介绍
3-环戊烯甲酸带有刺激性酸味，其分子同时含有环内非共轭双键和羧基官能团，双键可发生加成、氧化、聚合反应，羧基能进行酯化、酰胺化、成盐等转化。它是重要的有机合成与医药中间体，广泛用于合成抗病毒、抗肿瘤及前列腺素类药物的手性环戊烷骨架，在不对称催化合成中常作原料。
图一 3-环戊烯甲酸
合成
由3-环戊烯-1,1-二甲酸二甲酯合成3-环戊烯甲酸的反应，通过碱性水解-酸化脱羧两步法实现，反应条件温和、操作简便且收率高，具体流程如下：
第一步：3-环戊烯-1,1-二甲酸二甲酯的碱性水解
在配有回流冷凝管和磁力搅拌的250 mL圆底烧瓶中，加入10.0 g（50 mmol）3-环戊烯-1,1-二甲酸二甲酯，再加入80 mL 2 mol/L的氢氧化钠水溶液（含NaOH 6.4 g，160 mmol，3.2倍当量）和20 mL无水乙醇（助溶）。开启搅拌，加热至85-90℃回流反应3-4小时，期间用薄层色谱（TLC）监测反应进程（展开剂：石油醚/乙酸乙酯=5:1），直至原料点完全消失。停止加热，自然冷却至室温，将反应液转移至分液漏斗，用50 mL甲基叔丁基醚萃取一次（弃去有机相，除去中性杂质）。水相转移至烧杯中，在冰浴搅拌下缓慢滴加浓盐酸（约15 mL），酸化至pH=1-2，此时溶液会析出大量白色固体（3-环戊烯-1,1-二甲酸）。抽滤收集固体，用少量冰水洗涤2次（每次20 mL），置于真空干燥箱中40℃干燥6小时，得到白色粉末状3-环戊烯-1,1-二甲酸约8.2 g，收率96%。
第二步：3-环戊烯-1,1-二甲酸的热脱羧反应
将干燥后的8.2 g（48 mmol）3-环戊烯-1,1-二甲酸加入到配有蒸馏装置的100 mL圆底烧瓶中，加入2粒沸石。缓慢加热至160-170℃，此时会有大量二氧化碳气体放出，保持该温度反应1.5-2小时，直至不再有气体产生。继续升温至180-190℃，进行减压蒸馏（真空度约15 mmHg），收集108-112℃的馏分，得到无色透明油状液体3-环戊烯甲酸约5.1 g，两步总收率约94%，纯度≥98%（GC检测）。
需要注意的是：水解反应需保证碱过量，确保两个酯基完全水解；酸化时需在冰浴下进行，避免局部过热导致少量脱羧提前发生。脱羧反应无需溶剂，直接加热即可，温度不宜超过180℃，否则会产生双键异构化等副产物。产物3-环戊烯甲酸具有刺激性气味，需在通风橱中操作，密封冷藏保存[1]。
图二 3-环戊烯甲酸的合成
参考文献
[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