引言：
3-吗啉酮（morpholin-3-one）是一种有机化合物，广泛用于化学合成和药物开发领域。它的独特结构使其在多种化学反应中表现出重要的催化和中间体功能。
简介：3-吗啉酮是什么？
利伐沙班(Rivaroxaban)，化学名为5-氯-氮-((5S)-2-氧-3-[-4-(3-氧-4-吗啉基)苯基]-1,3-唑烷-5-基-2-噻吩-羧酰胺，商品名为拜瑞妥(Xarelto)，是由德国拜耳公司和美国强生公司联合研发的一种新型的口服抗凝血Xa因子药物，2008年首先在加拿大上市，主要用于预防和治疗各种血栓栓塞性疾病，如预防成人患者择期髋关节或膝关节置换术后的肺动脉栓塞(PE)和深静脉血栓(DVT)的形成，是目前最有前景的抗血栓药物之一。
3-吗啉酮是生产多种药物(例如Bayer公司的抗凝血剂利伐沙班，Rivaroxaban)、新型高分子材料(例如聚酯酰胺)和多种精细化学品的重要中间体，它被广泛用于有机合成、高分子材料和制药工业领域。
1. 3-吗啉酮化学式结构解析
3-吗啉酮化学式为：C4H7NO2。3-吗啉酮是一种含六元杂环的化合物，其中氮原子和氧原子交替排列，形成独特的环状结构。这种结构赋予了3-吗啉酮特殊的化学性质和反应活性。
1.1分子结构特征主要体现在以下几点：
（1）吗啉环
3-吗啉酮的核心结构是一个杂环，由4个碳原子、1个氮原子和1个氧原子组成。氮原子上的氢原子使其具有仲胺的性质，而氧原子与碳原子形成的醚键则增加了分子的极性。
（2）甲酰基
氮原子连接着一个甲酰基（-CHO），这个官能团是分子中重要的反应位点，可以参与多种化学反应，如缩合反应、还原反应等。
1.2 结构特点对性质的影响
（1）配位能力
3-吗啉酮中存在氮原子和氧原子，可以作为配位原子与金属离子形成配位化合物。Owczarek等人的研究表明，吗啉结构在形成高度极化的金属络合物中起着关键作用。
（2）反应活性
由于仲胺和甲酰基的存在，3-吗啉酮可以参与多种有机合成反应，如酰化反应、烷基化反应等。
2. 性质和特征
外观与性状：无色液体，具有轻微的胺类气味
分子式：C4H7NO2
分子量：101.10 g/mol
密度：1.122g/cm3
沸点：313oC at 760mmHg
熔点：104-106℃
闪点：143.1℃
折射率：1.435
蒸汽压：0.000512mmHg at 25℃
溶解度：溶于水、乙醇和许多其他有机溶剂
稳定性：在正常储存条件下稳定。在酸性或碱性条件下能水解。
储存条件：惰性气体，室温
3. 合成
彭春勇等人报道了一种制备3-吗啉酮的方法，包括以下步骤：
（1）制备Cbz保护乙醇胺
向100L反应釜中加入5kg乙醇胺、17kg氯甲酸苄酯、50L二氯甲烷和10kg三乙胺，室温下搅拌反应6h，TLC(甲醇：二氯甲烷＝1:9，碘熏显色)检测乙醇胺反应完全后，停止反应，用50L×2次水洗涤反应液，水层弃去，有机层浓缩干，得15.23kg无色油状液体，收率95.3％。
（2）制备对接物III
向200L反应釜中加入上述步骤1制备得到的15.23kg油状物和152L二氯甲烷，搅拌溶清后加入7.8kg粉末状氢氧化钠和4.76kg四丁基溴化铵，室温下搅拌反应2.5h后，开始滴加15.2kg溴乙酸叔丁酯，控制内温不超过30℃，滴加完毕后，继续室温反应4～6小时，TLC(甲醇：二氯甲烷＝1:9，碘熏显色)显示Cbz保护乙醇胺反应完全，反应液用4M HCl溶液调pH到7，分液，有机层依次用50L×2次水洗涤和50L饱和食盐水洗涤，有机层浓缩干，得无色油状液体21.5kg，收率89.1％。
（3）制备脱保护物II
向200L加压釜中加入上述步骤2中制备得到的21.50kg油状物和103L甲醇，搅拌溶清后加入215g钯碳，盖上釜盖，氢气置换3次后，通入氢气，使釜内压力在10bar左右，室温反应过夜，TLC(甲醇：二氯甲烷＝1:9，碘熏显色)显示对接物III反应完全，撤去氢气，停止反应，反应液抽滤，滤液浓缩干，得无色油状物11.56kg，收率94.8％。
（4）制备3-吗啉酮I
向100L反应釜中加入上述步骤3中制备得到的11.56kg无色油状物II、57.8L甲苯和1.5kg三氟乙酸，升温至回流反应3h，TLC(甲醇：二氯甲烷＝1:9，碘熏显色)显示脱保护物II反应完全，撤去加热，冷却到室温后，反应液用30L×2次饱和碳酸氢钠溶液洗涤，分液后，有机层再依次用30L水洗和30L饱和食盐水洗涤，洗涤后的有机层蒸干，得类白色粉末状固体，将该类白色粉末状固体用20L甲基叔丁基醚重结晶，烘干后得白色针状结晶6.12kg，收率91.8％。波谱分析证实为3-吗啉酮I。
参考：
[1] 浙江京新药业股份有限公司. 一种制备3-吗啉酮的方法. 2019-03-05.
[2] 上海科利生物医药有限公司. 一种3-吗啉酮的制备方法. 2018-09-28.
[3]https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/morpholin-3-one
[4]Owczarek M, Szklarz P, Jakubas R, et al. [NH 2 (C 2 H 4) 2 O] MX 5: a new family of morpholinium nonlinear optical materials among halogenoantimonate (iii) and halogenobismuthate (iii) compounds. Structural characterization, dielectric and piezoelectric properties[J]. Dalton Transactions, 2012, 41(24): 7285-7294.
1
