CN102603476B

CN102603476B - 高纯度高级醇镁的一种合成方法

Info

Publication number: CN102603476B
Application number: CN2012100246854A
Authority: CN
Inventors: 魏开举; 李玉喜; 李明成; 张扬; 张众笑
Original assignee: YANGZHOU SANYOU SYNTHESIS CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: YANGZHOU SANYOU SYNTHESIS CHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2012-02-06
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2032-02-06
Also published as: CN102603476A

Abstract

高纯度高级醇镁的一种合成方法，涉及药物化学与合成化学领域，本发明从原料低级醇镁出发，“一锅法”合成：先醇交换反应，后酯交换反应，制备高级醇酯，该合成工艺操作简单，成本低廉，收率高，纯度高，非常适合工业化生产，本发明解决了现有技术中高级醇镁的合成工艺纯度低、成本昂贵等不适于工业化生产的诸多问题。

Description

高纯度高级醇镁的一种合成方法

技术领域

本发明涉及药物化学与合成化学领域，具体涉及一种高纯度叔丁醇镁的制备技术领域。

背景技术

金属醇盐化学的研究最早始于100多年前，目前随着其在无机合成、有机合成、定向催化聚合和制备功能材料等方面广泛应用，尤其是以醇盐化学为基础的醇盐溶胶-凝胶法制造非金属材料的广泛应用，醇盐化学得到了迅速发展，同时也产生了大量的需求，而尤其以醇镁的需求为甚。

醇镁化合物的一般结构为Mg(OR)₂(R为烷基)，是一种对水敏感的醇盐，遇水后迅速分解为醇和氢氧化镁。目前，醇镁化合物已经工业应用作为有机合成的选择性底物，聚烯烃的催化剂，絮凝剂等各个领域。而且，醇镁化合物非常适合制备多组分的复合氧化物材料，具有非常广泛的用途以及非常大的需求量。但是，目前国内生产所需要的高纯度醇镁主要依靠进口，而欧美需要的大量高纯醇镁，国内企业除甲醇镁外尚无法生产高活性高纯度的醇镁化合物，大大阻碍了其相关工业的发展。

目前，醇镁化合物的合成主要有四种方法：

1、直接合成法:

主要适合低级的甲醇镁与乙醇镁的制备。CN1900038A报道了将镁与无水甲醇或无水乙醇直接反应制得甲醇镁或乙醇镁；而“更高级”的醇(C > 2的醇)一般是非常难以直接反应的。但在适宜的催化剂（如CC1₄，原甲酸三乙酯，见戎欠欠，醇镁化合物的合成研究，浙江大学硕士学位论文，2007年；Hg或I₂，见US2287088；加速反应或高温高压，见DE1230004）的作用下，部分醇也可直接和镁进行反应，但是转化率一般偏低,同时产品的品质较差，而且成本由于催化剂的原因也变得非常昂贵，没有实际的工业应用价值。

2、烷基镁法:

该方法一般适合于所有类型的醇镁的制备，尤其适合具有较大空间位阻效应的仲醇镁和叔醇镁。直接用烷基镁R₂Mg和醇进行反应来制备，然而，这条路线的致命缺点是烷基镁非常昂贵，且制备出的产品中往往含有RMg- 基团的存在，从而造成纯度有缺陷。Chem.Mater.，2010，22，1376-1385报道了甲基镁与高级醇的反应，就出现了类似的缺陷。虽然，后来（见戎欠欠，醇镁化合物的合成研究，浙江大学硕士学位论文，2007年）对烷基镁做了合成上的改进，采用格氏试剂来制备烷基镁，将制得的烷基镁与高级醇反应制得高级醇镁。但是收率与纯度仍然不理想。所以该方法实现工业生产的应用，具有很大的局限性。

3、醇解法：

醇解法主要过程是高级醇与低级醇镁的醇溶液反应精馏，醇镁中烷氧基被新的烷氧基取代，生成新的醇镁。该方法适用于较高沸点的伯醇的醇镁化合物，但其纯度都偏低，尤其对于具有较大的空间位阻效应的醇，阻碍了醇交换的进一步进行，只能得到一种混合醇盐产物。虽然（见戎欠欠，醇镁化合物的合成研究，浙江大学硕士学位论文，2007年）对反应体系做了很大改进，但是仍然无法得到高纯度的产品。在这方面US2005159630做了详细的报道，然而无论如对于位阻比较大的醇（如叔丁醇）其只有70%的转化率。所以，造成产品质量品质上不去，不能满足现在工业的需要。

4、酯解法:

戎欠欠（醇镁化合物的合成研究，浙江大学硕士学位论文，2007年）使用醋酸叔丁酯代替叔丁醇与甲醇镁发生酯解反应，得到叔丁醇镁的纯度为95.6%的报道，但是产品需要消耗大量的酯，使其产品的成本极其昂贵，根本无法实现工业生产。后来，WO2010/045780A1与CN2009/000989报道了直接采用固体醇镁与高级醇酯直接进行反应制备叔丁醇镁的含量纯度高达92-98%。然而本发明人在反复对其实验进行研究发现，在无外来对醇镁具有一定溶解性的溶剂存在下，反应是根本不能进行的。该专利中报道的方法是不可能进行的反应。

鉴于醇美化合物的市场大量需求的必要，寻找一种纯度高，且又经济实用，易于控制，危险性小的合成方法与工艺是目前较为迫切的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提出一种高纯度高级醇镁的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1）在氮气保护下，以低级醇ROH和镁在回流温度的条件下直接反应制备低级醇镁；

2）在氮气保护下，以低级醇美与高级醇R₁OH边搅拌加热边精馏，直到精馏馏分中不再含有低级醇ROH为止，再向反应体系加入高级醇酯R₁OOCR₂，边搅拌加热边精馏，直到精馏馏分不再含有低沸点的酯R₂COOR为止；

3）常规方法移出过量的溶剂，然后将固体干燥后，即得到高纯度高级醇镁；

以上R为C1~C2的饱和烃基，R₁为C3~C4的饱和烃基，R₂为C0~C3的饱和烃基。

本发明的技术方案可通过以下具体合成路线来表示：

本发明在制备高级醇镁时以低级醇镁为原料，先进行醇交换反应，后进行酯交换反应，优点是：（1）原料安全易得；（2）“一锅法”反应，操作更加简单；（3）成本低廉，避免了使用大量的酯进行反应；（4）减少了大量低级醇酯的生成，更环保。

综上，本发明从原料低级醇镁出发，“一锅法”合成：先醇交换反应，后酯交换反应，制备高级醇酯，该合成工艺操作简单，成本低廉，收率高，纯度高，非常适合工业化生产，本发明解决了现有技术中高级醇镁的合成工艺纯度低、成本昂贵等不适于工业化生产的诸多问题。

另，本发明步骤2）中所述低级醇镁为甲醇镁或乙醇镁的至少一种及甲醇镁或乙醇镁的醇溶液。

所述高级醇R₁OH为丙醇，异丙醇，丁醇，异丁醇，或叔丁醇。

所述低级醇镁和高级醇的投料摩尔比为1︰5 ~ 50，可使高级醇可以很容易地搅拌起固体，并实现醇的快速交换，从而达到较好的交换效果。

所述加入的高级醇酯与反应体系内对应的高级醇的摩尔量比为1︰3~20。可使高级醇酯可以完成对低级醇的酯的交换，同时又不会造成高级醇酯过多而造成的反应不能进行，实现酯的快速交换，从而达到较好的交换效果。

步骤3）中所述干燥为减压加热法，加热温度范围为60~140℃。干燥后几乎得到理论量的产品，白色多孔状固体高纯度高级醇美，其纯度93-99%。

优选地，本发明步骤1）中所述低级醇为甲醇。甲醇的沸点较低，容易从混合体系中精馏出来，同时甲醇对醇镁的溶解度较大，易于反应进行。

步骤2）中甲醇镁和所述高级醇R₁OH的投料摩尔比为1︰5～40。可使高级醇可以完成对甲醇的醇的交换，可以很容易的搅拌起固体，并实现醇的快速交换，从而达到较好的交换效果。

步骤2）中：所述反应体系中甲醇镁和高级醇酯R₁OOCR₂的投料摩尔比为1︰1～5。可使高级醇酯可以完成对甲醇的酯的交换，同时又不会造成高级醇酯过多而造成的反应不能进行，实现酯的快速交换，从而达到较好的交换效果。

步骤3）中：所述干燥温度为100～140℃。干燥的温度既要易于脱出结晶溶剂，又要避免醇镁的过高温度而造成的产品的分解。当干燥温度低于100℃时，溶剂分子的脱出时间过长，当干燥温度高于140℃时，高级醇镁会造成分解。

具体实施方式

一、制备低级醇镁

1、合成甲醇镁

氮气保护下，磁力搅拌，在1000mL的四口烧瓶中加入10 g镁块（减少氢气的产生速度）和300 g 无水甲醇，接冷凝水，直接加热到回流3-4h，让镁块充分反应完全。然后常压蒸馏回收甲醇，获得白色固体甲醇镁36g。

2、合成乙醇镁

氮气保护下，磁力搅拌，在1000mL的四口烧瓶中加入10 g镁块（减少氢气的产生速度）和300 g 无水乙醇，接冷凝水，直接加热到回流4-6h，让镁块充分反应完全。然后常压蒸馏回收乙醇，获得白色固体乙醇镁48g。

二、制备高纯度高级醇镁

1、合成异丙醇镁

氮气保护下，将上述获得的甲醇镁36g加入到1000毫升的四口瓶内，加入400g 异丙醇，放入精馏塔下，加热回流6-8h，当塔顶降到64℃后，精馏采集1h，收集甲醇。如此循环3-6次，直到塔顶82.5℃后，补加异丙醇醋酸酯100g，然后继续回流，直到塔顶到达58℃后，维持4-6h，停止反应。常压蒸馏出溶剂，减压60℃干燥4h。获得白色固体异丙醇镁59g，纯度97%。

、合成异丁醇镁

氮气保护下，将上述获得的甲醇镁36g加入到1000毫升的四口瓶内，加入500g 异丁醇，放入精馏塔下，加热回流8-10h，当塔顶降到64℃后，精馏采集1h，收集甲醇。如此循环3-6次，直到塔顶107℃后，补加异丁醇醋酸酯150g，然后继续回流，直到塔顶到达58℃后，维持4-6h，停止反应。常压蒸馏出溶剂，减压120℃干燥3h。获得白色固体异丁醇镁68g，纯度96%。

3、合成叔丁醇镁

氮气保护下，将上述获得的甲醇镁36g加入到1000毫升的四口瓶内，加入500g 叔丁醇，放入精馏塔下，加热回流8-10h，当塔顶降到64℃后，精馏采集1h，收集甲醇。如此循环3-6次，直到塔顶84℃后，补加叔丁醇醋酸酯200g，然后继续回流，直到塔顶到达58℃后，维持4-6h，停止反应。常压蒸馏出溶剂，减压120℃干燥3h。获得白色固体叔丁醇镁68g，纯度96%。

4、合成叔丁醇镁

氮气保护下，将上述获得的甲醇镁36g加入到1000毫升的四口瓶内，加入500g 叔丁醇，放入精馏塔下，加热回流8-10h，当塔顶降到64℃后，精馏采集1h，收集甲醇。如此循环3-6次，直到塔顶84℃后，补加叔丁醇甲酸酯150g，然后继续回流，直到塔顶到达58℃后，维持4-6h，停止反应。常压蒸馏出溶剂，减压100℃干燥3h。获得白色固体叔丁醇镁70g，纯度97%。

5、合成叔丁醇镁

氮气保护下，将外购的甲醇镁36g加入到1000毫升的四口瓶内，加入500g 叔丁醇，放入精馏塔下，加热回流8-10h，当塔顶降到64℃后，精馏采集1h，收集甲醇。如此循环3-6次，直到塔顶84℃后，补加叔丁醇醋酸酯200g，然后继续回流，直到塔顶到达58℃后，维持4-6h，停止反应。常压蒸馏出溶剂，减压140℃干燥3h。获得白色固体叔丁醇镁67g，纯度95%。

、合成叔丁醇镁

氮气保护下，将外购的低纯度叔丁醇镁36g（叔丁醇镁质量含量80%；甲醇镁质量含量20%）加入到1000毫升的四口瓶内，加入500g 叔丁醇，再补加叔丁醇醋酸酯200g，然后继续回流，直到塔顶到达58℃后，维持4-6h，停止反应。常压蒸馏出溶剂，减压120℃干燥3h。获得白色固体叔丁醇镁51g，纯度94%。

部分高级醇镁的具体反应结果见下表：

Figure DEST_PATH_80388DEST_PATH_IMAGE008

Claims

1.高纯度高级醇镁的一种合成方法，其特征在于包括以下步骤：

2）在氮气保护下，以低级醇镁与高级醇R₁OH边搅拌加热边精馏，直到精馏馏分中不再含有低级醇ROH为止，再向反应体系加入高级醇酯R₁OOCR₂，边搅拌加热边精馏，直到精馏馏分不再含有低沸点的酯R₂COOR为止；所述低级醇镁和高级醇的投料摩尔比为1︰5～50；所述加入的高级醇酯与反应体系内对应的高级醇的摩尔比为1︰3~20；

以上R为C1～C2的饱和烃基，R₁为C3～C4的饱和烃基，R₂为C0～C3的饱和烃基。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤2）中所述低级醇镁为甲醇镁或乙醇镁的至少一种及甲醇镁或乙醇镁的醇溶液。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤2）中所述高级醇R₁OH为丙醇，异丙醇，丁醇，异丁醇，或叔丁醇。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤3）中所述干燥为减压加热法，加热温度范围为60～140℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1）中所述低级醇为甲醇。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于步骤2）中甲醇镁和所述高级醇R₁OH的投料摩尔比为1︰5～40。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于步骤2）中：所述反应体系中甲醇镁和高级醇酯R₁OOCR₂的投料摩尔比为1︰1～5。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于步骤3）中：所述干燥温度为100～140℃。