[发明专利]一种4-环戊烯-1,3-二酮的制备方法

说明书

一种4‑环戊烯‑1,3‑二酮的制备方法。提供具有催化剂用量少，易分离，方法经济、绿色、环保，产物收率高等特点的一种4‑环戊烯‑1,3‑二酮的制备方法。步骤：1)将反应底物与反应溶剂、氧化剂、催化剂按一定比例混合于反应器中，在一定反应温度条件下密闭进行加热反应，然后冷却至室温，得到4‑环戊烯‑1,3‑二酮反应液；2)反应液离心后减压蒸馏回收反应溶剂得到粗产物，加入水将粗产物溶解，在0～4℃的条件下采用萃取剂萃取，然后减压回收萃取剂得到白色针状晶体4‑环戊烯‑1,3‑二酮。副产物少，转化率超过99％，选择性大于98％。经过分离和重结晶提纯后的产品纯度高超过99.9％。具有较高的产业化前景。

技术领域

本发明涉及4-环戊烯-1,3-二酮，尤其是涉及一种利用5-甲酰氧基甲基糠醛或5-羟甲基糠醛氧化制备4-环戊烯-1,3-二酮的方法。

背景技术

在化石能源面临耗尽以及其带来的严重的环境问题的今天，利用可再生能源补充化石资源以获得更可持续和多样化的化学品供应，已经吸引了越来越多的生物量利用兴趣(Angewandte Chemie,2010,46,7184-7201；Science,2006,311,484-489)。除了生物质加工以获得传统化石衍生的化学物质之外，从生物质中保留独特官能团的催化转化是合成难以从化石中生产的增值化学物质的另一种有趣方式。在过去的几十年中，5-羟甲基糠醛(HMF)被广泛认为是一种有前途的生物基平台化学品。这种多功能分子可以通过调节羟甲基/醛基选择性地转化为呋喃基二醇、二酸、二醛和二甲基呋喃，而不改变呋喃环。然而，这些反应策略仅限于呋喃基2,5位侧链的碳-氢和碳-氧键的转化。催化HMF开环碳链重排也是合成高附加值产品的一条新颖的路线，比如己二醇，己二胺，乙酰丙酸，马来酸酐，戊内酯等。

环戊烯酮由于与前列腺素化学结构上的相似性，其衍生物是当代抗癌抗炎的医药重要的中间体。特别是其衍生物4-环戊烯-1,3-二酮对于人前骨髓性白血病细胞HL-60、人急性成淋巴性白血病细胞MOLT-3、肺癌细胞A-549、SV40转化肺细胞WI-38VA13、肝癌细胞Hep G2、结肠癌细胞HCT 116、人结肠癌细胞SW480、人结肠癌细胞WiDr、胃癌细胞AGS、骨髓瘤细胞等具有抑制细胞增殖作用和抗癌活性，可以使用这些化合物作为抗癌剂的有效成分(Chem Commun(Camb),2011,47,9203-9205；Bioorg Med Chem,2008,16,6042-6053)。另外，这些化合物对这些癌细胞具有诱导细胞凋亡的作用。当前，4-环戊烯-1,3-二酮的合成一般都是以石油基原料如环戊烯，2,5-二溴环戊烯，2,5-二醇环戊烯，以贵金属或环境不友好的三氧化铬为催化剂氧化制备，原料成本高且不可持续。

发明内容

本发明的目的是提供具有催化剂用量少，易分离，方法经济、绿色、环保，产物收率高等特点的一种4-环戊烯-1,3-二酮的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)将反应底物与反应溶剂、氧化剂、催化剂按一定比例混合于反应器中，在一定反应温度条件下密闭进行加热反应，然后冷却至室温，得到4-环戊烯-1,3-二酮反应液；

2)反应液离心后减压蒸馏回收反应溶剂得到粗产物，加入水将粗产物溶解，在0～4℃的条件下采用萃取剂萃取，然后减压回收萃取剂得到白色针状晶体4-环戊烯-1,3-二酮。

在步骤1)中，所述反应底物可选自5-甲酰甲基糠醛、5-羟甲基糠醛或呋喃二甲醛等中的至少一种；

所述反应溶剂为水、甲苯、二氯甲苯、1,4-二氧六环、乙酸乙酯、丙酮、乙腈等中的至少一种，反应底物的质量浓度可为0.001～0.5g/mL。

所述氧化剂采用固体氧化剂或气体氧化剂，所述固体氧化剂可选自过硫酸钾、过硫酸氢钾、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸氢钠等中的至少一种；所述气体氧化剂可选自空气、氧气中的一种；所述固体氧化剂与反应底物的摩尔比可为(0.01～2)︰1，所述气体氧化剂的压力可为0.01～5Mpa；