72479-05-1/(S)-5-溴甲基-2-吡咯烷酮的制備

背景及概述

(S)-5-溴甲基-2-吡咯烷酮英文名稱：(S)-5-(Bromomethyl)-2-pyrrolidinone，CAS號：72479-05-1，分子式：C5H8BrNO，分子量：178.027，密度：1.541g/cm3，沸點：336.1ºC at 760 mmHg。是常見的醫藥化工中間體。

制備

以(S)-5-甲基-2-吡咯烷酮為起始物料，經溴代反應制備得到(S)-5-溴甲基-2-吡咯烷酮[1]。合成反應式如下：

圖1 (S)-5-溴甲基-2-吡咯烷酮合成反應式

方法一、

取(S)-5-甲基-2-吡咯烷酮加入反應釜中，開啟照射光源，在光照條件下滴加純溴，做好反應溫度、反應速率等指標的控制，經由光溴化反應生成(S)-5-溴甲基-2-吡咯烷酮，依次經由結晶、過濾、離心、干燥處理后，生成最終目標產物(S)-5-溴甲基-2-吡咯烷酮。

方法二、

以(S)-5-甲基-2-吡咯烷酮為原料，NBS為溴代試劑，BPO 為引發劑，在四氯化碳溶液中發生自由基溴代反應得到(S)-5-溴甲基-2-吡咯烷酮。將(S)-5-甲基-2-吡咯烷酮、30mL 四氯化碳、N-溴代丁二酰亞胺和過氧苯甲酰加入反應體系，在 60℃下反應 7h，通過 TLC 監測反應，反應結束后，減壓蒸除溶劑，得到的粗品用柱層析純化（V 石油醚 ∶V 乙酸乙酯 =10∶1）得到淡黃色固體 1.20g。

結果與討論

NBS 用量對反應的影響

在自由基溴代反應中，(S)-5-甲基-2-吡咯烷酮為原料，NBS作為溴代試劑制備(S)-5-溴甲基-2-吡咯烷酮，反應中 NBS用量，即 n NBS ∶n (S)-5-甲基-2-吡咯烷酮 對產物的收率具有重要的影響，當 n NBS ∶n (S)-5-甲基-2-吡咯烷酮 =1.0∶1時，產物收率為 40.2% ，增加 NBS用量，收率升高，當 n NBS ∶n (S)-5-甲基-2-吡咯烷酮 =1.2∶1時，產物收率最高達到 61.4 % 。所以，確定 NBS的適宜用量為 n NBS ∶n(S)-5-甲基-2-吡咯烷酮 =1.2∶1。

溶劑對反應的影響

考察 4種有機溶劑，包括四氫呋喃（THF）、二氯甲烷（DCM）、乙腈（ACN）和四氯化碳（CCl 4 ）。該溴代反應在 THF 和 DCM 中收率較低，而在 ACN 和 CCl 4 中反應，收率明顯高于前兩者，其中在四氯化碳中收率最高，達到 61.4% 。所以確定適宜反應溶劑為四氯化碳。

反應溫度和時間對反應的影響

反應溫度和時間均對速率具有重要影響，固定反應時間為 7h時，隨著溫度的升高，收率明顯提高，當溫度達到 60℃時，收率達到最高為 61.4% ，而繼續升高溫度回流時，收率略有降低。所以確定適宜反應溫度為 60℃。然后在 60℃的條件下研究反應時間，發現當反應時間為 7h時，收率最高。所以確定適宜的反應時間為 7h。

參考文獻

[1] WO2012/21712 A1, 2012