介紹
3-環(huán)戊烯甲酸帶有刺激性酸味，其分子同時(shí)含有環(huán)內(nèi)非共軛雙鍵和羧基官能團(tuán)，雙鍵可發(fā)生加成、氧化、聚合反應(yīng)，羧基能進(jìn)行酯化、酰胺化、成鹽等轉(zhuǎn)化。它是重要的有機(jī)合成與醫(yī)藥中間體，廣泛用于合成抗病毒、抗腫瘤及前列腺素類藥物的手性環(huán)戊烷骨架，在不對(duì)稱催化合成中常作原料。
圖一 3-環(huán)戊烯甲酸
合成
由3-環(huán)戊烯-1,1-二甲酸二甲酯合成3-環(huán)戊烯甲酸的反應(yīng)，通過堿性水解-酸化脫羧兩步法實(shí)現(xiàn)，反應(yīng)條件溫和、操作簡(jiǎn)便且收率高，具體流程如下：
第一步：3-環(huán)戊烯-1,1-二甲酸二甲酯的堿性水解
在配有回流冷凝管和磁力攪拌的250 mL圓底燒瓶中，加入10.0 g（50 mmol）3-環(huán)戊烯-1,1-二甲酸二甲酯，再加入80 mL 2 mol/L的氫氧化鈉水溶液（含NaOH 6.4 g，160 mmol，3.2倍當(dāng)量）和20 mL無水乙醇（助溶）。開啟攪拌，加熱至85-90℃回流反應(yīng)3-4小時(shí)，期間用薄層色譜（TLC）監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程（展開劑：石油醚/乙酸乙酯=5:1），直至原料點(diǎn)完全消失。停止加熱，自然冷卻至室溫，將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至分液漏斗，用50 mL甲基叔丁基醚萃取一次（棄去有機(jī)相，除去中性雜質(zhì)）。水相轉(zhuǎn)移至燒杯中，在冰浴攪拌下緩慢滴加濃鹽酸（約15 mL），酸化至pH=1-2，此時(shí)溶液會(huì)析出大量白色固體（3-環(huán)戊烯-1,1-二甲酸）。抽濾收集固體，用少量冰水洗滌2次（每次20 mL），置于真空干燥箱中40℃干燥6小時(shí)，得到白色粉末狀3-環(huán)戊烯-1,1-二甲酸約8.2 g，收率96%。
第二步：3-環(huán)戊烯-1,1-二甲酸的熱脫羧反應(yīng)
將干燥后的8.2 g（48 mmol）3-環(huán)戊烯-1,1-二甲酸加入到配有蒸餾裝置的100 mL圓底燒瓶中，加入2粒沸石。緩慢加熱至160-170℃，此時(shí)會(huì)有大量二氧化碳?xì)怏w放出，保持該溫度反應(yīng)1.5-2小時(shí)，直至不再有氣體產(chǎn)生。繼續(xù)升溫至180-190℃，進(jìn)行減壓蒸餾（真空度約15 mmHg），收集108-112℃的餾分，得到無色透明油狀液體3-環(huán)戊烯甲酸約5.1 g，兩步總收率約94%，純度≥98%（GC檢測(cè)）。
需要注意的是：水解反應(yīng)需保證堿過量，確保兩個(gè)酯基完全水解；酸化時(shí)需在冰浴下進(jìn)行，避免局部過熱導(dǎo)致少量脫羧提前發(fā)生。脫羧反應(yīng)無需溶劑，直接加熱即可，溫度不宜超過180℃，否則會(huì)產(chǎn)生雙鍵異構(gòu)化等副產(chǎn)物。產(chǎn)物3-環(huán)戊烯甲酸具有刺激性氣味，需在通風(fēng)櫥中操作，密封冷藏保存[1]。
圖二 3-環(huán)戊烯甲酸的合成
參考文獻(xiàn)
[1]L. G H ,Di Z Y ,M. S S , et al.Enantioselective desymmetrization via carbonyl-directed catalytic asymmetric hydroboration[J].ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY,2014,247