2-丁炔酸乙酯的合成与应用

2-丁炔酸乙酯，英文名为Ethyl 2-butynoate，常温常压下为灰色或者红棕色固体粉末，不溶于水，可溶于乙酸乙酯和氯仿。2-丁炔酸乙酯主要用作有机合成和医药化学中间体，可用于实验室研发和药物分子合成。

合成方法

图1 2-丁炔酸乙酯的合成路线

将丙炔酸( 0.51 mmol )和乙醇( 0.56 mmol )溶于1 m L二氯甲烷中，然后在零度下将上述溶液慢慢地滴加到N,N'-二环己基碳二亚胺( 0.51 mmol )和4-二甲氨基吡啶( 1 mol % )的1 mL二氯甲烷中。在室温下搅拌反应3小时,反应结束后将反应混合物用水稀释，然后用乙酸乙酯萃取，分离出的有机层用盐水( 2毫升)洗涤，有机层用无水硫酸镁干燥，过滤除去硫酸镁固体，得到的滤液在真空下浓缩，再用硅胶柱色谱分离法（乙酸乙酯/正己烷为10：1的混合溶剂）纯化所得残留物即可得到目标产物2-丁炔酸乙酯。[1]

图2 2-丁炔酸乙酯的合成路线

在氩气保护下，向圆底烧瓶( 50毫升)中加入干燥的THF ( 7毫升)和LiHMDS ( 4 ml , 1.0 M THF中)，然后将溶液冷却至- 78°C (丙酮-干燥冰浴)，向混合物中加入β-酮酸酯( 2 mmol )。将混合物搅拌45分钟，在反应混合物中缓慢加入三氟乙酸酐( 2 mmol ) ，缓慢升温至室温，然后将反应混合物搅拌过夜。用饱和NH4Cl溶液淬灭反应混合物，分离出有机层，用乙醚萃取水相部分，合并有机层，然后用无水硫酸钠干燥有机层，再用硅胶柱色谱分离法（乙酸乙酯/正己烷为2：1的混合溶剂）纯化所得残留物即可得到目标产物2-丁炔酸乙酯。[2]

图3 2-丁炔酸乙酯的合成路线

将丙炔( 6.0 g , 0.150 mol , 1 equiv .)在- 78°C下加入到含有THF ( 100 mL )的烧瓶中，在10分钟内通过注射器加入正丁基锂( 1.6 M正己烷, 93毫升, 1当量)。在-78度下搅拌反应30 min，再加入氯甲酸乙酯( 17.4 g , 15.4 mL, 1.07当量。)，10 min后，将混合物升至室温。加入饱和氯化铵水溶液会有白色沉淀的形成，用水洗涤，分离出有机层。在Mg SO4上干燥有机相，在真空中除去大部分溶剂，将混合物( 60 mbar , 80度水浴温度)蒸馏得到目标产物2-丁炔酸乙酯。[3]

图4 2-丁炔酸乙酯的合成路线

将碳酸钾 ( 1 mmol )和CuI ( 5mol %)，碘乙烷( 0.25 mmol )、醋酸钯( 5mol %)和PPh3 ( 10mol %)依次加入到反应烧瓶中，最后加入无水DMF ( 1.5 mL )，将反应混合物在室温下搅拌10分钟，然后缓慢加入丙炔酸乙酯( 0.375 mmol )。在80度下搅拌反应约20分钟，反应结束后，用乙酸乙酯和水( 3 × 15 mL )萃取，合并的有机萃取液用无水硫酸镁干燥，过滤除去硫酸镁固体，得到的滤液在真空下除去溶剂，用硅胶柱色谱分离法纯化所得残留物即可得到目标产物2-丁炔酸乙酯。[4]

用途

2-丁炔酸乙酯主要用作有机合成和医药化学中间体，用于生物活性分子和药物分子的合成。在有机合成转化中，2-丁炔酸乙酯中的酯基可以在碱性条件下水解变成羧基，而不饱和三键不受影响。此外结构中的三键由于受到酯基的吸电子影响能区域选择性地进行水合反应，加成反应包括硼氢化反应，卤化反应和醇加成反应。

图5 2-丁炔酸乙酯的应用转化

实验步骤：

在搅拌的情况下，将炔烃( 1.00 mmol )慢慢地加入到乙醇( 1.00 mmol )和三甲基膦( 1.0 M THF , 0.10 mmol)的二氯甲烷( 5 m L )溶液中，将反应混合物在室温下搅拌18小时，然后在真空下除去溶剂，将残留物重新倒入乙醚中，然后得到的悬浮液用一层薄薄的碱性氧化铝过滤，将滤液在真空中浓缩，所得的残余物用1%三乙胺预处理过的硅胶进行快速柱层析纯化即可得到目标分子。[5]

参考文献

[1] Rhodes, Steven et al Organic & Biomolecular Chemistry, 17(16), 3914-3920; 2019

[2] Maity, Pradip and Lepore, Salvatore D. Journal of Organic Chemistry, 74(1), 158-162; 2009

[3] Fischer, Daniel F. et al Angewandte Chemie, International Edition, 46(40), 7704-7707; 2007

[4] Chen, Zhengwang et al Tetrahedron Letters, 58(1), 13-16; 2017

[5] O'Rourke, Natasha F. et al Journal of Organic Chemistry, 77(19), 8634-8647; 2012