[发明专利]用于酯基转移α－酮羧酸酯的方法

说明书

α-酮羧酸，如丙酮酸乙酯(PAEE)可用于多种领域，如用作农业和药物活性化合物的中间体、溶剂等。但已经证明，迄今所采用的各种制备方法由于经济和技术方面的许多不同原因而不适用。因此，例如，按照类似于丙酮酸甲酯(PAME)的制备方法，在乙醇中以甲基丙烯酸乙酯为原料而不是在甲醇中以甲基丙烯酸甲酯为原料，通过臭氧分解、然后还原来制备PAEE就明显存在缺点。首先，甲基丙烯酸乙酯明显比甲基丙烯酸甲酯昂贵；第二，副产物甲醛在乙醇作为溶剂的情况下不能完全缩醛化，结果残余量的甲醛会影响进一步的后处理；第三，由于形成了较重的甲醛二乙缩醛，在后处理时就必须燃烧更多的副产物；第四，在PAEE二乙缩酮情况下的缩酮分解比PAME二甲缩酮时更难进行。

按照J.Liebigs Ann.Chem.，564，34(1949)，通过用无水乙醇和苯酯化丙酮酸，然后在K₂CO₃上干燥三元共沸物乙醇/苯/水，所得PAEE的产率只有53％。

研究认为，可通过酯基转移PAME来制备PAEE。

但迄今为止，这种制备方法在归因于α-酮羧酸结构因素的分子多活性方面令人失望。因此，在碱性介质中进行酯基转移时，羰基与相邻的活化甲基或亚甲基迅速进行缩合，形成非所需的副产物；而在酸性介质中时，则形成缩酮和水，水又导致酯的非所需水解。此外，在大约中性的条件下，又达不到可接受的转化率。

现已令人惊奇地发现，通过在反应介质中采用特殊的金属催化剂和无水条件，α-酮羧酸酯的酯基转移反应可达到良好的产率，同时没有副反应。

因此，本发明涉及一种使用醇来来进行酯基转移α-酮羧酸酯的方法，其中包括：在锡催化剂、钛催化剂、锆催化剂或锂催化剂或乙酰丙酮化物催化剂的存在下，在作为反应介质的无水醇中，进行酯基转移反应。

按照本发明，具有式I所示结构的所有α-酮羧酸酯都可被酯基转移。

本文中的R₁和R₂可以是饱和或不饱和、直链或支链或环状的C₁-C₃₀烷基或芳族或杂芳族基团，其中这些基团可具有各种取代基，如C₁-C₁₀烷氧基、取代氨基、羰基、衍生羧基和未衍生羧基、酯基、卤素、羟基、硝基取代基、以及其它的含氮官能团的化合物、硼化合物、磷化合物、硫化合物或硅化合物，必须注意，为了防止缩合反应或酸催化下的缩酮反应，非中性的反应性官能团要基本上以分子内方式或通过加入酸或碱或溶剂进行中和。R₁和R₂优选为C₁-C₄烷基，如甲基、乙基、丙基或异丙基、或苄基。特别优选甲基。

按照本发明的方法优选用于酯基转移丙酮酸甲酯(PAME)。优选的酯基转移产物为丙酮酸乙酯(PAEE)。

酯基转移反应是在无水反应介质中进行的。本发明所用的反应介质为醇R₃-OH，其中R₃为用作同R₁交换的基团。因此，R₃定义同R₁和R₂，其中R₁和R₃不同。

因此，R₃优选为直链或支链的C₂-C₆烷基或苄基。

因此，PAME优选在无水乙醇中，通过本发明的方法形成PAEE。

除了所用的醇，还可以使用其它无水溶剂，如未取代和取代的烷烃，如己烷、庚烷等、烯烃、炔烃、醇、取代胺、酰胺、芳族化物、酯、醚、卤素化合物、杂芳族化物、内酯、酮、其它含氮化合物，如硝基烷烃、硅化合物，如硅油、含硫化合物，如亚砜，但同样必须注意，为了防止缩合反应或酸催化下的缩酮化反应，非中性反应性官能团要基本上以分子内方式、或通过分别向醇组分或酯组分中加入酸性或碱性物质进行中和。

按照本发明，所述的酯基转移反应在特殊的金属催化剂的存在下进行。合适的催化剂选自锡催化剂二羧酸二烷基锡，如二羧酸二丁基锡，特别是二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二异辛酸二丁基锡、马来酸二丁基锡、和混合二羧酸二丁基锡，尤其是具有长链脂肪酸酯基的二羧酸二丁基锡；二羧酸二辛基锡，特别是二月桂酸二辛基锡；三烷基醇化锡，如三丁基氧化锡；单烷基锡化合物，如二羟基单丁基氯化锡和单丁基二氧化锡；锡盐，如乙酸锡、草酸锡和氯化锡；锡氧化物，如SnO，