双环[3.2.1]辛烷-2,4-二酮是合成新型除草剂3-[2-氯-4-(甲基磺酰基)苯甲酰基]双环[3.2.1]辛烷-2,4-二酮的关键中间体,国内外需求大。目前,国内还没有完全掌握其关键生产技术,造成技术经济水平低,改进合成工艺十分迫切。文献报道的工艺路线主要是以五氯环丙烷和环戊二烯为初始原料,经过4-7步反应,最后通过柱层析分离获得纯品,总收率为45%。其中,所用原料五氯环丙烷价格昂贵、毒性大,且最终产品需柱层析分离,生产成本高、效率低,不适合工业化生产。所以,探索出一条经济、环保、高效的生产双环[3.2.1]辛烷-2,4-二酮的工艺十分重要。本文以石油化工产物乙烯和环戊二烯经Diels-Alder加成获得的降冰片烯为起始原料,依次经水合生成2-降莰烷醇,氧化生成2-降莰烷酮,Mannich反应及脱仲胺反应生成3-亚甲基-2降莰烷酮,Baeyer-Villiger反应及甲醇的亲核反应生成3-乙酰基环戊烷羧酸甲酯,最终缩合生成双环[3.2.1]辛烷-2,4-二酮,总收率达53.9%。研究了硫酸催化降冰片烯水合的工艺,通过引入升华抑制剂,解决了反应过程中原料易升华的难题。在优化工艺条件下产物2-降莰烷醇的收率达94.5%,远高于文献报道40～50%的收率。将后处理后的萃余相(硫酸溶液)补加原料的1倍摩尔量水后,实现了硫酸的循环利用。开发了以4-OH-TEMPO为催化剂,CuCl和TBN为助催化剂,氧气氧化2-降莰烷醇的新工艺,并且实现了催化剂的回收利用。优化工艺条件下原料2-降莰烷醇的转化率达100%,产物2-降莰烷酮的收率达93%,解决了氧气氧化转化率低的问题,提供了一条原子经济性好的氧化工艺。在硫酸催化下,乙酸、仲胺、甲醛和2-降莰烷酮经过Mannich反应和脱仲胺反应,优化工艺条件下产物3-亚甲基-2-降莰烷酮的收率达92%。新工艺中,用多聚甲醛催化产生的甲醛代替甲醛水溶液,减少废水产生;反应液(含乙酸、硫酸、仲胺等反应助剂)经水蒸汽蒸馏提取产物后,能循环使用,提高了收率,降低了生产成本。研究了硫酸催化3-亚甲基-2-降莰烷酮与双氧水、甲醇一锅反应生成3-乙酰基环戊烷羧酸甲酯的工艺,优化工艺条件下收率达91.0%。探索出蒸甲醇后再萃取的后处理方法,提高了产物收率、回收了甲醇、减少了废水排放。研究了甲醇钠催化3-乙酰基环戊烷羧酸甲酯自身缩合生成双环[3.2.1]辛烷-2,4-二酮的工艺,优化工艺条件下收率达73.4%。为生产双环[3.2.1]辛烷-2,4-二酮提供了一条经济、环保、收率高、适合工业化生产的工艺路线。各步反应的产物均通过质谱(MS)、1HNMR和13CNMR验证,结构正确。本文在引入升华抑制剂的降冰片烯水合反应工艺和氧气氧化2-降莰烷醇的新催化体系等方面工作具有一定的创新性。