CN100337997C - 不饱和有机化合物的格利雅制备 - Google Patents

Abstract

一种制备不饱和有机化合物的格利雅类的方法。该方法包括使不饱和有机卤化物在醚和极性卤代烃共溶剂的混合物中与镁金属接触，过滤该反应步骤的反应产物，和其后处理该过滤步骤的反应产物滤液以获得所需要的不饱和有机化合物。

Description

不饱和有机化合物的格利雅制备

技术领域

本发明涉及制备不饱和有机化合物的格利雅类方法。该方法包括使不饱和有机卤化物在醚和极性卤代烃共溶剂的混合物中与镁金属接触，过滤反应步骤的反应产物，和其后处理过滤步骤的反应产物滤液以获得所需不饱和有机化合物。

本发明的发明人已发现，卤化溶剂和传统的格利雅反应溶剂醚的结合使用导致较低的反应温度，可以容易地将所需的不饱和有机化合物与副产的卤化镁分离的能力，其导致更高收率的更纯的不饱和有机化合物。

背景技术

有机卤化物与镁金属在含氧溶剂如二烷基醚的存在下反应形成典型地被称为格氏试剂的活性络合物是众所周知的。格氏试剂的生产及反应已成为书籍和大量综述文章的主题。例如，在Methuen and Co.Ltd.，London，U.K.的Coates等人的ORGANOMETALLIC COMPOUNDS，Vol.1，第76-103页(1967)，及在The Interscience Encyclopedia，Inc.，NY，N.Y.的Kirk/Othmer的ENCYCLOPEDIA OF CHEMICAL TECHNOLOGY，Vol.10，第721-734页(1966)中提供了这样的综述。格氏试剂的结构还未确切地确定，但是通常认为格氏试剂是以溶液中的络合物而存在，而溶剂可以在这种络合物的形成中起关键性的作用。在以上引用的综述文章中讨论了溶剂对格氏试剂的形成和活性的不可预见的影响，这里，本发明人相信(但不限制于这种理论)，以下的反应方程式可能是使用烯丙基卤作为有机卤化物反应物实例的实际机理：

通过使用格氏试剂作为中间体的方法来制备不饱和有机化合物例如1，5-己二烯是已知的。例如，Turk等人的Organic Synthesis，Vol.27，7-8，1947教导了通过烯丙基氯在无水醚中与镁屑反应来制备1，5-己二烯的方法。Turk等人教导这种反应导致形成变为不可搅动的厚浆液。然后，用盐酸溶液处理这种不可搅动的浆液，直到有足够多的氯化物副产物处在溶液中，然后该浆液是可被搅动的流体。

由Turk等人所教导的这种方法作为商业方法通常是不可接受的。在反应中不可搅拌的浆液的形成可引起降低的传质和传热，并因此降低收率。而且，该浆液的特性使得需要通过在额外的步骤中用试剂增溶浆液来处理浆液以便能够分离产物。典型地，产物的主要部分都被截留在不可搅动的浆液。此外，浆液不可流动的特性使得不能考虑将该反应用于大规模或连续方法的运行。

可以在1997年1月21日授予Bank等人的US 5,596,120中找到关于应用格利雅技术制备不饱和有机化合物的进一步的公开内容，其中进行了克服Turk等人方法缺点的尝试。其中，Bank等人教导了可以在约5℃至200℃的温度下通过使用镁金属与包含有机卤化物和卤硅烷的混合物在共溶剂中反应来制备有机硅烷，其中共溶剂包含约1至15摩尔的含小于7个碳原子的二烷基醚/摩尔烯丙基氯，及约0.05至少于2摩尔的液体芳族烃溶剂/摩尔二烷基醚。所教导的烃溶剂是甲苯。在此公开内容中没有提及关于使用氯化烃溶剂，及通过在格利雅技术中使用它们而得到的益处。

另一公开内容是在Hayes IL等人的欧洲专利说明EP 0729931中所发现的，其中公开了制备1，5-己二烯的一步格利雅类方法。该方法包括在5℃至200℃的温度下使镁金属与混合物接触，该混合物包含烯丙基氯、约1至15摩尔的含小于7个碳原子的二烷基醚/摩尔烯丙基氯，及约0.05至少于2摩尔的液体芳族烃溶剂/摩尔二烷基醚。所公开的液体芳族烃溶剂是甲苯，在此公开内容中没有提及关于使用氯化烃溶剂以用于制备不饱和有机化合物。据称，此方法提供了在处理中改进了传质和传热的容易搅拌的浆液，并使得能够更容易地分离不饱和有机化合物与产物浆液。此外，应当指出，该方法允许以连续的工艺运行。

发明内容

因此，本发明涉及使用格利雅类反应技术制备不饱和有机化合物的方法，其中，使镁金属在醚和极性卤代烃共溶剂，或醚与极性卤代烃共溶剂混合物的混合物存在下与不饱和有机卤化物接触。

因此，这里所公开和要求保护的是制备不饱和有机化合物的方法，其中该方法包括使不饱和有机卤化物在醚和极性卤代烃共溶剂的混合物，或醚与极性卤代烃共溶剂混合物的混合物中与镁金属接触以产生不饱和有机化合物。其后，过滤反应产物并处理反应产物滤液以获得所需要的不饱和有机化合物。

本发明进一步的实施方案是制备不饱和有机化合物的方法，其中该方法包括使不饱和有机卤化物在醚和极性卤代烃共溶剂的混合物，或醚与极性卤代烃共溶剂混合物的混合物中与镁金属接触，其中温度为5℃至200℃，最优选为50℃至100℃，压力为环境压力至约200psig，其中最优选为0psig至约125psig。

这两种实施方案都已知为是制备不饱和有机化合物的“一步”方法，因为在该方法中不需要分离中间体格利雅类试剂，然后进一步使这种格利雅类试剂与不饱和的有机卤化物反应以形成不饱和有机化合物。此外，不需要对所得到的产物浆液实施单独的增溶步骤以促进不饱和有机化合物的回收。

可用于本发明中的镁金属可以是普遍用于格利雅类反应的任何已知的金属形式。例如，该金属可以是本领域已知的粉末、薄片、颗粒、小片、块及屑等任何形式的那些。

可以在适宜进行格利雅类反应的标准类型反应器中进行镁金属与不饱和有机卤化物的接触。反应器可以是间歇式、半间歇式或连续式的反应器。优选的反应器是连续的反应器。为了最佳的结果而实施本方法的环境应该是惰性的。因此，在优选的方法中。所述的反应器用惰性气体，例如氮或氩吹扫和保护。

通常，镁金属被置于含共溶剂混合物的反应器中。然后以控制的速度将除共溶剂外的不饱和有机卤化物进料到反应器。进料到反应器的镁与不饱和有机卤化物的摩尔比不是关键的，可以在宽范围内变化。在间歇法中，优选的是镁与不饱和有机卤化物的最终摩尔比提供充分过量的不饱和有机卤化物，以确保镁基本上全部转化为镁盐。当本方法以连续法进行时，相对于进料到反应器中的不饱和有机卤化物典型存在过量的镁金属。在此情况下，可以控制不饱和有机卤化物到反应器的进料速度以保证不饱和有机卤化物至不饱和有机化合物的转化率处于可接受的水平，和使存在的未反应的不饱和卤化镁络合物最小化。任何过量的不饱和有机卤化物可以被回收并循环至反应器。

可用于本发明中的不饱和有机卤化物是由式RX所描述的，其中R是含1至12个碳原子的不饱和烃基团，X选自氯和溴原子。优选用于不饱和有机卤化物的取代基X是氯原子。取代基R可以是取代的或未被取代的含1至12个碳原子的不饱和烃基团。取代基R可以是例如烯基或环烯基。R取代基的具体实例包括乙烯基、烯丙基、己烯基、戊烯基、环戊基和环戊烯基。本发明优选的是取代基烯丙基，其中最优选的不饱和有机卤化物是烯丙基氯。

可用于本发明中的二烷基醚包括，例如二甲醚、二乙醚、乙基·甲基醚、正丁基·甲基醚、正丁基·乙基醚、二正丁醚、二异丁醚、异丁基·甲基醚和异丁基·乙基醚等。优选的醚是二乙醚。优选的是共溶剂混合物中醚的量应尽可能的低，因此，优选的是醚与极性卤代烃共溶剂的比为约0.2∶2至0.5∶2。

极性卤代烃溶剂可以是任何在工艺条件下为液体的极性卤代烃溶剂。所述的极性卤代烃溶剂可以是，例如卤化的芳族溶剂，或它们的组合，或卤化的脂族溶剂，或它们的组合，或芳族和脂族卤代烃的组合。本发明优选为芳族卤化溶剂，最优选为氯苯。应当指出，在使用任何脂族卤化溶剂时，它应当是与镁的反应比所形成的格氏试剂慢的脂族卤化溶剂，因为脂族卤化的化合物比芳族卤化的化合物更活泼。

二烷基醚与极性卤化溶剂的摩尔比对本方法是关键的。本发明的方法要求存在的醚的量尽可能低，即意味着高的卤化溶剂与醚的比是需要的。这是因为本发明人相信，卤化的烃溶剂有助于反应中所形成的非常细的MgCl₂沉淀，并基本上帮助脱除这种盐。由此，为了本方法的目的，总的醚与卤化溶剂的比应当是约0.5∶2至1∶1。

在本发明的方法中，醚与总的卤代烃共溶剂及有机卤化物的摩尔比是1∶5∶1至4∶2∶1。

这里，本发明人发现，这种方法提供了非常低粘度的浆液，从该浆液可以容易地和基本上完全地分离MgCl₂，与现有技术的方法相比，这导致传质的明显改进，并可使反应所需溶剂的总量显著地减少。此外，本方法不会导致不饱和材料的异构化或聚合。通常，此方法不需要反应引发剂。

实施例

格利雅试验

格利雅试验试剂是在50ml苯中的100mg 2，2’-二喹啉的无色溶液。反应混合物中烯丙基格氏试剂的存在可以通过将反应混合物(0.2cc)加入在甲苯溶液(0.2cc)中的该材料的指示剂溶液而确认。当烯丙基氯化镁存在时，观察到红颜色的混合物。当所有的格氏试剂已反应或消失时，观察到无色的混合物。

1，5-己二烯形成的分析

1，5-己二烯从反应中的形成是通过采用由辛烷作为内标的气相色谱来定期监控。

格利雅装置

制备1，5-己二烯的装置是1升的29/40三口圆底玻璃烧瓶，其安装有三十英寸的10球构造的Allihn回流冷凝器，装在回流冷凝器顶部的干冰冷凝器，为反应环境提供惰性氮的氮气吹扫系统，用于玻璃烧瓶的加热罩，连接到Gardsman温控单元的热电偶，以及搅动玻璃烧瓶内容物的空气搅拌装置。

实施例1使用醚作为唯一的溶剂的现有技术的对比例

醚与烯丙基氯的最终摩尔比是16∶1。将镁金属(1.82克，0.08摩尔)和无水二乙醚(33.6克，0.47摩尔)以及3.07克，0.08摩尔)的正辛烷装入1升的三口玻璃烧瓶中。开始时，观察到镁金属的澄清溶液。然后，于约32℃下加热溶液至醚回流。从1升的加料漏斗以约8至10滴/5秒的速度将烯丙基氯(16.59克，0.21摩尔)和二乙醚(84.73克，1.17摩尔)的溶液缓慢加入回流的醚混合物中，以控制放热。在约三十分钟内完成加料。观察到了反应混合物的“增稠”，搅拌变得非常困难。加料结束大致三十分钟后，由于MgCl₂或二乙醚或二乙醚-＞Mg＜-R-Cl的络合而得到了“糊状物”。反应混合物变成为不可搅动。

实施例2醚/甲苯作为共溶剂，醚/甲苯/烯丙基氯摩尔比为3.21/14.88/1.05的对比例

将镁金属(12.15克，0.5摩尔)、无水二乙醚(178.4克，2.41摩尔)、甲苯(1295.68克，14.07摩尔)及正辛烷(26.33克)装入1升的三口玻璃烧瓶中。开始时，观察到镁金属的澄清溶液。然后，于约32-34℃下加热溶液至醚回流。从1升的加料漏斗以约10至12滴/5秒的速度将烯丙基氯(81.85克，1.05摩尔)、二乙醚(59.5克，0.80摩尔)和甲苯(74.5克0.81摩尔)的溶液缓慢加入回流的醚/甲苯溶液中，以控制放热。此时，在几分钟内反应温度增加到36至37℃，并观察到了混浊的溶液。大致在加料8分钟后，模糊/混浊的溶液开始变清。反应混合物不断地变化颜色至成为乳白色的混合物，这是由于从烯丙基氯与镁的反应而形成的MgCl₂所致。该物质从反应混合物中沉淀。此时格利雅试验显示存在烯丙基氯化镁。气相色谱分析显示形成了约20％的1，5-己二烯。总共花了大致0.5小时完成加料，反应温度还保持在约34℃。

格利雅试验被用来连续定期检查烯丙基氯化镁的消失。1，5-己二烯从反应的形成也通过采用由辛烷作为内标的气相色谱分析来定期监控。5.7小时后1，5-己二烯的收率大于91％。在此条件下所形成的MgCl₂盐是可自由流动的固体，其容易地从溶液中沉淀，甚至在室温下静置于台架顶上几天后可以容易地分散。通过静置于室温下几天，第二层非常细的MgCl₂缓慢地从溶液中沉淀出来。在该方法从头至尾该溶液中都带有这种沉淀物，由于它的存在而导致蒸馏和其它的操作问题。

实施例3醚/氯苯作为共溶剂，醚/氯苯/烯丙基氯的摩尔比为3/3/1

将镁金属(12.15克，0.5摩尔)、无水二乙醚(178.4克，2.4摩尔)、氯苯(239.62克，2.12摩尔)及正辛烷(26.33克，0.23摩尔)装入1升的三口玻璃烧瓶中。开始时，观察到镁金属的澄清溶液。然后，在约32-34℃下加热溶液至醚回流。从1升的加料漏斗以约10至12滴/5秒的速度将烯丙基氯(81.85克，1.05摩尔)、二乙醚(59.5克，0.80摩尔)和氯苯(91.2克，0.81摩尔)的溶液缓慢加入回流溶液，以控制放热。此时，在几分钟内反应温度到了36至37℃，并观察到了混浊的溶液。大致在加料8至10分钟后，模糊/混浊的溶液开始变清。反应混合物不断地变化颜色至成为乳白色的混合物，这是由于从烯丙基氯与镁金属的反应中所形成的从溶液中沉淀的氯化镁所导致。此时格利雅检验显示存在烯丙基氯化镁。总共花了大致5.5小时完成加料。

格利雅检验被用来定期检查以确定烯丙基氯化镁的消失。1，5-己二烯从反应的形成也通过对反应混合物采用由辛烷作为内标的气相色谱来定期监控。

在此条件下形成的MgCl₂盐是可自由流动的固体，其容易地从溶液中分离，在室温静置几天后可容易地分散。通过静置于室温下几天，所形成的第二层非常细的MgCl₂消失了。气相色谱分析显示该反应不产生烯丙基苯。

Claims (5)

1.一种制备不饱和有机化合物的方法，该方法包括：

(I)使不饱和有机卤化物在醚和极性卤代烃共溶剂的混合物中或者在醚与极性卤代烃共溶剂混合物的混合物中与镁金属接触，其中醚与极性卤代烃共溶剂的摩尔比为0.2∶2至0.5∶2；

(II)过滤所述步骤(I)的反应产物；

(III)处理所述步骤(II)的反应产物滤液，获得所需要的不饱和有机化合物。

2.一种制备不饱和有机化合物的方法，该方法包括：

(A)使不饱和有机卤化物在醚和极性卤代烃共溶剂的混合物中或者在醚与极性卤代烃共溶剂混合物的混合物中与镁金属接触，其中醚与极性卤代烃共溶剂的摩尔比为0.2∶2至0.5∶2，和其中：

(i)温度为5℃至200℃，和

(ii)压力为环境压力至约200psig。

3.权利要求2所述的方法，其中所述的有机卤化物是烯丙基氯，所述的醚是二乙醚，所述的极性卤代烃共溶剂是氯苯。

4.权利要求1所述的方法，其中醚与总的卤代烃共溶剂及有机卤化物的摩尔比为1∶5∶1至4∶2∶1。

5.权利要求1所述的方法，其中所述的极性卤代烃共溶剂主要选自：

(i)芳族卤代烃，

(ii)脂族卤代烃，和

(iii)(i)和(ii)的混合物。