3-羟基金刚烷的制备

发布日期:2022/11/2 9:59:11

背景及概述

3-羟基-1-金刚烷甲酸是一种重要的化工原料，可经Koch-Haff反应制得重要的药物中间体1，3-金刚烷二甲酸。该中间体主要用于制备抗病毒、抗肿瘤等特效药物，并且在设计开发新型功能高分子、特种表面活性剂、商性能润滑剂等方面具有广泛用途。

制备

3-羟基-1-金刚烷甲酸的2个官能团不同，难以从金刚烷一步制得。1-羟基金刚烷的合成主要通过溴化和水解制得，在溴化过程中用到毒性和腐蚀性较强的溴，且产物多为混合物。1-金刚烷甲酸可利用1-溴代金刚烷与甲酸之间的Koch—Haff反应合成，也可在四氯化碳溶液中，金刚烷在浓硫酸、叔丁醇、甲酸作用下直接制得。因此，选用1-金刚烷甲酸为原料较合适。以1-金刚烷甲酸为原料，经溴化、水解合成3-羟基-1-金刚烷甲酸。反应路线见图1。其中，第2、第3步总收率为76．5％。笔者研究了以混酸为氧化剂，1-金刚烷甲酸为原料，一步氧化法制备3-羟基-1金刚烷甲酸的新工艺。该工艺具有反应步骤少、原料成本低、产物收率和纯度高及易于实现工业化生产等特点。

图1 3-羟基金刚烷的-1-甲酸的合成反应式

实验操作：

1-金刚烷甲酸的合成

在250mL三口烧瓶中，加入金刚烷，浓硫酸，叔丁醇，甲酸，四氯化碳，安装好导气装置，磁力搅拌，90min内用恒压滴液漏斗缓慢滴加甲酸和叔丁醇的混合溶液，滴加完后反应1h，在不同的温度，反应时间与反应物摩尔比的情况下合成1-金刚烷甲酸。

3-羟基-1金刚烷甲酸的合成

在250 mL三口烧瓶中，加入1-金刚烷甲酸，硝酸(Ⅲ，65％)，安装好冷凝回流装置、磁力搅拌、冰盐浴，控制温度，用恒压滴液漏斗缓慢滴加浓硫酸(加，98％)，滴加完成后再反应一段时问。将反应混合物倒入有碎冰的大烧杯中，搅拌至碎冰全部融化，冷却析出浅黄色沉淀，抽滤，将沉淀用水洗涤3次，乙醚洗涤3次，在丙酮与水体积比为9：1的混合液中重结晶，真空干燥，得白色固体3-羟基-1-金刚烷甲酸。

结构鉴定

将纯化后的3-羟基-1-金刚烷甲酸通过红外光谱、核磁共振氢谱、元素分析、熔点测定等方法进行了结构鉴定。核磁共振结果为：1 HNMR(DMSO-d。，400 MHz)6：1．462～1．517(m，2H)，1．541～1．579(m，4H)，1．637～1．645(m，6H)，2．113～2．119(m，2H)，4．450(br，s，1H，OH)，11．972(br，s，1H，C00H)。对分子结构中各氢原子与谱图各峰进行了辨认和归属化处理，与化合物的结构相符，并与文献[7]结果相符，基本证明了产品为目标产品。另经红外光谱、元素分析和熔点测试进一步定性了产品。红外光谱结果为：IR(KBr)v：3 442，2 951，2 909，2860，1 722，1 709，1 339，1 270，1 248，1 228，1120，1 019，723 cm，与文献[1]结果相符。元素分析结果为：C11H16O3计算值C 67．35％，H 8．16％，实测值C 67．25％，H 8．24％，实测值与计算值基本相符。熔点为198～200 ℃，与文献[1]相符。