一种α-氧代-2-呋喃乙酸的制备方法
阅读说明：本技术 一种α-氧代-2-呋喃乙酸的制备方法 (Preparation method of alpha-oxo-2-furanacetic acid ) 是由 李家全 王辉 孟宪强 杨兆钰 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明属于有机化合物制备领域,具体地,涉及一种α-氧代-2-呋喃乙酸的制备方法,所述方法包括以下步骤：1)制备乙二酸与有机碱溶液,并控温至5～10℃,随后向所述乙二酸与有机碱溶液中滴加碳酸三氯甲基酯溶液,并保温2～4h,待固体完全溶解,得到第一溶液；2)制备呋喃与路易斯酸溶液,并控温至20～25℃,随后向所述呋喃与路易斯酸溶液中滴加所述第一溶液,并保温1～2h,得到第二溶液；以及3)0～10℃猝灭所述第二溶液,得到α-氧代-2-呋喃乙酸。使用本发明的制备方法,不产生氮氧化物和复合盐,处理难度小,环境危害小,同时整个反应所需温度较低,能耗小,反应步骤简单,耗时短。(The invention belongs to the field of organic compound preparation, and particularly relates to a preparation method of alpha-oxo-2-furanacetic acid, which comprises the following steps: 1) preparing oxalic acid and an organic alkali solution, controlling the temperature to be 5-10 ℃, then dropwise adding a trichloromethyl carbonate solution into the oxalic acid and the organic alkali solution, preserving the temperature for 2-4 hours, and obtaining a first solution after the solid is completely dissolved; 2) preparing a furan and Lewis acid solution, controlling the temperature to be 20-25 ℃, then dropwise adding the first solution into the furan and Lewis acid solution, and preserving the temperature for 1-2 hours to obtain a second solution; and 3) quenching the second solution at 0-10 ℃ to obtain the alpha-oxo-2-furanacetic acid. The preparation method of the invention does not produce nitrogen oxides and compound salts, has small treatment difficulty and small environmental hazard, and simultaneously has lower temperature required by the whole reaction, small energy consumption, simple reaction steps and short consumed time.)
技术领域
本发明属于有机化合物制备领域，具体地，涉及一种α-氧代-2-呋喃乙酸的制备方法。
背景技术
头孢呋辛是由英国葛兰素公司研发的二代头孢类抗生素，其具有光谱抗菌作用，肾脏毒性低，并且对多个革兰氏阴性阳性菌具有效果，因此，被广泛的用于对抗敏感菌引起的各类感染，其抗菌机制主要是与细菌表面的青霉素结合蛋白结合，抑制细胞分裂和生长，最后使细菌溶解并死亡。
合成头孢呋辛的路线有很多条，其中，最主要的是通过呋喃铵盐作为中间体而制备得到的，而呋喃铵盐又是通过α-氧代-2-呋喃乙酸作为中间体制备得到的。α-氧代-2-呋喃乙酸是的分子式为C6H4O4，分子量为140.09。而目前，α-氧代-2-呋喃乙酸基本是通过采用乙酰呋喃与亚硝酸钠反应而制备得到的，其反应温度高，耗时长，产生大量的氮氧化物，同时还会产生成分复杂的复合盐，处理难度大，对环境危害大。
因此，本领域需求一种制备α-氧代-2-呋喃乙酸的方法，其不产生氮氧化物和成分复杂的复合盐，处理难度小，对环境危害小，同时整个反应所需温度较低，能耗小，耗时短。
发明内容
发明人通过大量研究发现，采用呋喃为原料，乙二酸生成的草酰氯为酰化试剂，可以得到双酮化物，然后经过水解得到α-氧代-2-呋喃乙酸。据此，提出了本发明。
具体地，本发明提供了一种α-氧代-2-呋喃乙酸的制备方法，包括以下步骤：
1)制备乙二酸与有机碱溶液，并控温至5～10℃，随后向所述乙二酸与有机碱溶液中滴加碳酸三氯甲基酯溶液，并保温2～4h，待固体完全溶解，得到第一溶液；
2)制备呋喃与路易斯酸溶液，并控温至20～25℃，随后向所述呋喃与路易斯酸溶液中滴加所述第一溶液，并保温1～2h，得到第二溶液；以及
3)0～10℃猝灭所述第二溶液，得到α-氧代-2-呋喃乙酸。
在本发明所述的方法中，发生的化学反应如下所示：
在一些具体的实施方案中，步骤1)中的乙二酸与有机碱溶液，碳酸三氯甲基酯溶液(三光气)的溶剂为卤代烃。
进一步地，所述卤代烃可以包括但不限于二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷，四氯化碳等。
在一些具体的实施方案中，所述卤代烃为二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷中的任意一种。
在一些具体的实施方案中，所述有机碱为吡啶、哌啶、2-甲基吡啶中的任意一种。
在一些具体的实施方案中，步骤1)中，有机碱与乙二酸的摩尔比为0.01:1～0.05:1，且乙二酸与碳酸三氯甲基酯的摩尔比为1:1/3～1:0.4。
在一些具体的实施方案中，步骤1)的乙二酸与有机碱溶液中，乙二酸与有机碱，和卤代烃重量比为0.8:1～0.9:1。
在一些具体的实施方案中，步骤1)的碳酸三氯甲基酯溶液中，碳酸三氯甲基酯，和卤代烃的重量比为0.3:1～0.6:1。
在一些具体的实施方案中，步骤2)中的呋喃与路易斯酸溶液的溶剂为卤代烃。
进一步地，所述卤代烃可以包括但不限于二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷，四氯化碳等。
在一些具体的实施方案中，所述卤代烃为二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷中的任意一种。
在一些具体的实施方案中，所述路易斯酸为能够接受外来电子对的试剂。在一个优选的实施方案中，所述路易斯酸为三氟化硼乙腈。
在一些具体的实施方案中，步骤2)的呋喃与路易斯酸溶液中，呋喃与三氟化硼乙腈的摩尔比为1:0.05～1:0.1。
在一些具体的实施方案中，步骤2)的呋喃与路易斯酸溶液中，呋喃与卤代烃的质量比为1:1.2～1:1.5。
在一些具体的实施方案中，步骤2)中的呋喃与步骤1)中的乙二酸的摩尔比为1:1.01～1:1.05。
在一些具体的实施方案中，步骤3)中的猝灭是指用试剂终止化学反应。
在一个具体的实施方案中，步骤3)中的猝灭是指用水终止化学反应。
在一个更具体的实施方案中，步骤3)中将步骤2)获得的第二溶液滴加到水中淬灭，1～3h滴加完毕，随后静置分层，得到α-氧代-2-呋喃乙酸。
在一个具体的实施方案中，步骤3)中的水与步骤1)中的乙二酸的重量比为3.1:1～3.5:1。
使用本发明的制备方法，不产生氮氧化物和成分复杂的复合盐，处理难度小，对环境危害小，同时整个反应所需温度较低，最高为25℃，能耗小，整个反应步骤简单，耗时短。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
实施例1
(1)制备乙二酸与有机碱溶液：将90g乙二酸、1.58g吡啶加入105g二氯甲烷中搅拌形成悬浊液。控温5～10℃滴加碳酸三氯甲基酯的二氯甲烷溶液(其中碳酸三氯甲基酯99.5g，180g二氯甲烷)，1.5h滴加完毕，保温2h，固体完全溶解，得到第一溶液；
(2)将第一溶液滴加到67.36g呋喃、5.53g三氟化硼乙腈的二氯甲烷溶液中，其中二氯甲烷80.9g，控温20～25℃，2.5h滴加完毕，保温1.5h，得到第二溶液；
(3)控温0～10℃，将第二溶液滴加到300g水中淬灭，2h滴加完毕，静置分层，得α-氧代-2-呋喃乙酸水溶液；
产品检测结果：
外观：浅黄色溶液；
鉴别(HPLC)：95.9％；
外标法测得α-氧代-2-呋喃乙酸为128.7g。
对所得产物进行核磁氢谱测定，得到谱图数据如下：
1H NMR(600MHz,CDCl3,δppm):11.03(s,1H),8.65(m,1H),8.03-8.05(m,1H)，7.89-7.92(m,1H)。
实施例2
(1)制备乙二酸与有机碱溶液：将90g乙二酸、1.70g哌啶加入115g 1，2二氯乙烷中搅拌形成悬浊液。控温5～10℃滴加碳酸三氯甲基酯的1，2-二氯乙烷溶液(其中碳酸三氯甲基酯100g，180g1，2-二氯乙烷)，1.7h滴加完毕，保温2h，固体完全溶解，得到第一溶液；
(2)将第一溶液滴加到68.5g呋喃、5.72g三氟化硼乙腈的1，2-二氯乙烷溶液中，其中1,2-二氯乙烷82g，控温20～25℃，2.5h滴加完毕，保温1.5h，得到第二溶液；
(3)控温0～10℃，将第二溶液滴加到310g水中淬灭，2.5h滴加完毕，静置分层，得α-氧代-2-呋喃乙酸水溶液；
产品检测结果：
外观：浅黄色溶液；
鉴别(HPLC)：96.2％；
外标法测得α-氧代-2-呋喃乙酸为130.5g。
实施例3
(1)制备乙二酸与有机碱溶液：将90g乙二酸、2.1g 2-甲基吡啶加入110g三氯甲烷中搅拌形成悬浊液。控温5～10℃滴加碳酸三氯甲基酯的三氯甲烷溶液(其中碳酸三氯甲基酯100g，177g三氯甲烷)，2h滴加完毕，保温2h，固体完全溶解，得到第一溶液；
(2)将第一溶液滴加到68.2g呋喃、5.80g三氟化硼乙腈的三氯甲烷溶液中，其中三氯甲烷80g，控温20～25℃，2.5h滴加完毕，保温1.5h，得到第二溶液；
(3)控温0～10℃，将第二溶液滴加到300g水中淬灭，2h滴加完毕，静置分层，得α-氧代-2-呋喃乙酸水溶液；
产品检测结果：
外观：浅黄色溶液；
鉴别(HPLC)：95.2％；
外标法测得α-氧代-2-呋喃乙酸为127.9g。
结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。