1,3-环戊二酮的合成方法

背景及概述^[1]

1,3-环戊二酮是一种有机中间体，可由丙二酸二甲酯和(E）-4-氯-3-甲氧基-2-丁烯酸甲酯（为原料通过三步反应制备得到。

制备^[1]

(E)-3-甲氧基-3-丁烯-1,1,4-三羧酸三甲酯 (2)：

在 20°C 下向搅拌的丙二酸二甲酯 (66 g, 500 mmol) 在 DMF (250 mL) 中的溶液中加入NaOMe（27.8 克，500 毫摩尔），10 分钟后加入（E）-4-氯-3-甲氧基-2-丁烯酸甲酯（41.6 克，250 毫摩尔）。将悬浮液搅拌2小时。在45℃/20mbar下蒸馏掉溶剂。残余物在CH2Cl2(100mL)和H2O(120mL)之间分配。用HCl（32%）中和水相后。分离有机相并蒸发至干。在 176 至 180°C/20mbar下蒸馏残余物。产量：58.8g 88%。 1H NMR (CDCl3/TMS): δ = 3.40 (d. J4 .5 = 7.8 Hz. 2 H. CH2-4), 3.61 (s, 3 H. OCH3), 3.68 (s, 3 H, CO2CH3), 3.73 (s. 6 H, CO2CH3-6,7), 3.75 (t. 1 H. J4,5 = 7.8 Hz, CH-5), 5.08 (s, 1 H, CH-2)。

4-甲氧基-2-氧代-3-环戊烯羧酸甲酯(3)：

在氩气下在30分钟的时间内将Na(14.1g，613mmol)分批加入MeOH(0.71L)中。将溶液加热至60℃并在30分钟内逐滴加入(E)-3-甲氧基-3-丁烯-1,1,4-三羧酸三甲酯(2，80g，300mmol)。将如此形成的悬浮液在60℃下搅拌3小时，然后加入AcOH(37mL)。蒸发MeOH并将残余物在CH2Cl2(300mL)和H2O(400mL)之间分配。相分离后，H2O 相进一步用 CH2Cl2 (2 x 120 mL) 萃取。蒸发CH2Cl2 和产物。在 116-120°C/7mbar 下蒸馏。产量：42.5g，79%。 1HNMR(CDCl3)/TMS): δ = 2.80 (dd.1 H, Jab = 18.0 Hz, J5.1 = 7.6 Hz. CH-5b), 3.05 (m, 1H, J5b,1 = 18.0 Hz, J5a.1 = 3.1 Hz, CH-5a), 3.55 (dd, 1H. J5b.1 = 7.6 Hz, J5a.1 = 3.1 Hz., CH3)。 3.78 (s. 3 H. CO2CH3), 3.90 (s. 3 H, OCH3)。 5.30 (s, 1 H, CH3)。

1,3-环戊二酮(4)：

在50℃下将化合物3(112.1g，575mmol)加入(336g)H2SO4(0.5N)中。将溶液加热至100°C 2小时，同时蒸馏出MeOH。在反应结束时，真空除去残留的MeOH。将混合物冷却至20°C并用NaOH (50%)调节至pH 2.5。通过用i-PrOAc (250 mL)连续萃取分离产物。将萃取液蒸发至干，将残余物悬浮在CH2Cl2(100mL)中，过滤并干燥，产量：50g，83%。 1H NMR (DMSO-d6/TMS)：δ = 2.37 (s. 4 H)、5.10 (s. 1 H)、11.7-12.5 (br s. 1 H)。

参考文献

[1] Synthesis, (4), 373-4; 1992