环丁醇的合成和开环化反应

背景技术

环丁醇，英文名称：Cyclobutanol，CAS号：2919-23-5，分子式：C4H8O，分子量：72.11，熔点：262-263°C，沸点：123°C/733mmHg(lit.)，密度：0.921g/mLat25°C(lit.)，折射率：n20/D1.435(lit.)，闪点：70°F，储存条件：Sealed in dry,2-8°C，溶解度：部分溶于水，酸度系数(pKa)：15.31±0.20(Predicted)，是透明无色液体。环丁醇中羟基有两种取向，即赤道方向或轴向方向，增加了一个新的自由度，从而能够形成四种分子构象，即赤道—反式（Eq-t,equatorial-trans）、赤道—间扭式（Eq-g,equatorial-gauche）、轴向-反式（Ax-t,axial-trans）和轴向-间扭式（Ax-t,axial-transChemicalbook－gauche）。近年来环丁醇作为合成前体，成功应用于γ位取代脂肪酮的区域选择性的合成。其中C-C键断裂主要通过，过渡金属醇盐的β-碳消除反应，以及自由基参与氧化开环反应两种方式进行。与常规方法相比，环丁醇原料通过格氏反应制备，来源廉价易得；其次，通过与不同的偶联试剂反应，可以实现γ位取代脂肪酮的多样性合成。

合成方法

第一步，500ml口瓶中，氮气保护，先加入40mlTHF和镁粉12g（0.5mol），加入少量碘和一定量的1,3‑二溴丙烷，升温引发；引发后，滴加1,3‑二溴丙烷50.5g(0.25mol)和160mlTHF混合液，滴完80℃反应1h，降温。

第二步，将上述格氏试剂在氮气保护下降温至0‑5℃，滴加甲酸甲酯15g(0.25mol)，滴完保持1h，水解，酸化，干燥，加压蒸出溶剂得到环丁醇11.2g，收率62.3%、含量99.2%^[1]。

开环反应

环丁醇开环官能化反应是制备γ位取代脂肪酮的重要策略之一。通过区域选择性的C-C键断裂和新化学键(例如:C-C、C-N、C-O、C-F键等)的构建，环丁醇开环反应可以高效地在羰基的γ位引入各种各样的取代基团。环丁醇的开环反应途径主要分为两种:1、通过过渡金属钯和铑催化的β-碳消除反应开环；2、自由基历程的环丁醇单电子氧化开环^[2]。

参考文献

[1]中昊(大连)化工研究设计院有限公司. 环丁醇的合成新路线:CN202310714819.3[P]. 2023-10-31. 

[2]晏宏,朱晨. 环丁醇开环官能化反应:通过C—C键断裂区域选择性构建γ位取代脂肪酮的新策略[J]. 化学进展,2016,01:1-8.