介紹
2,3,5-三羧基環(huán)戊烷乙酸又被稱(chēng)為2,3,5-三羧基環(huán)戊基乙酸，它是一種環(huán)戊烷母核取代的多羧基脂肪族有機(jī)酸，分子結(jié)構(gòu)中帶有三個(gè)羧基與一個(gè)乙酸側(cè)基共四個(gè)羧基官能團(tuán)，具有強(qiáng)極性與高反應(yīng)活性。其是高端脂環(huán)族聚酰亞胺材料的關(guān)鍵合成前體，經(jīng)與乙酸酐脫水環(huán)化可制備3-甲基-1,2,4-環(huán)戊烷三甲酸-1,4:2,3-二酸酐，同時(shí)也可作為環(huán)氧樹(shù)脂固化劑、水性涂料助劑、金屬螯合劑的中間體。
圖一 2,3,5-三羧基環(huán)戊烷乙酸
合成
將 1000g 雙環(huán)戊二烯加入 20000mL 四氫呋喃與 20000mL 水的混合體系中，攪拌均勻后，依次加入 7000g 高碘酸鈉、2g 四氧化鋨，室溫下攪拌反應(yīng) 20 小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液倒入 200000mL 水中，過(guò)濾收集析出的固體。向上述所得固體中加入 10000mL 丙醇、10000mL 水與 1000mL 50% 過(guò)氧化氫溶液，緩慢升溫至回流狀態(tài)，保溫反應(yīng)3小時(shí)；隨后補(bǔ)加500mL 50% 過(guò)氧化氫溶液，繼續(xù)反應(yīng) 2 小時(shí)；再次補(bǔ)加 500mL 50% 過(guò)氧化氫溶液，持續(xù)反應(yīng) 20 小時(shí)。反應(yīng)完成后，將反應(yīng)液減壓濃縮，最終得到 1450g 淡黃色粘稠液體，即為目標(biāo)產(chǎn)物 2,3,5 - 三甲酸環(huán)戊基乙酸[1]。
圖二 2,3,5-三羧基環(huán)戊烷乙酸的合成
將132.20 g（1.00 mol）雙環(huán)戊二烯、600.00 g甲醇溶劑、150.00 g蒸餾水通入鼓泡反應(yīng)器，低溫條件下從反應(yīng)器底部持續(xù)通入臭氧氣體，反應(yīng)溫度控制在-10℃；反應(yīng)4 h后，經(jīng)氣相檢測(cè)確認(rèn)原料完全反應(yīng)，所得粗品不經(jīng)處理直接用于下一步反應(yīng)。將上一步的反應(yīng)液轉(zhuǎn)入帶分餾裝置的反應(yīng)器中，分批加入250.00 g（2.20 mol）質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的過(guò)氧化氫溶液，反應(yīng)溫度控制在60℃；反應(yīng)過(guò)程中通過(guò)減壓蒸餾回收400.00 g混合溶劑，8 h后反應(yīng)結(jié)束，經(jīng)減壓蒸餾得到244.60 g無(wú)色透明粘稠液體，收率94.10%，產(chǎn)物為2,3,5-三羧基環(huán)戊烷乙酸[2]。
圖三 2,3,5-三羧基環(huán)戊烷乙酸的合成2
參考文獻(xiàn)
[1]Current Patent Assignee: SHENZHEN DALTON ELECTRONIC MATERIALS - CN104193612, 2016, B
[2]青島科技大學(xué).一種3-羧甲基-1,2,4-環(huán)戊烷三羧酸-1,4:2,3-二酐的制備方法:201910057526.6[P].2019-03-22.