一种合成异噁唑的方法
技术领域
本发明涉及一种合成异噁唑的方法,属于精细化工制备技术领域。
背景技术
异噁唑是一种重要的有机中间体。通常制备方法有如下几种:
1)、1,3-双羰基化合物与羟胺形成羰基肟,然后脱水得到。该方法使用1,3-双羰基化合物为原料,合成时涉及到选择性,难得到纯净的单一产物,因此分离纯化复杂。
2)、α-炔酮(醛)与羟胺形成α-炔肟,然后分子内关环得到。该方法使用α-炔酮(醛),原料稳定性差,而且不容易获得,因此不适用于工业生产。
3)、卤代的α,β-不饱和羰基化合物与羟胺形成肟,然后分子内关环得到。该方法使用卤代的α,β-不饱和羰基化合物,该原料不容易获得,而且产率低,因此不适用于工业生产。
4)、α,β-不饱和羰基化合物氧化形成环氧羰基化合物,然后与羟胺形成环氧肟,接着经过分子内关环脱水得到。该方法需要多个步骤,其中的中间体不稳定,而且总体产率较低。
5)、α,β-不饱和肟化合物用碘-碘化钾络合物一步氧化得到。该方法虽然方便,但要使用大大过量的碘-碘化钾(3~4倍),并使用大量有机溶剂(一般是四氢呋喃),因此成本非常昂贵。
一般方法中直接以氧化剂氧化只能得到环氧中间体,还要经过分离后用酸催化关环两步才能得到产物,使用此方法的产率一般比较低,大约在50~70%之间。此外,已有技术的方法直接以碘-碘化钾,虽然可以得到较高产率,但其成本非常高,不适合工业生产。
发明内容:
本发明的目的是,提供一种合成异噁唑的新方法,用该方法合成异噁唑操作方便,成本低廉。
一种合成异噁唑的方法,其特征在于,将α,β-不饱和肟化合物溶解在1~20倍重量的有机溶剂中,加入0.25~4倍体积水,使体系成均相或非均相,然后依次加入0.3~2倍摩尔比的无机碱以及1%~10%重量的催化剂,若非均相时再加入1%~10%重量的相转移催化剂,然后逐渐升温到10~100℃,加入氧化剂,继续反应8~20小时,反应完全后,用无机还原剂除去过量的氧化物,然后进行萃取分层,分出有机层,脱溶后进行减压分馏,收集主馏分即得到产品;其反应式如下:
反应式提到的其取代基R为C1~C6烷基:乙基、丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基;或不饱和烷基:如丙烯基、异丁烯基;或环烷基:如环丙烷基、环丁烷基、环戊烷基、环己烷基;或芳基:苯基、呋喃基、对甲氧基苯基;或2,6,6-三甲基-1-环己烯基;或2,6,6-三甲基-2-环己烯基。
原料1可由其相对应的α,β-不饱和羰基化合物与羟胺反应得到。
本方法的操作可分为均相与非均相两种方式。在均相过程中,一般使用与水混溶的有机溶剂,其与水以一定比例混合,在适量的无机碱存在下,使用适量的碘作为催化剂,然后用氧化剂处理,可以高产率得到产物。这里所说的有机溶剂一般为乙醇、甲醇、丙醇、丙酮、四氢呋喃、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮等;其与水体积比例一般在0.25~4之间;所用的无机碱可以为碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾等,其用量一般是产物的0.3~2倍(摩尔比);所用的氧化剂有多种,可以为氯酸盐、二氧化氯等,或过氧化物如双氧水、过硫酸盐等,或重铬酸盐、亚硝酸盐、硝酸盐等,或金属氧化物如二氧化锰、三氧化铬、二氧化铅等。其中还使用碘作为催化剂,一般用量为原料重量的1%~10%。得到的产物经过分馏可得到纯产品。
同样该操作可以在非均相条件下进行。此时所用的溶剂不能与水混溶,同时还要加适量的相转移催化剂。同样在这里可以使用上述的无机碱、碘催化剂和氧化剂,但使用的溶剂变为醚类如甲基叔丁基醚、酯类如乙酸乙酯、酮类如乙基乙丁基酮、烃类如石油醚、甲苯、卤代烃如二氯甲烷等。而一般使用的季铵盐、冠醚都可以用做该反应的相转移催化剂。
上述反应可以在10~100℃温和条件进行,一般在40~80℃之间进行。
在本发明中,只使用催化量的碘,使用廉价的氧化剂直接可得到高产率产物,成本低廉。适合工业生产。与现有技术相比,它使用容易获得的便宜的α,β-不饱和肟化合物,以及使用非常便宜的氧化剂,原料成本非常便宜;它可以选择性地在单一位置反应得到成品,只要进行简单蒸馏便可得到高纯度的产品,后处理非常简便;它可一次性地把α,β-不饱和肟化合物高产率地转化为相对应的异噁唑,免除了烦琐的中间体分离处理过程,同时避免了中间体分解导致产率低下;反应条件非常温和,对设备要求很低,操作简单,非常适合于工业生产。
具体实施方式
实施例1:
在一个3升反应瓶中,加入50克α-紫罗兰酮肟500毫升四氢呋喃,然后加入100毫升水以及8.5克碳酸氢钠,然后加入0.5克碘,快速搅拌加热到50℃,保持该温度,慢慢滴加120毫升5%的双氧水,加完后继续反应10小时,TLC检测反应完全,加入5克亚硫酸氢钠,搅拌半小时,碘化钾-淀粉试纸不显色,冷却到室温,加入500毫升乙酸乙酯,静止半小时,分出有机层,无水硫酸钠干燥,蒸去溶剂,减压分馏,收集100~110℃/2mmHg馏分,得到35克产物,产率76%。
实施例2:
同实施例1操作,只是用β-紫罗兰酮肟代替α-紫罗兰酮肟,得到79%的产物。
实施例3:
在一个3升反应瓶中,加入50克α-紫罗兰酮肟500毫升四氢呋喃,然后加入160毫升水以及8.5克碳酸氢钠,然后加入5克碘,快速搅拌加热到50℃,保持该温度,慢慢滴加200毫升10%的二氧化氯水溶液,加完后继续反应10小时,TLC检测反应完全,加入5克亚硫酸氢钠,搅拌半小时,碘化钾-淀粉试纸不显色,冷却到室温,加入500毫升乙酸乙酯,静止半小时,分出有机层,无水硫酸钠干燥,蒸去溶剂,减压分馏,收集100~110℃/2mmHg馏分,得到40克产物,产率80%。
实施例4:
在一个3升反应瓶中,加入50克α-紫罗兰酮肟500毫升四氢呋喃,然后加入160毫升水以及8.5克碳酸氢钠,然后加入2克碘,快速搅拌加热到50℃,保持该温度,慢慢滴加1370毫升5%的过硫酸钾水溶液,加完后继续反应10小时,TLC检测反应完全,加入5克亚硫酸氢钠,搅拌半小时,碘化钾-淀粉试纸不显色,冷却到室温,加入500毫升乙酸乙酯,静止半小时,分出有机层,无水硫酸钠干燥,蒸去溶剂,减压分馏,收集100~110℃/2mmHg馏分,得到30克产物,产率60%。
实施例5:
在一个3升反应瓶中,加入50克α-紫罗兰酮肟1000毫升四氢呋喃,然后加入160毫升水以及8.5克碳酸氢钠,然后加入5克碘,然后加入120克活性二氧化锰,快速搅拌加热到50℃,保持该温度继续反应20小时,TLC检测反应完全,冷却过滤,滤液中加入5克亚硫酸氢钠,搅拌半小时,碘化钾-淀粉试纸不显色,冷却到室温,加入500毫升乙酸乙酯,静止半小时,分出有机层,无水硫酸钠干燥,蒸去溶剂,减压分馏,收集100~110℃/2mmHg馏分,得到41克产物,产率83%。
实施例6(非均相):
在一个3升反应瓶中,加入50克α-紫罗兰酮肟50毫升甲苯溶液,然后加入200毫升水,加入55克碳酸氢钠、3克碘以及2克四丁基溴化铵,快速搅拌加热到50℃,慢慢滴加120毫升5%的双氧水,加完后继续反应10小时,TLC检测反应完全,加入5克亚硫酸氢钠,搅拌半小时,碘化钾-淀粉试纸不显色,静止半小时,分出有机层,无水硫酸钠干燥,蒸去溶剂,减压分馏,收集100~110℃/2mmHg馏分,得到33克产物,产率68%。
实施例7(非均相):
如例6操作,使用三甲基十六烷基氯化铵代替四丁基溴化铵,得到相同产率的产物。
按照例6操作,同样合成了以下5种化合物,其基本情况如下表:
|
R |
产率 |
沸点 |
1 |
CH3(CH2)3 |
90% |
120℃/10mmHg |
2 |
(CH3)2C=CH |
56% |
145℃/10mmHg |
3 |
Ph |
88% |
130℃/2mmHg |
4 |
p-MeO-Ph |
76% |
150℃/1mmHg |
5 |
furyl |
63% |
130℃/5mmHg |