CN101525344B - 异松蒎基硼烷氯化物的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种异松蒎基硼烷氯化物的制备方法。包括将三氯化硼与环醚或环状多醚在反应釜内进行低温络合，使三氯化硼稳定缓释；将步骤A产物在溶剂中低温加入硼氢化物，升温反应制备硼烷氯化物；在步骤B的产物中加入α-蒎烯，反应生成异松蒎基硼烷氯化物。本发明解决了现有技术存在的成本高、收率低等问题，具有开创性地拓宽了原料使用的范围；应用现代的监控手段定量地对反应过程进行优化，使最终产品的总收率(按蒎烯计算)达到98％以上等优点。

Description

异松蒎基硼烷氯化物的制备方法

技术领域

本发明涉及一种异松蒎基硼烷氯化物的制备方法。

背景技术

异松蒎基硼烷氯化物是一种手性还原剂，它可以将手性酮还原为相应的手性醇。异松蒎基硼烷氯化物及其同系物的制备方法早在1983年就有报道(美国化学学会会志，J.Am.Chem.Soc.1983，105，)，但其制备过程比较繁琐，所需原料全部需要自己使用昂贵的材料来合成，并且最终产品的使用效果也不够理想。

1987年以后，又有多篇有关报道(有机化学杂志，J.Org.Chem.1987，52，等)，主要是有关进一步结晶提纯方面的研究工作。这些研究从学术方面来看有一些参考价值，但对于该系列产品推向实用来说并不是有益的。因为该系列的产品对水和氧气均十分敏感，结晶提纯并不容易，势必提高成本，增加该系列产品推广应用的难度。

在以后的研究工作中，美国的化学工作者又相继推出了使用氯化氢的制备方法及其进一步的改进方法(美国专利5,043,479和5,292,946等)。实践证明，这些制备方法不仅条件苛刻，设备腐蚀及污染严重，而且由于氯化氢的过量，往往造成产品的失效。所以不可能得到推广应用。

1993年，有机化学杂志报道了一种使用一氯甲硼烷的二甲硫醚络合物的合成路线(有机化学杂志，J.Org.Chem.1993，58，)，经实验证明，该路线也是一种价格昂贵，安全性差的合成路线。

人们一直在试图寻找一种经济、便利、有效的制备方法。1997年，中国国家专利局公开了美国麦克公司在中国申请的有关制备二异松蒎基氯甲硼烷的新方法的专利(专利申请号95195485.7，)。该制备方法是使用氢硼化钠和α-蒎烯与三氯化硼在惰性溶剂(多氧化醚，优选为1，2-二甲氧基乙烷) 中完成的。该资料称初步找到了一种经济，便利的制备方法。但是，该方法所述的过程过于简单，且所使用的原料范围十分狭窄；特别是没有最终产品的产量、含量和收率的数据，使人们不能从技术和经济的角度来完整地并定量地评价其优劣。按照该专利的方法进行模拟只能得到很低的收率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过工业化手段，较为经济、便利地制备异松蒎基硼烷氯化物的方法。

本发明的整体技术构思是：

异松蒎基硼烷氯化物的制备方法，包括如下工艺步骤：

A、首先将三氯化硼与环醚或环状多醚在反应釜内进行低温络合，使三氯化硼稳定缓释；

B、将步骤A产物在溶剂中低温加入硼氢化物，升温反应制备硼烷氯化物；

C、在步骤B的产物中加入α-蒎烯，反应生成异松蒎基硼烷氯化物。

本发明中具体的工艺步骤和工艺条件是：

步骤A中的环醚或环状多醚包括但不局限于选用环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃、二氧六环、三氧九环、十二冠四、十五冠五、十八冠六中的一种，其中最为优选的是采用环氧丙烷，反应容易进行，反应后容易脱出，不在反应产物中残存。低温络合反应温度为-60℃～-30℃；最为适宜的温度为-10℃～0℃；步骤A反应中，缓慢地将三氯化硼低温滴加环醚或环状多醚中，这时产生大量的烟雾，反应釜器壁挂满了白色的粉末；低温络合反应结束后，通入过量的环氧丙烷将反应釜器壁冲洗干净，然后进行步骤B的反应。

其中更为优选的技术方案是：环醚或环状多醚的纯度不低于99％，三氯化硼的纯度不低于99.9％。

步骤B中加入硼氢化物的温度为-30℃～40℃，反应温度为0℃～60℃；其中更为适宜的加入硼氢化物的温度为-10℃～0℃，反应温度为20℃～25℃。低温加入硼氢化物后逐步升温，保温8～20小时，核磁监控反应进程至反应完成，硼氢化物包括但不局限于选用碱金属硼氢化物如硼氢化钾、硼氢化钠、硼氢化锂或四正丁基硼氢化铵中的一种，最为优选的是采用硼氢化锂。溶剂选用氯化烃、脂肪烃、芳香烃、环状单醚、环状多醚中的一种。

优选的技术方案为硼氢化物经过活化处理，粒径为20～40。更为适宜的是硼氢化物采用在密闭情况下通入气体进行活化，活化气体选自氢气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氧气、氮气、氩气中的一种，常用的气体选用氮气。

步骤C中α-蒎烯的纯度不低于98％，其光学纯度不低于80％，加入α-蒎烯的温度为-30℃～-40℃，反应温度为-30℃～40℃；更为优选的加入α-蒎烯的温度为-20℃左右，反应温度为20℃左右。在低温下缓慢地定量滴加α-蒎烯后逐步升温，保温8～12小时采用核磁监控反应进程至反应完成。

优选的步骤A、B、C反应步骤中各物质的分子比为α-蒎烯∶硼氢化锂∶三氯化硼＝3.7∶1.3∶1。

产品不需要进一步提纯，可直接应用于将手性酮还原为相应的手性醇。

产品可根据用户的要求配置成一定含量的正庚烷溶液，正己烷溶液或蒎烯溶液。

产品异松蒎基硼烷氯化物的结构分别为式I或式II(对应于(+)-α-蒎烯和(-)-α-蒎烯)：

式I                                    式II

本发明所取得的实质性特点和显著的技术进步在于：

本发明建立并验证了该产品合成中的络合缓释理论，开创性地拓宽了原料使用的范围；应用现代的监控手段定量地对反应过程进行优化，使最终产品的总收率(按蒎烯计算)达到98％以上。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步描述，但不作为对本发明的限定，本发明的保护范围以权利要求记载的保护内容为准。

实施例

将环氧丙烷(46.5克，0.8克分子)加入到500毫升三角瓶中，用冰盐浴冷冻到-20℃以下，将三氯化硼(44克，0.38克分子)冷却到-20℃以下，缓慢地将三氯化硼滴加到环氧丙烷中，开始时局部反应激烈，产生大量的烟雾；搅拌使反应均匀进行；整个过程中控制温度不超过-10℃。滴加完成后温度控制为0℃；高速搅拌20分钟，将器壁上粘附的固体物料全部冲洗下来。然后在不超过0℃的情况下加入经活化处理的硼氢化锂(10.4克，0.474克分子)，搅拌使其混合均匀；然后逐步将温度升高至20℃。保温16小时，核磁监控反应的进程，直至反应完成。然后降温至-20℃以下缓慢加入α-蒎烯(190克，1.39克分子)；滴加完成后逐步升温至20℃。保温8小时，核磁监控反应的进程，直至反应完成。反应完成后脱出多余的溶剂并过滤即得到最终产品。产品根据需要调配加入正庚烷60克。实得最终产品310克。

Claims (8)

1.异松蒎基硼烷氯化物的制备方法，其特征在于包括如下工艺步骤：

A、首先将三氯化硼与环氧丙烷在反应釜内进行低温络合，使三氯化硼稳定缓释；

B、将步骤A产物在溶剂中低温加入硼氢化物，升温反应制备硼烷氯化物；

C、在步骤B的产物中加入α-蒎烯，反应生成异松蒎基硼烷氯化物；

步骤B中的硼氢化物的纯度不低于99％，所加入的硼氢化物经过活化处理，粒径为20～40目；所述的硼氢化物采用在密闭情况下通入气体进行活化，活化气体选自氢气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氧气、氮气、氩气中的一种。

2.根据权利要求1所述的异松蒎基硼烷氯化物的制备方法，其特征在于所述的步骤A中的低温络合反应温度为-60℃～-30℃；步骤A反应完毕后，用过量的环氧丙烷将反应釜内壁洗净。

3.根据权利要求1所述的异松蒎基硼烷氯化物的制备方法，其特征在于所述的步骤A的低温络合反应温度为-10℃～0℃。

4.根据权利要求1所述的异松蒎基硼烷氯化物的制备方法，其特征在于所述的步骤A中环氧丙烷的纯度不低于99％，三氯化硼的纯度不低于99.9％。

5.根据权利要求1所述的异松蒎基硼烷氯化物的制备方法，其特征在于所述的步骤B中加入硼氢化物的温度为-30℃～40℃，反应温度为0℃～60℃，低温加入硼氢化物后逐步升温，保温8～20小时，核磁监控反应进程至反应完成，硼氢化物选用硼氢化钾、硼氢化钠、硼氢化锂、四正丁基硼氢化铵中的一种，溶剂选用氯化烃、脂肪烃、芳香烃、环状单醚、环状多醚中的一种。

6.根据权利要求1所述的异松蒎基硼烷氯化物的制备方法，其特征在于所述的步骤B中加入硼氢化物的温度为-10℃～0℃，反应温度为20℃～25℃。

7.根据权利要求1、5或6所述的异松蒎基硼烷氯化物的制备方法，其特征在于所述的步骤C中α-蒎烯的纯度不低于98％，其光学纯度不低于80％，加入α-蒎烯的温度为-30℃～-40℃，反应温度为-30℃～40℃，在低温下缓慢地定量滴加α-蒎烯后逐步升温，保温8～12小时采用核磁监控反应进程至反应完成。

8.根据权利要求7所述的异松蒎基硼烷氯化物的制备方法，其特征在于所述的反应步骤中各物质的分子比为α-蒎烯∶硼氢化物∶三氯化硼＝3.7∶1.3∶1。