反式-4-戊基环己烷甲酸的制备

背景及概述

反式-4-戊基环己烷甲酸，又称反式对正戊基环己基甲酸，英文名称trans-4-Pentylcyclohexanecarboxylic acid，CAS登记号38289-29-1，分子式C12H22O2，分子量198.302。密度：0.963g/cm3，沸点：304.6ºC at 760 mmHg，熔点：51-53 °C(lit.)。本品为白色细结晶粉末。是常见的医药化工中间体。

制备

4-戊烷基苯甲酸甲酯为起始物料，经碱性水解制得4-戊烷基苯甲酸，再经芳香环的氢化反应制备及结晶分离制得纯度高的反式-4-戊基环己烷甲酸[1]。

在芳香环的氢化反应中含钌催化剂的性能比铂或钯碳催化系统有效。近年来，我们开发和应用高效钌镍-碳催化剂，RNC-5 (5% Ru - Ni/C, Ru:Ni=9:1)。该催化系统可高校合成，几种不同的立体异构体，得到含量高的反式4-烷基环己基羧酸衍生物[1]。反式-4-戊基环己烷甲酸的合成路线图见下图。

图1 反式-4-戊基环己烷甲酸的合成路线图

操作步骤：

250 ml圆底烧瓶中加入4-戊烷基-苯甲酸甲酯6.18 mmol，再加入适量无水乙醇，取氢氧化钠1.38 g（34.6 mmol）用15 ml 水溶解配成溶液后加入上述烧瓶中，加热回流24小时后，将反应体系冷却至室温，用稀盐酸调pH=2后，加入50 ml蒸馏水，有大量固体析出，将固体抽滤，并用少量蒸馏水多次洗涤后，干燥，即得4-戊烷基-苯甲酸化合物。

在RNC-5(5% Ru–Ni/C, Ru:Ni=9:1)催化剂存在下，4-戊烷基-苯甲酸衍生物在10%的NaOH水溶液中，发生氢化反应。生成4-戊烷基-环己基羧酸，其反式和顺式异构体的混合物以大约2:3的比例形成。 观察到的立体异构体比例可能是由于反应混合物的非平衡状态。然而，热力学计算表明，在513-573K的平衡状态下，反式和顺式异构体的比例等于3:1。为了达到平衡状态，增加混合物中反式异构体的含量，去除催化剂，将反应混合物保持在260-280℃和3.0-4.0MPa的压力，保持2h。从消旋体中通过结晶分离出反式异构体。分离反式异构体后，剩余的混合物进行重复异构化。4-戊烷基-环己基羧酸经过3-4次异构化结晶，得到单个反式异构体的产率高达90%。

参考文献

[1] Alexey A. Bazurin, Improved synthesis of trans-4-alkylcyclohexane carboxylic acids,[J]Tetrahedron Letters 45 (2004) 6669–6672