一种反式左旋菊酸的消旋化方法

1.本发明涉及化学合成技术领域，尤其涉及一种反式左旋菊酸的通用消旋化方法。


背景技术：

2.拟除虫菊酯作为一类重要的卫生和农用杀虫剂，在世界范围内得到广泛应用。大多数拟除虫菊酯类化合物含有环丙烷结构，且具有多个光学异构体。不同光学异构体之间的生物活性有较大的差异，其中一种光学异构体具有突出效果，而其他异构体通常无效或低效甚至产生高的毒副作用，如丙烯菊酯、丙炔菊酯有八个手性异构体，其中trans-(r,s)-体具有最好的杀虫活性，而氯氰菊酯的八个异构体中cis-(r,s)-体活性最高，因此高效制备高光学纯的拟除虫菊酯类化合物一直是科学界和企业界长期追求的目标。
3.制备高光学纯手性拟除虫菊酯杀虫剂的关键是手性菊酸中间体高效合成。通用的手性菊酸中间体包括反式右旋第一菊酸、顺式右旋dv菊酸、反式右旋dv菊酸等。目前，这些手性菊酸中间体都是通过手性拆分的方法得到。由于拆分过程会产生一半的手性无效体，因此如何利用手性无效体对节约原材料、减少资源浪费、降低三废，节约手性菊酸的生产成本等具有重要意义。手性无效体利用的一个重要途径是将其进行消旋化后重新进行拆分套用。目前研究最多的是反式左旋第一菊酸的消旋化，其中较为典型的方法有：1.菊酰卤-路易斯酸法：该方法先将反式左旋第一菊酸卤化，一般为酰氯化，再以路易斯酸做催化剂进行消旋化反应后，经碱性水解、酸化处理得反式消旋第一菊酸[g.suzukamo,chem.inform.1985,16,154]。2.菊酸酐-路易斯酸法：该法将反式左旋第一菊酸转化为菊酸酐，在路易斯酸作用下进行消旋化反应，再通过水解制得反式消旋第一菊酸(ep0061880)。3.光引发法：该法使用苯基乙基酮、苯基异丁基酮等作引发剂，在低压汞灯照射下，使得反式左旋第一菊酸消旋化(de2013924)。4.化学引发法：所用的化学引发剂一般为过氧化物或偶氮化物，催化剂可为路易斯酸、硫醇(酚)和含溴化合物等(ep0165070)。但第一菊酸的这些消旋化方法对反式左旋dv-菊酸和反式左旋3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸的消旋化不能适用。目前反式左旋dv-菊酸的消旋化未见有工业应用的报道，而反式左旋3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸的消旋化研究却一直未见文献报道，反式左旋菊酸的消旋化仍是当前菊酯生产企业面临的重要挑战。因此发展一类通用的反式左旋菊酸的消旋化方法，对资源的高效利用，节约生产成本等具有积极意义。


技术实现要素：

[0004]
本发明目的是将低药效或无效的反式左旋菊酸，通过酯化，消旋化两步得到反式消旋菊酸，实现反式消旋菊酸的循环利用，提高原料利用率，降低生产成本。为了解决以上技术问题，本发明采取的技术方案是：
[0005]
将反式左旋菊酸酯化，得到的反式左旋菊酸乙酯与路易斯酸在溶剂中，在70-120℃下进行消旋化反应，反应4-6小时后，加入和溶剂等质量水继续反应2小时，油层经水洗、脱溶后，酸化，过滤得到固体为反式消旋菊酸。
[0006]
在本发明技术方案中，所述反式左旋菊酸(i)包括反式左旋3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸(i-1)、反式左旋第一菊酸(i-2)、反式左旋dv菊酸(i-3)，其结构如下：
[0007][0008]
在本发明技术方案中，所述反式左旋菊酸的消旋化过程按以下反应路线进行：
[0009][0010]
以上技术方案中，所述的所述路易斯酸为三氯化铝、氯化锌、溴化铁、三氟化硼中的一种或几种。
[0011]
以上技术方案中，所述的溶剂为甲苯、乙腈、二氯乙烷、二氯乙烷、甲醇、乙醇、异丙醇、二氧六环、二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
[0012]
以上技术方案中，所述的反式左旋菊酸乙酯、路易斯酸的摩尔比为1:0.1-0.5。
[0013]
以上技术方案中，所述的反式左旋菊酸乙酯与溶剂的重量比为1:2-10。
[0014]
以上技术方案中，所述酸化中用到的酸为盐酸、硫酸中的一种。
[0015]
本发明有益效果：
[0016]
本发明用于反式左旋菊酸消旋化的方法具有通用性强、反应过程条件温和、操作简单、消旋体收率高等特点，有利于进行工业化生产。
附图说明
[0017]
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
[0018]
图1为反式3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸核磁氢谱；
[0019]
图2为反式第一菊酸氢谱；
[0020]
图3为反式dv菊酸氢谱；
具体实施方式
[0021]
下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。
[0022]
核磁共振是通过bruker核磁共振仪测定，gc分析条件如下色谱柱：agilent technologies,inc.19091g-b233，hp-chiral-20b，30m
×
0.250mm，0.25micron，30to 240℃，流量2.5ml/min(10.631psi)，温度130℃，保持时间60min。
[0023]
酯化反应
[0024]
将15.6g(0.1mol，95.5％ee)反式左旋3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸，50g乙醇，1.56g浓硫酸加入100ml单口瓶中，回流反应3小时，反应完后降温至室温，减压浓缩除去乙醇，加入30g水洗两次，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥备用。
[0025]
实施例1
[0026]
将酯化反应制备的反式左旋3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸乙酯17.0g
(0.1mol)，甲苯50g，三氯化铝2.67g(0.02mol)加热回流下反应5小时，加水50g，继续回流2小时，降至室温，静置分液，有机层减压浓缩除溶剂后，加入2mol/l盐酸50g，室温搅拌1小时，析出反式消旋3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸12.5g，收率80％。水溶液中加入甲苯提取，有机层浓缩回收反式左旋3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸，可以循环套用。1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ2.56(d,j＝5.8hz,1h),2.37(dd,j＝5.5,1.7hz,1h),2.28(d,j＝1.4hz,3h),1.38(d,j＝1.6hz,3h),1.20(d,j＝1.7hz,3h)。经检测产物为反式左旋3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸，核磁氢谱图如1所示。
[0027]
实施例2
[0028]
将酯化反应制备的反式左旋3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸乙酯17.0g(0.1mol)，二氯乙烷50g，氯化锌2.73g(0.02mol)加热回流下反应4小时，加水50g，继续回流2小时，降至室温，静置分液，有机层减压浓缩除溶剂后，加入2mol/l盐酸50g，室温搅拌1小时，析出反式消旋3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸13.2g，收率84.6％。水溶液中加入甲苯提取，有机层浓缩回收反式左旋3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸，可以循环套用。
[0029]
实施例3
[0030]
将酯化反应制备的反式左旋3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸乙酯17.0g(0.1mol)，二氧六环50g，溴化铁5.9g(0.02mol)加热回流下反应4小时，加水50g，继续回流2小时，降至室温，静置分液，有机层减压浓缩除溶剂后，加入2mol/l盐酸50g，室温搅拌1小时，析出反式消旋3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸12.2g，收率78.2％。水溶液中加入甲苯提取，浓缩回收反式左旋3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸，可以循环套用。
[0031]
实施例4
[0032]
将酯化反应制备的反式左旋3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸乙酯17.0g(0.1mol)，甲醇50g，三氟化硼1.36g(0.02mol)加热回流下反应6小时，加水50g，继续回流2小时，减压浓缩除溶剂后，加入2mol/l盐酸50g，室温搅拌1小时，析出反式消旋3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸14.3g，收率91.6％。水溶液中加入甲苯提取，浓缩回收反式左旋3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸，可以循环套用。
[0033]
实施例5
[0034]
将酯化反应制备的反式左旋第一菊酸酸乙酯19.6g(0.1mol)，二氯乙烷50g，三氯化铝2.67g(0.02mol)加热回流下反应6小时，加水50g，继续回流2小时，室温静置，减压浓缩除溶剂后，加入2mol/l盐酸50g，室温搅拌1小时，析出反式消旋第一菊酸15.3g，收率91.1％。水溶液中加入甲苯提取，浓缩回收反式左旋第一菊酸，可以循环套用。1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ8.03(s,1h),4.90(dt,j＝7.8,1.5hz,1h),2.18(s,1h),2.09(dd,j＝7.8,5.3hz,1h),1.73
–
1.69(m,6h),1.30(s,3h),1.15(s,3h)。经检测产物为反式左旋第一菊酸，氢谱图如2所示。
[0035]
实施例6
[0036]
将酯化反应制备的反式左旋dv菊酸酸乙酯23.7g(0.1mol)，二氯乙烷50g，三氟化硼1.36g(0.02mol)加热回流下反应6小时，加水50g，继续回流2小时，室温静置，减压浓缩除溶剂后，加入2mol/l盐酸50g，室温搅拌1小时，析出反式消旋dv菊酸18.6g，收率86.1％。水溶液中加入甲苯提取，浓缩回收反式左旋dv菊酸，可以循环套用。1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ5.59(d,j＝8.3hz,1h),2.16(d,j＝5.6hz,1h),1.55(d,j＝5.2hz,1h),
1.33
–
1.21(m,3h),1.17(s,3h)。经检测产物为反式dv菊酸，氢谱图如图3所示。
[0037]
以上实例只是为说明只是为说明本发明的技术构思及技术特点，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变化或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。