4-甲基-2-苯基-5-乙氧羰基吡咯的合成

GuangzhouChemicalIndustry

Vol郾45No郾22Nov郾2017

4-甲基-2-苯基-5-乙氧羰基吡咯的合成

吴月红

(吉林工程职业学院,吉林摇四平摇136000)

摘摇要:用乙酰乙酸乙酯为起始原料,在醋酸溶液中与亚硝酸钠反应生成2-羟亚胺-3-氧代丁酸乙酯,然后在醋酸中经锌

粉还原后与苯乙酮反应合成了4-甲基-2-苯基-5-乙氧羰基吡咯,产率为48郾9%。讨论了反应的各种条件对产率的影响,确定了目标产物最佳的反应条件:反应温度为100~105益,反应时间为1h,中间产物与锌粉的质量比为43。该方法简单,原料价廉易得,总产率较高,适合工业化生产。

关键词:4-甲基-2-苯基-5-乙氧羰基吡咯;乙酰乙酸乙酯;苯乙酮摇

中图分类号:O626郾13摇摇摇

摇文献标志码:A摇摇摇

文章编号:1001-9677(2017)22-0027-03

Synthesisof4-methyl-2-phenyl-5-ethoxycarbonylpyrrole

WUYue-hong

(JilinEngineeringVocationalCollege,JilinSiping136000,China)

Abstract:2-hydroxyimine-3-oxoethylbutyratewassynthesizedfromethylacetoacetateandsodiumnitriteinaceticacid,thenitwasreducedbyzincpowderandreactedwithacetophenone,theproductwaspreparedatlast郾Thetotalyieldwas48郾9%郾Theeffectsofvariousreactionconditionsontheyieldwerediscussedandtheoptimalreactionconditionsofthetargetproductweredetermined郾Thereactiontemperaturewas100~105益,thereactiontimewas1h,andthemassratiooftheintermediateproducttozincpowderwas43郾Themethodwassimple,therawmaterialswerecheapandeasytoobtain,andthetotalyieldwashigh,whichwassuitableforindustrialproduction郾

Keywords:4-methyl-2-phenyl-5-ethoxycarbonylpyrrole;ethylacetoacetate;acetophenone

吡咯衍生物为含氮的五元杂环化合物,该类化学性质比较活泼,在材料化学、药物合成、造纸工业、食品加工、有机合成、香料等行业领域都有着广泛的应用,是非常重要的化工产品中间体[1-5]。其广泛存在于各种天然产物之中,对人类非常重要的生物小分子如卟啉、生物碱、辅酶中都含有吡咯结构[6];在医药中,很多治疗疾病的药物例如抗癌药物片螺素、胆固醇降低剂阿托伐他汀(立普妥)等[7-9],都含有吡咯衍生物的结构。因为吡咯衍生物具有非常广泛的应用,所以引起了科研人员对这类化合物研究的注意,并进行了深入的研究探讨[10]。

吡咯衍生物的合成方有很多,经典方法是用伯胺和烯丙基酯的关环反应生成吡咯烷类化合物[11];Paal-Knorr合成法是用无水乙醇作溶剂,在酸性条件下通过1,4-二羰基化合物与胺类化合物反应,合成吡咯衍生物[12];“一锅法冶合成吡咯类衍生物是将所用原料混合,不经过分离中间体,通过Knoevenagel反应和环加成反应来合成吡咯类化合物,该方法制备过程简单,回收率高,并且大大缩短反应时间[13];Kleinspehn反应合成法是在弱酸的体系中,通过丙二酸二乙酯与2-甲基-3-氧代-1-丁烯醇钠在锌粉存在下进行关环反应合成吡咯类衍生物[14];还有Hantzch吡咯合成法,在胺类的条件下,利用琢-卤代醛与茁-二酮发生缩合反应生成吡咯衍生物[15]。

本文用乙酰乙酸乙酯为起始原料,在醋酸的酸性环境中与

作者简介:吴月红(1982-),女,硕士,讲师,主要从事有机合成研究。

亚硝酸钠反应制备2-羟亚胺-3-氧代丁酸乙酯;然后在醋酸溶液中经锌粉还原后与苯乙酮反应合成了4-甲基-2-苯基-5-乙氧羰基吡咯。具体合成路线如图1所示。

Fig郾1摇Thesyntheticrouteoftargetcompound

图1摇目标化合物的合成路线

1摇实摇验

1郾1摇仪器与试剂

司;雷磁JB-1B加热恒温磁力搅拌器,上海圣科仪器设备有限公司;BSM-210郾3电子天平,上海卓精电子科技有限公司。

所用试剂均为分析纯,国药集团有限公司。

ThermoNicolet370FT-IR型红外光谱仪,美国Nicolet公

摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇

摇28广摇州摇化摇工2017年11月

1郾2摇制备方法

1郾2郾1摇2-羟亚胺-3-氧代丁酸乙酯的制备

将乙酰乙酸乙酯,冰醋酸放入三口烧瓶中,控制温度在

时间的延长而增大,当反应时间大于2h时,2-羟亚胺-3-氧代丁酸乙酯的产率变化不大,而且反应时间过长,不仅消耗时间,而且浪费资源和能源,所以,综合考虑各因素,反应时间为2h较合适。

0~5益,在搅拌下滴加亚硝酸钠溶液,滴毕,反应2h,然后1郾2郾2摇4-甲基-2-苯基-5-乙氧羰基吡咯的制备放置一段时间除去溶剂得到化合物a黄色油状液体。

2郾2摇制备4-甲基-2-苯基-5-乙氧羰基吡咯的产率影响

2郾2郾1摇锌粉用量对产率的影响

在中间产物2-羟亚胺-3-氧代丁酸乙酯用量为8g,反应

将苯乙酮,冰乙酸,无水乙酸钠依次加入三口烧瓶中,控

制温度在75~85益,在搅拌下滴加2-羟亚胺-3-氧代丁酸乙1h。反应结束后,冷却至70益倾入冰水中,放置20min后,酯,同时分批次加入锌粉,滴毕,在100~105益下回流反应

温度为100~105益,反应时间为1h,使用乙酸和乙酸钠为有机酸盐缓冲溶液的条件下,考虑锌粉用量对产物产率的影响,如表2所示。

蒸出水和苯乙酮,得到的粗产品用氯仿溶解,再用氯仿和乙酸乙酯的体积比为31的洗脱液进行柱层层析,分离出最终产品化合物b。

2摇结果与讨论

2郾1摇制备2-羟亚胺-3-氧代丁酸乙酯的产率影响

2郾1郾1摇控制反应温度为原料配比对产率的影响

0~5益,反应时间为2h,考察乙酰乙酸乙

酯(三乙)与NaNO由表1可见,2的摩尔比对产率的影响,结果如表1所示。

随着三乙与NaNO逐渐增加,但当其摩尔比高于11郾22摩尔比的增加,产物产率

时,2-羟亚胺-3-氧代丁酸乙酯的含量并没有明显地增加,考虑原料的利用率,所以当原料配比n(三乙)n(NaNO丁酸乙酯产率较高2)=11郾2时,2-羟亚胺-3-氧代2郾1郾2摇n(反应温度对产率的影响。

在三乙)n(NaNO滴加NaNO2)=11郾2,反应时间为结果如表2h,考察

2时的反应温度对化合物a产率的影响,1所示。

由表1可知,在0~5益时,2-羟亚胺-3-氧代丁酸乙酯的2-产率随温度变化不大。当温度高于5益时,随着温度的升高,

度较高羟亚胺,反应物亚硝酸钠分解-3-氧代丁酸乙酯的产率不断减少,导致2-羟亚胺,这可能是因为温-3-氧代丁酸乙酯的产率降低5。所以,在滴加亚硝酸钠时2郾益1郾,3摇此时在n(反应时间对产率的影响

2-羟亚胺-3-氧代丁酸乙酯的产率较高,要控制温度低于。三乙)n(NaNO应温度在0~5益的情况下,2)考察反应时间对=11郾2,滴加2-NaNO羟亚胺2时控制反

-3-氧代丁酸乙酯产率的影响,结果如表1所示。

表1摇各种条件对化合物a产率的影响

Table1摇Theeffectstheyieldofofvariouscompoundreactiona

conditionson

n(n(NaNO三乙)产率/%反应温度/益产率/%反应时间/h产率/%

10郾2)119938郾0349郾1

20郾1245郾711郾49郾4549郾149郾11郾39郾311郾34

49郾12郾549郾749郾11

158

45郾026郾78

2郾03549郾149郾11

由表1可见,2-羟亚胺-3-氧代丁酸乙酯的产率随着反应

由表2可以看出,锌粉用量对产物的产率影响较大,当锌粉用量为6g时,反应产物4-甲基-2-苯基-5-乙氧羰基吡咯的产率达到最大值。这是由于当锌粉用量过少时,锌将2-羟亚胺-3-氧代丁酸乙酯还原为2-氨基-3氧代丁酸乙酯的反应进行的不完全,从而降低产率;当锌粉用量过多时,反应物苯乙酮可能被还原为苯乙醇5-乙氧羰基吡咯的产率,从而影响后面产物4-甲基-2-苯基-43时为最佳的锌粉用量。所以。

,当中间产物与锌粉的质量比为

2郾2郾2摇在中间产物反应温度对产率的影响

2-羟亚胺-3-氧代丁酸乙酯的用量为8g,反

应时间为1h,锌粉用量为6g,使用醋酸和醋酸钠为有机酸盐缓冲溶液的条件下,考察反应温度对产率的影响,结果如表2所示。

由表2可以看出,反应温度对产物产率的影响较大,当温48郾度升高,产率显著增加;当温度达到105益时,产率达

温度为9%;100如果继续升高温度~105益时,产物,4-产率无明显变化甲基-2-苯基-5-。所以乙氧羰基吡咯,当反应的产率较高2郾2郾3摇反应时间对产率的影响

,此时的温度为最适宜的反应温度。

在中间产物2-羟亚胺-3-氧代丁酸乙酯用量为8g,反应温度为100~105益,并且使用醋酸和醋酸钠为有机酸盐缓冲溶液的条件下,考察反应时间对产率的影响,结果如表2所示。

由表2可见,当反应时间小于1h时,时间越长,产率越高;当反应时间大于1h时,时间越长,产率基本不变。所以,反应时间时间为1h时是实验条件下4-甲基-2-苯基-5-乙氧羰基吡咯合成的适宜反应时间。

表2摇各种条件对化合物b产率的影响

Table2摇Theeffectsofvariousofcompoundreactionb

conditionsontheyield

锌粉用量/g产率/%反应温度/益产率/%反应时间/h产率/%2429郾9郾6

8532郾648郾790~~9040郾70郾0郾2546郾85

29郾9郾6

108

42郾995~10095

30郾410048郾20郾38郾7105~~105110

48郾93

1郾751郾0548郾36

48郾99

2郾3摇红外光谱分析

化合物a红外光谱数据表明(KBr压片),产物在3328郾90cm-1

处有O-H的伸缩振动吸收峰;在2969郾07~2875郾37cm-1区域

第45卷第22期吴月红:4-甲基-2-苯基-5-乙氧羰基吡咯的合成摇29

1315郾96cm处有甲基和亚甲基的弯曲振动吸收峰;在1850~

-1-1

中,有甲基和亚甲基的特征吸收峰;在1374郾02cm-1和

应时间为2h时;合成4-甲基-2-苯基-5-乙氧羰基吡咯的最佳反应条件为:反应温度为100~105益,反应时间为1h,化合物a与锌粉的质量比为43。在上述最适宜的条件下,目标产物的产率为48郾9%。该方法简单,原料价格便宜,对后续分析没有影响,总产率较高,易应用和批量生产。

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1600cm区域中,有C=N和两个C=O的特征吸收峰;在1074郾25cm处有饱和碳的C-O的特征吸收峰;在1239郾99cm

-1

-1

有不饱和碳的=C-O的特征吸收峰。根据以上红外光谱的分析,可以确定产物为2-羟亚胺-3-氧代丁酸乙酯。

化合物b红外光谱数据表明(KBr压片),产物在3350郾50cm-1

处有N-H键的特征吸收峰;在2800郾00cm-1处有饱和碳的C-H键的特征吸收峰;在1727郾97cm-1处有酯C=O的特征吸收峰;在1550郾00~1450郾00cm-1之间有芳环的骨架的特征吸收峰;在

1266郾58cm-1处有不饱和碳的=C-O键的特征吸收峰;在-11130郾703郾6771cmcm有饱和碳的C-O键的特征吸收峰;在762郾90~-1之间有苯环的单取代的特征吸收峰。根据以上红外光谱的分析,可以确定产物为4-甲基-2-苯基-5-乙氧羰基吡咯。

图2摇化合物a和化合物b的红外谱图Fig郾2摇Infraredspectrumofcompoundaandb

3摇结摇论

本文用乙酰乙酸乙酯为起始原料,在醋酸的酸性环境中与亚硝酸钠反应制备2-羟亚胺-3-氧代丁酸乙酯;然后在醋酸溶液中经锌粉还原后与苯乙酮反应合成了4-甲基-2-苯基-5-乙氧羰基吡咯。合成2-羟亚胺-3-氧代丁酸乙酯的最佳反应条件为:n(三乙)n(NaNO2)=11郾2,反应温度为0~5益,反

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