一種4-二甲氨基戊酸的合成方法
【專利摘要】一種4?二甲氨基戊酸的合成方法，涉及4?二甲氨基戊酸。包括以下步驟：1)將反應物乙酰丙酸與反應溶液按比例混合，加熱反應后，得到溶液A；所述反應溶液為N,N?二甲基甲酰胺、甲酸和水；2)將溶液A減壓蒸餾回收溶劑，并對殘留物用丙酮稀釋，得到溶液B；3)將溶液B通過柱色譜法分離，得到所述4?二甲氨基戊酸。以乙酰丙酸為反應物，以N,N?二甲基甲酰胺與甲酸或水的混合液為反應溶液，混合后加熱反應，反應溫度180～285℃，加熱時間為1～20h，即可獲得產物4?二甲氨基戊酸，具有反應簡單高效，一鍋法生產，易于提純，開發了一種制備4?二甲氨基戊酸產品的有效途徑。
【專利說明】
一種4-二甲氨基戊酸的合成方法
技術領域
[0001]本發明涉及4-二甲氨基戊酸，尤其涉及一種4-二甲氨基戊酸的合成方法。【背景技術】
[0002]近年來，隨著能源領域風險的增加，由可再生的生物質經化學轉化高效制備高附加值化合物成為生物質轉化領域的一個研究熱點。生物質主要包含纖維素、半纖維素和木質素三大組分。生物質基原料如葡萄糖、果糖等六碳糖和下游中間體5-羥甲基糠醛通過還原胺化可以得到5-[(二甲氨基)甲基]-2-呋喃甲醇，是合成常用藥物H2-受體拮抗劑雷尼替丁的重要中間體。專利CN104059036A公開了一種5-[(二甲氨基)甲基]-2-呋喃甲醇的合成方法，其使用單糖、二糖及羥甲基糠醛為原料，在溫和條件下生成目的產物。專利US8669383 公開了一種由碳水化合物制備呋喃類衍生物的方法，其特征在于固體酸與加氫催化劑在氫氣條件下協同催化碳水化合物制備呋喃類衍生物。專利US6743819B1，US6900337B2， US20040192933A1公開了由生物基乙酰丙酸還原胺化合成吡咯烷酮類化合物的不同方法， 其使用貴金屬催化劑在氫氣氛圍下合成不同氮取代基的五元環吡咯烷酮類化合物。
[0003]由纖維素經過酸水解可較容易地得到平臺化合物乙酰丙酸。利用乙酰丙酸分子內活潑的羰基和羧基可進一步得到高附加值的燃料和精細化學品。因生物質基材料具有良好的生物降解性和生物兼容性使其具有十分顯著的環保效益和經濟效益。[〇〇〇4]乙酰丙酸的還原胺化已經受到科研界的廣泛關注，目前其研究方向主要集中在制備含氮五元雜環化合物-N基取代的吡咯烷酮類化合物。通過與伯胺發生還原胺化反應制備吡咯烷酮類產品被認為是可以替代石油基吡咯烷酮類產品的有效途徑。N基取代的吡咯烷酮類化合物可廣泛應用于工業中，可作為工業溶劑、清洗劑、洗脫劑等，應用領域十分廣泛。
[0005]4-二甲氨基丁酸、5-二甲氨基戊酸已廣泛用于合成精細化學品，也可作為生物醫藥和材料中間體。分子內含活性高的堿性基團二甲氨基和酸性基團羧基，使得該類化合物可應用于生物抗菌性等特性的研究和醫藥的合成。Y _氨基丁酸更是一種常用的神經抑制藥品。楊東元等(楊東元，陳開勛，王亞紅.y —氨基丁酸的合成研究[J].中國飼料，2010 (1):27 — 28,41.)報道了一種制備y-氨基丁酸的方法，該方法需要經過開環氯代、酯化、胺化水解等步驟，過程較為復雜，過程不易控制。王金玲等(王金玲，袁軍，劉登才.Y —氨基丁酸的合成[J].化學與生物工程，2010(3):40 — 42.)以2-吡咯烷酮為原料，經氫氧化鈣和碳酸氫銨水解得Y —氨基丁酸，增加了后期鹽和目標產物分離的難度。4-二甲氨基戊酸也屬于氨基酸的一種，其用途有待于進一步的發掘，4-二甲氨基戊酸的合成方法已成為重要的研發課題。但目前尚未發現有與本發明相同的4-二甲氨基戊酸的合成方法。
[0006]目前未見報道4-二甲氨基戊酸的合成方法。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種由生物質基乙酰丙酸制備4-二甲氨基戊酸的合成方法。該合成方法具有反應簡單高效，一鍋法生產，易于提純等技術效果。
[0008]本發明包括以下步驟:
[0009]1)將反應物乙酰丙酸與反應溶液按比例混合，加熱反應后，得到溶液A;所述反應溶液為N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、甲酸(FA)和水；
[0010]2)將溶液A減壓蒸餾回收溶劑，并對殘留物用丙酮稀釋，得到溶液B;[0011 ]3)將溶液B通過柱色譜法分離，得到所述4-二甲氨基戊酸。
[0012]在步驟1)中，在所述溶液A中，反應物乙酰丙酸的質量濃度分數為1 %?57.5%，N， N-二甲基甲酰胺(DMF)的質量濃度分數為3.15%?97.02%，甲酸(FA)的質量濃度分數為0 ?49.5%，水的質量濃度分數為0?91.85%;所述加熱反應的溫度可為180?285 °C，加熱反應的時間可為1?20h。[〇〇13]在步驟3)中，所述柱色譜法可采用甲醇與乙酸乙酯體積比為1: 5的混合液作為洗脫劑，200目硅膠為固定相。
[0014]與現有技術比較，本發明的有益效果如下:[〇〇15]本發明以乙酰丙酸為反應物，以N，N_二甲基甲酰胺與甲酸或水的混合液為反應溶液，混合后加熱反應，反應溫度180?285°C，加熱時間為1?20h，即可獲得產物4-二甲氨基戊酸，具有反應簡單高效，一鍋法生產，易于提純，開發了一種制備4-二甲氨基戊酸產品的有效途徑。【具體實施方式】
[0016]以下實施例將對本發明作進一步的說明。[0〇17] 實施例1[〇〇18] 在100ml反應釜中加入lg乙酰丙酸，1.98g甲酸，17.02gN，N-二甲基甲酰胺(DMF)， 攪拌加熱反應，溫度180°C，反應時間12h。反應完畢后取出反應液，在140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑，200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸，產品得率為48.7 %。
[0019] 實施例2[〇〇2〇] 在100ml反應釜中加入0? 2g乙酰丙酸(lwt% )，0? 396g甲酸，19? 404gN，N-二甲基甲酰胺(DMF) (97.02wt % )，攪拌加熱反應，溫度180 °C，反應時間12h。反應完畢后取出反應液， 在140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑，200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸， 產品得率為39.2%。[〇〇21] 實施例3[〇〇22] 在100ml反應釜中加入9.21g乙酰丙酸(57.5wt%)，5.8gN，N-二甲基甲酰胺(DMF)， 1 g水，攪拌加熱反應，溫度200°C，反應時間6h。反應完畢后取出反應液，在140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑，200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸，產品得率為 18.8%〇
[0023] 實施例4[〇〇24] 在100ml反應釜中加入5g乙酰丙酸，9 ? 9g甲酸(49 ? 5wt % )，5 ? 1 gN，N-二甲基甲酰胺 (DMF)，攪拌加熱反應，溫度180°C，反應時間12h。反應完畢后取出反應液，在140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑，200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸，產品得率為 15.5%〇[〇〇25] 實施例5[〇〇26] 在100ml反應釜中加入lg乙酰丙酸，0.63gN，N-二甲基甲酰胺(DMF)(3.15wt%)， 18.37g水(91.85wt % )，攪拌加熱反應，溫度240°C，反應時間2h。反應完畢后取出反應液，在 140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為 1:5的混合液作為洗脫劑，200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸，產品得率為7.4%。[〇〇27] 實施例6[〇〇28] 在100ml反應釜中加入lg乙酰丙酸，0.4g甲酸，18.6gN，N-二甲基甲酰胺(DMF)，攪拌加熱反應，溫度180°C，反應時間lh。反應完畢后取出反應液，在140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑， 200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸，產品得率為8.6 %。[〇〇29] 實施例7[〇〇3〇] 在100ml反應釜中加入lg乙酰丙酸，1.98g甲酸，17.02gN，N-二甲基甲酰胺(DMF)， 攪拌加熱反應，溫度180°C，反應時間20h。反應完畢后取出反應液，在140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑，200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸，產品得率為53.9%。
[0031] 實施例8[〇〇32] 在100ml反應釜中加入lg乙酰丙酸，0.4g甲酸，18.6gN，N-二甲基甲酰胺(DMF)，攪拌加熱反應，溫度285°C，反應時間lh。反應完畢后取出反應液，在140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑， 200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸，產品得率為4.4 %。
[0033] 實施例9[〇〇34] 在100ml反應釜中加入lg乙酰丙酸，0.4g甲酸，18.6gN，N-二甲基甲酰胺(DMF)，攪拌加熱反應，溫度200°C，反應時間lh。反應完畢后取出反應液，在140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑， 200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸，產品得率為19%。
[0035] 實施例10[〇〇36] 在100ml反應釜中加入lg乙酰丙酸，0.4g甲酸，18.6gN，N-二甲基甲酰胺(DMF)，攪拌加熱反應，溫度230°C，反應時間lh。反應完畢后取出反應液，在140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑， 200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸，產品得率為37.7 %。
[0037] 實施例11[〇〇38] 在100ml反應釜中加入2g乙酰丙酸，3.96g甲酸，14.04gN，N-二甲基甲酰胺(DMF)， 攪拌加熱反應，溫度180°C，反應時間12h。反應完畢后取出反應液，在140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑，200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸，產品得率為52.7%。
[0039] 實施例12[〇〇4〇]在100ml反應釜中加入lg乙酰丙酸，1.98g甲酸，17.02gN，N-二甲基甲酰胺(DMF)，攪拌加熱反應，溫度180°C，反應時間4h。反應完畢后取出反應液，在140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑，200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸，產品得率為35.8 %。[0041 ] 實施例13[〇〇42]在100ml反應釜中加入lg乙酰丙酸，1.98g甲酸，17.02gN，N-二甲基甲酰胺(DMF)，攪拌加熱反應，溫度200°C，反應時間4h。反應完畢后取出反應液，在140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑，200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸，產品得率為55.3 %。
[0043] 實施例14[〇〇44]在100ml反應釜中加入lg乙酰丙酸，3.96g甲酸，15.04gN，N-二甲基甲酰胺(DMF)，攪拌加熱反應，溫度180°C，反應時間12h。反應完畢后取出反應液，在140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑，200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸，產品得率為51.4%。
[0045] 實施例15[〇〇46]在100ml反應釜中加入lg乙酰丙酸，5.94g甲酸，17.02gN，N-二甲基甲酰胺(DMF)，攪拌加熱反應，溫度180°C，反應時間12h。反應完畢后取出反應液，在140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑，200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸，產品得率為54.5 %。
[0047] 實施例16[〇〇48]在100ml反應釜中加入lg乙酰丙酸，1.98g甲酸，17.02gN，N-二甲基甲酰胺(DMF)，lg水，攪拌加熱反應，溫度180°C，反應時間12h。反應完畢后取出反應液，在140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑，200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸，產品得率為 48.4%〇
[0049] 實施例17[〇〇5〇]在100ml反應釜中加入lg乙酰丙酸，1.98g甲酸，17.02gN，N-二甲基甲酰胺(DMF)，5g水，攪拌加熱反應，溫度180°C，反應時間12h。反應完畢后取出反應液，在140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑，200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸，產品得率為 35.2%〇[0051 ] 實施例18[〇〇52]在100ml反應釜中加入lg乙酰丙酸，1.98g甲酸，17.02gN，N-二甲基甲酰胺(DMF)，攪拌加熱反應，溫度240°C，反應時間lh。反應完畢后取出反應液，在140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑，200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸，產品得率為43 %。
[0053] 實施例19[〇〇54]在100ml反應釜中加入lg乙酰丙酸，7.92g甲酸，11.08gN，N-二甲基甲酰胺(DMF)，攪拌加熱反應，溫度200°C，反應時間4h。反應完畢后取出反應液，在140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑，200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸，產品得率為51.5 %。
[0055] 實施例20[〇〇56] 在100ml反應釜中加入lg乙酰丙酸，6.3gN，N-二甲基甲酰胺(DMF)，18.37g水，攪拌加熱反應，溫度240°C，反應時間2h。反應完畢后取出反應液，在140°C，2000Pa的壓力下減壓蒸餾回收溶劑，用2ml丙酮稀釋后，以甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑， 200目硅膠為固定相，通過柱色譜法分離得到4-二甲氨基戊酸，產品得率為33.3 %。
【主權項】
1.一種4-二甲氨基戊酸的合成方法，其特征在于，包括以下步驟:1)將反應物乙酰丙酸與反應溶液按比例混合，加熱反應后，得到溶液A;所述反應溶液 為N，N-二甲基甲酰胺、甲酸和水；2)將溶液A減壓蒸餾回收溶劑，并對殘留物用丙酮稀釋，得到溶液B;3)將溶液B通過柱色譜法分離，得到所述4-二甲氨基戊酸。2.如權利要求1所述一種4-二甲氨基戊酸的合成方法，其特征在于，在步驟1)中，在所 述溶液A中，反應物乙酰丙酸的質量濃度分數為1 %?57.5 %，N，N-二甲基甲酰胺的質量濃 度分數為3.15 %?97.02 %，甲酸的質量濃度分數為0?49.5 %，水的質量濃度分數為0? 91.85%〇3.如權利要求1所述一種4-二甲氨基戊酸的合成方法，其特征在于，在步驟1)中，所述 加熱反應的溫度為180?285°C，加熱反應的時間為1?20h。4.如權利要求1或2所述一種4-二甲氨基戊酸的合成方法，其特征在于，在步驟3)中，所 述柱色譜法采用甲醇與乙酸乙酯體積比為1:5的混合液作為洗脫劑，200目硅膠為固定相。
【文檔編號】C07C227/10GK106008244SQ201610339014
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月20日
【發明人】孫勇, 王彥鈞, 林鹿, 曾憲海
【申請人】廈門大學