丙酮酸甲酯的新合成方法

娄绍霞（天津渤海职业技术学院天津300402）

丙酮酸甲酯的新合成方法

娄绍霞（天津渤海职业技术学院天津300402）

在4-二甲胺基吡啶（DMAP）作为催化剂的条件下，利用丙酮酸CH3C（O）COOH和焦碳酸二甲酯（Moc2O）的反应，以86%的高产率合成了丙酮酸甲酯。并且，该化合物的结构经过核磁共振氢谱（1HNMR）的表征。

丙酮酸甲酯合成表征

0 引言

羧酸的酯化是一类非常重要的反应，它被广泛应用于有机化工中。丙酮酸甲酯是一种重要的有机合成中间体，为淡黄色透明液体，具有刺激性气味，微溶于水，在医药、农药、电子等领域中被广泛应用。[1]目前国内生产厂家有上海太阳神复旦高科技产业有限公司、临海市兴业化工有限公司等。在1994年，Takeda等人[2]用一系列羧酸和焦碳酸二甲酯在4-二甲胺基吡啶作为催化剂的条件下反应，以很高的产率制备了相应的羧酸甲酯，但是他们没有研究α-酮酸（比如丙酮酸）在该反应条件下制备α-酮酸甲酯的情况。为了继续探讨该反应的性质特点，本文研究了丙酮酸和焦碳酸二甲酯在4-二甲胺基吡啶作为催化剂条件下的反应，结果以86%的产率合成了丙酮酸甲酯，该反应操作简单易处理。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

HNMR用Bruker AV 400 MHz NMR谱共振仪测得（以CDCl3为溶剂，TMS为内标）。所用试剂均为国产化学纯和分析纯，其中只有丙酮酸为化学纯试剂，含量为98.5%以上。四氢呋喃经过除水重蒸处理。

1.2 丙酮酸叔丁酯的合成

在装有搅拌磁子和干燥管的250m L三口瓶中，加入4.467 g（50mmol）丙酮酸、9.66 g（70mmol）焦碳酸二甲酯和50m L干燥的四氢呋喃，然后再加入0.61 g（5mmol）4-二甲胺基吡啶，在室温下反应1 h后，旋转蒸发除去四氢呋喃，得到的粗品蒸馏，收集沸点在136～140℃之间的馏份，得油状物4.382 g，收率86%。HNMR（400MHz，CDCl3）δ:3.88（s，3H），2.48（s，3H）。

2 结果与讨论

在室温下，利用4-二甲胺基吡啶作为催化剂，通过丙酮酸和焦碳酸二甲酯的反应，以86%的产率制备得到了丙酮酸甲酯。该反应的机理比较简单，首先生成丙酮酸的酸酐，然后酸酐和甲醇反应得到最终产物。

对于丙酮酸甲酯的合成研究，最早的文献报道是在1872年，Oppenheim[3]等人利用丙酮酸银和碘甲烷反应来制备丙酮酸甲酯，但是该反应所用的原料昂贵，显然不能用于工业化生产。在1944年，Weissberger等人[4]将一定量的丙酮酸和甲醇混合，加入苯和对甲基苯磺酸一起加热至回流，最后蒸馏得到产品丙酮酸甲酯，收率为65%～71%。到1948年Clinton等人[5]对上面的反应条件略作调整，改用浓硫酸和二氯乙烷来制备丙酮酸甲酯，收率为73%。直到2007年，丘方利[6]以丙酮酸和甲醇为原料，四氯化碳作为带水剂，在催化剂水合硫酸铁存在下合成丙酮酸甲酯，收率达到73.9%，实验过程操作简单，原料易得，适合工业化大生产。但是，以上这几个反应中所用的溶剂，按照2010年版的《中国药典》定义都是一类溶剂，合成得到的产品不能作为药用原料。最近，陆平波等人通过乳酸甲酯氧化法[7]来合成丙酮酸甲酯，在光照条件下，用液溴和双氧水作为催化剂来氧化乳酸甲酯，经过减压蒸馏得到产品丙酮酸甲酯，收率为48%。该合成方法与传统方法比具有操作简便，分离容易等优点，但是需要用光照，收率也太低，并且“三废”难以处理，所以不适于工业化生产。国外还有一些人报道，可以通过别的方法合成丙酮酸甲酯，比如，1999年Kayser等人报道[8]通过向丙酮酸和甲醇的混合液中滴加SOCl2来制备丙酮酸甲酯；Rodriguez等人[9]在丙酮酸和甲醇的混合液中加入三甲基氯硅烷来合成丙酮酸甲酯，这些反应过程中都会生成酰氯作为催化剂，不可避免产生刺激性气味，并且严重腐蚀反应设备，所以把这些合成条件应用于工业化生产有较大困难。

3 结束语

综上所述可以发现，就制备丙酮酸甲酯来说，本文所述的合成方法比文献报道的所有方法都有优势，产率高，而且该合成方法操作简单，反应原料容易得到，并且反应过程中不需要使用一类溶剂，因此得到的产品可以作为药用原料。■

[1]姜胜斌，廖桂英，袁华，等．丙酮酸系列产品的合成与应用[J]．化工时刊，2000（11）：14-16.

[2]Takeda K，Akiyama A.Dicarbonates:covenient 4-dimethylam inopyridine catalyzed esterification reagents[J].Synthesis，1994（10）：1063-1066.

[3]Oppenheim.Ein Aether der Brenztraubensure[J].Chem ische Berichte,1872，5（2）：1051-1052.

[4]W eissberger A，Kibler C.J.M ethyl pryuvate[J].Organic Syntheses，1994（24）：72-75.

[5]Clinton R.O.,Laskow ski S.C.The Preparation of Methyl Esters[J].Journal of the American Chem ical Society，1948，70（9）：3135-3136.

[6]丘方利.丙酮酸甲酯的合成[J].化学工程师，2007（2）：48-50.

[7]陆平波，莫芬珠．丙酮酸酯的合成[J]．化工时刊，2002（4）：48-49．

[8]Kayser M.M.,M ihovilovic M.D.etal.Baker’s Yeast-M ediated Reductions ofα-Keto Esters and anα-Keto-β-Lactam.Two Routes to the Paclitaxel Side Chain[J].Journal of organic chem sitry，1999，64（18）：6603-6608.

[9]Rodriguez A,Nomen M.Selective Method for the Preparation of A liphatic M ethyl Esters in the Presence of A romatic Carboxylic Acids[J].Tetrahedron Letters1998（39）：8563-8566.

2011-01-04