文献
[1]段义杰,裴佩佩,陈彦梅. 4-氧代丁酸甲酯的合成[J]. 山东化工,2019,48(18):14-15. DOI:10.3969/j.issn.1008-021X.2019.18.007.