38289-29-1 / 反式-4-戊基環己烷甲酸的制備

背景及概述

反式-4-戊基環己烷甲酸，又稱反式對正戊基環己基甲酸，英文名稱trans-4-Pentylcyclohexanecarboxylic acid，CAS登記號38289-29-1，分子式C12H22O2，分子量198.302。密度：0.963g/cm3，沸點：304.6ºC at 760 mmHg，熔點：51-53 °C(lit.)。本品為白色細結晶粉末。是常見的醫藥化工中間體。

制備

4-戊烷基苯甲酸甲酯為起始物料，經堿性水解制得4-戊烷基苯甲酸，再經芳香環的氫化反應制備及結晶分離制得純度高的反式-4-戊基環己烷甲酸[1]。

在芳香環的氫化反應中含釕催化劑的性能比鉑或鈀碳催化系統有效。近年來，我們開發和應用高效釕鎳-碳催化劑，RNC-5 (5% Ru - Ni/C, Ru_Ni=9:1)。該催化系統可高校合成，幾種不同的立體異構體，得到含量高的反式4-烷基環己基羧酸衍生物[1]。反式-4-戊基環己烷甲酸的合成路線圖見下圖。

圖1 反式-4-戊基環己烷甲酸的合成路線圖

操作步驟：

250 ml圓底燒瓶中加入4-戊烷基-苯甲酸甲酯6.18 mmol，再加入適量無水乙醇，取氫氧化鈉1.38 g（34.6 mmol）用15 ml 水溶解配成溶液后加入上述燒瓶中，加熱回流24小時后，將反應體系冷卻至室溫，用稀鹽酸調pH=2后，加入50 ml蒸餾水，有大量固體析出，將固體抽濾，并用少量蒸餾水多次洗滌后，干燥，即得4-戊烷基-苯甲酸化合物。

在RNC-5(5% Ru–Ni/C, Ru_Ni=9:1)催化劑存在下，4-戊烷基-苯甲酸衍生物在10%的NaOH水溶液中，發生氫化反應。生成4-戊烷基-環己基羧酸，其反式和順式異構體的混合物以大約2:3的比例形成。 觀察到的立體異構體比例可能是由于反應混合物的非平衡狀態。然而，熱力學計算表明，在513-573K的平衡狀態下，反式和順式異構體的比例等于3:1。為了達到平衡狀態，增加混合物中反式異構體的含量，去除催化劑，將反應混合物保持在260-280℃和3.0-4.0MPa的壓力，保持2h。從消旋體中通過結晶分離出反式異構體。分離反式異構體后，剩余的混合物進行重復異構化。4-戊烷基-環己基羧酸經過3-4次異構化結晶，得到單個反式異構體的產率高達90%。

參考文獻

[1] Alexey A. Bazurin, Improved synthesis of trans-4-alkylcyclohexane carboxylic acids,[J]Tetrahedron Letters 45 (2004) 6669–6672