阅读说明：本技术 一种2，2，4，4-四甲基环丁二酮还原方法 (Reduction method of 2,2,4, 4-tetramethylcyclobutane ) 是由 郑彬 张占超 汤红仙 张猛 浦忠威 于 2020-05-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种2,2,4,4-四甲基环丁二酮还原方法,在装有机械搅拌器、回流冷凝器,带有惰性气体入口管、温度计和滴液漏斗的2000ml四口烧瓶中,加入三乙胺,用冰浴冷却再滴加甲酸,常温下加入2,2,4,4-四甲基环丁二酮、DMF、催化剂,搅拌、过滤,滤饼用甲醇溶解,冷却到0℃,过滤得到2,2,4,4-四甲基-顺-1,3-环丁二醇。本发明利用Noyori的Ru-Binap体系,将2,2,4,4-四甲基环丁二酮通过转移氢化和氢化还原成2,2,4,4-四甲基-顺-1,3-环丁二醇,避免了2,2,4,4-四甲基-反-1,3-环丁二醇的出现,具有催化效率高,产物纯度高,副产物少等优点。(The invention discloses a reduction method of 2,2,4, 4-tetramethyl-cyclobutanedione, which comprises the steps of adding triethylamine into a 2000ml four-neck flask which is provided with a mechanical stirrer, a reflux condenser, an inert gas inlet pipe, a thermometer and a dropping funnel, cooling by using an ice bath, dropwise adding formic acid, adding 2,2,4, 4-tetramethyl-cyclobutanedione, DMF and a catalyst at normal temperature, stirring, filtering, dissolving a filter cake by using methanol, cooling to 0 ℃, and filtering to obtain 2,2,4, 4-tetramethyl-cis-1, 3-cyclobutanediol. The invention utilizes the Ru-Binap system of Noyori to reduce 2,2,4, 4-tetramethyl cyclobutanedione into 2,2,4, 4-tetramethyl-cis-1, 3-cyclobutanediol through transfer hydrogenation and hydrogenation, thereby avoiding the occurrence of 2,2,4, 4-tetramethyl-trans-1, 3-cyclobutanediol and having the advantages of high catalytic efficiency, high product purity, less byproducts and the like.)

一种2，2，4，4-四甲基环丁二酮还原方法

技术领域

本发明涉及化学技术领域，具体为一种2，2，4，4-四甲基环丁二酮还原方法。

背景技术

在2，2，4，4-四甲基环丁二酮还原工艺中，普通的催化剂在将2，2，4，4-四甲基环丁二酮通过转移氢化和氢化还原成2,2,4,4-四甲基-顺-1,3-环丁二醇工艺中，容易出现2,2,4,4-四甲基-反-1,3-环丁二醇，影响产品的纯度。

野依良治(R.Noyori)氢化催化剂是指手性双膦配体BINAP与金属钌(Ru)配位形成的手性配合物。此类催化剂可以还原脱氢氨基酸、烯胺、不饱和羧酸、酮酸酯和简单酮等化合物。野依良治因对不对称氢化反应的贡献与夏普莱斯共享了2001年诺贝尔化学奖。Noyori等人发展的[Ru(II)-(BINAP)]类催化剂可根据阴离子的不同主要分为：[Ru(OAC)2(BINAP)]、[RuX2(BINAP)](或[Ru(arene)(BINAP)]X；X＝Cl、Br或I)和[RuCl2(BINAP)(diamine)]。这三种催化剂前两种的稳定性较差，要保存在惰性气体氛围中，第三种稳定性较好。

基于此，本发明利用Noyori的Ru-Binap体系，提出一种2，2，4，4-四甲基环丁二酮还原方法，目前市面上还没有关于此类方法的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种2，2，4，4-四甲基环丁二酮还原方法，利用Noyori的Ru-Binap体系，将2，2，4，4-四甲基环丁二酮通过转移氢化和氢化还原成2,2,4,4-四甲基-顺-1,3-环丁二醇，避免了2,2,4,4-四甲基-反-1,3-环丁二醇的出现，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种2，2，4，4-四甲基环丁二酮还原方法，包括以下步骤：

S1：在装有机械搅拌器、回流冷凝器，带有惰性气体入口管、温度计和滴液漏斗的2000ml四口烧瓶中，加入580ml、浓度4.16mol/ml三乙胺，用冰浴冷却到4℃，缓慢滴加194ml甲酸、浓度5.14mol/ml；

S2：在常温下加入2，2，4，4-四甲基环丁二酮0.8mol、112g，干的DMF100ml，催化剂RuCl[(S,S)-Tsdpen[(p-cymene)0.204g、0.321mmol,在40℃搅拌48h；

S3：加入600ml、0℃水搅拌均匀，过滤；

S4：将滤饼用200ml水洗2次得粗品110g，粗品加入甲醇500g溶解，不溶的部分过滤掉，冷却到0℃，过滤得到2,2,4,4-四甲基-顺-1,3-环丁二醇85g，浓度达98.5％ee。

更进一步的，S2中的催化剂还包括[Ru(OAC)2(BINAP)]；[RuX2(BINAP)]X＝Cl、Br或I；[RuCl2(BINAP)(diamine)]。

更进一步的，在高压釜中，加入2，2，4，4-四甲基环丁二酮0.8mol，112g，加入甲醇600ml，加入S2中的催化剂，盖好盖子，通入氮气，抽真空，再通入氢气，抽真空，再通入氢气，抽真空，氢气压力到10MPa，温度加热到120℃，反应24h，检测原料反应完全，冷却，过滤，加入二氯甲烷500ml，水洗3次，旋干得纯品110g，浓度98.2％ee。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种2，2，4，4-四甲基环丁二酮还原方法，利用Noyori的Ru-Binap体系，将2，2，4，4-四甲基环丁二酮通过转移氢化和氢化还原成2,2,4,4-四甲基-顺-1,3-环丁二醇，避免了2,2,4,4-四甲基-反-1,3-环丁二醇的出现，具有催化效率高，产物纯度高，副产物少等优点。

附图说明

图1为本发明实施例一的反应原理图；

图2为本发明实施例二的反应原理图；

图3为本发明催化剂RuCl[(S,S)-Tsdpen[(p-cymene)化学结构图；

图4为本发明催化剂Ru-Binap体系化学结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1，本发明实施例中，提供一种2，2，4，4-四甲基环丁二酮还原方法，包括以下步骤：

第一步：在装有机械搅拌器、回流冷凝器，带有惰性气体入口管、温度计和滴液漏斗的2000ml四口烧瓶中，加入580ml、浓度4.16mol/ml三乙胺，用冰浴冷却到4℃，缓慢滴加194ml甲酸、浓度5.14mol/ml；

第二步：在常温下加入2，2，4，4-四甲基环丁二酮0.8mol、112g，干的DMF100ml，催化剂RuCl[(S,S)-Tsdpen[(p-cymene)0.204g、0.321mmol,在40℃搅拌48h；

第三步：加入600ml、0℃水搅拌均匀，过滤；

第四步：将滤饼用200ml水洗2次得粗品110g，粗品加入甲醇500g溶解，不溶的部分过滤掉，冷却到0℃，过滤得到2,2,4,4-四甲基-顺-1,3-环丁二醇85g，浓度达98.5％ee。

请参阅图3-4，在上述实施例中，催化剂还包括[Ru(OAC)2(BINAP)]；[RuX2(BINAP)]X＝Cl、Br或I；[RuCl2(BINAP)(diamine)]；

其中，[Ru(OAC)2(BINAP)]催化剂在烯酰胺、不饱和羧酸和异丙醇等的不对称氢化中表现出极高的手性诱导能力和催化活性。

[RuX2(BINAP)]X＝Cl、Br或I催化剂在β-酮酸酯氢化反应中，[Ru(OAC)2(BINAP)]几乎是无效的，而含有卤离子的[RuX2(BINAP)]类催化剂对该底物的催化却非常有效，另外对α-位羟基、烷基，二烷基胺基、卤素等官能团的酮类底物同样表现出了很好的催化活性和对映选择性，此类羰基化合物的不对称还原中，氢气压力一般要求在50-100atm范围内，甲醇或乙醇作为溶剂，催化剂的转化数(底物与催化剂的物质的量之比)可达到2000以上，对β-酮酸酯的氢化，产物ee值在98％以上，其他底物的ee值也在92％以上，[RuX2(BINAP)]先在氢气作用下形成单氢钌配合物，才参与到催化循环中，产物的对映选择性在于，羰基在氢离子活化后，负氢在羰基碳的Si-面还是Re-面。

RuCl2(BINAP)(diamine)]催化剂的制备一般分为两步：首先BINAP与[RuCl2(benzene)]2在DMF溶液中配位，然后在加入手性双胺(diamine)得到相应的催化剂，此催化剂是Noyori在1995年发现的一种新型催化剂，它对简单酮化合物的不对称氢化非常有效，它在苯乙酮的氢化中，转化数(底物与催化剂的物质的量之比)可达到2400000，在碱(如叔丁醇钾)存在下，以异丙醇为溶剂，各种芳酮、杂环芳酮、不饱和酮等均可以被高效、高对映选择性地氢化，产物的ee值高达99％，BINAP与手性胺必须构型匹配：BINAP类配体中，磷原子所连苯基上有3,5-二甲基取代时(Xyl-BINAP)，手性诱导效果最佳，手性二胺配体主要是环己二胺(DACH)，1,2-二苯基乙二胺(DPEN)和1,1-二(4-甲氧基苯)-2-异丙基-1,2-乙二胺(DaiPEN)，(R)-Xyl-BINAP与(R)-DaiPEN或者(S)-Xyl-BINAP与(S)-DaiPEN组合的催化剂的效果最佳。

实施例二：

请参阅图2，本发明的另一种实施例：在高压釜中，加入2，2，4，4-四甲基环丁二酮0.8mol，112g，加入甲醇600ml，加入实施例一中的催化剂，盖好盖子，通入氮气，抽真空，再通入氢气，抽真空，再通入氢气，抽真空，氢气压力到10MPa，温度加热到120℃，反应24h，检测原料反应完全，冷却，过滤，加入二氯甲烷500ml，水洗3次，旋干得纯品110g，浓度98.2％ee。

综上所述：本发明提供的一种2，2，4，4-四甲基环丁二酮还原方法，利用Noyori的Ru-Binap体系，将2，2，4，4-四甲基环丁二酮通过转移氢化和氢化还原成2,2,4,4-四甲基-顺-1,3-环丁二醇，避免了2,2,4,4-四甲基-反-1,3-环丁二醇的出现，具有催化效率高，产物纯度高，副产物少等优点。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。