CN102603690A - 一种一锅法制备四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种一锅法合成四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物的方法,选用已经在市场上商业化的原料或者容易制备的丙二酸二乙酯为初始原料,与取代二卤代醚其中X为-Cl、-Br、-I,依次经合环、水解、脱羧,得到四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物;该方法原料廉价易得,工艺条件稳定,化学反应条件温和,反应纯度收率较高,收率为75.6%~82.2%,整个生产过程中操作简单,缩短了生产时间,提高了收率,适用于规模化生产,为制备四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物提供了一种新的思路和方法。
Description
(一)技术领域:
本发明涉及一种制备有机合成中间体及医药中间体的方法,特别是一种一锅法制备四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物的方法。
(二)背景技术:
四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物是重要的有机合成中间体及医药中间体,同时也是合成wittig试剂的重要中间体,它与醛或酮作用发生Wittig反应或羰基烯化反应,Wittig试剂及其反应在合成最新系列的高级的不同种类的精细有机化学品中,得到了众多的应用。因此,开发一种高效益,低成本的四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物的合成工艺具有重要意义。
现阶段,制备四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物的方法主要有以下几种:
1、以四氢吡喃-4-羧酸酯,四氢吡喃-4,4-二羧酸二甲酯,四氢吡喃-4,4-二羧酸为起始原料,经水解得到四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物,该方法的原料价格昂贵,操作繁琐;
2、以二氯乙醚为初始原料,与甲醇钠反应合环,再经水解、脱羧,得到四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物的方法,但是该方法步骤繁多,操作复杂,收率很低。
(三)发明内容:
本发明的目的在于提供一种一锅法制备四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物的方法,其中R为氢、C1-C8直链烷基、硝基、C5-C10环烷基或C6-C10芳基,选用已经在市场上商业化的丙二酸二乙酯为起始原料,与取代二卤代醚其中X为-Cl、-Br、-I,依次经合环、水解、脱羧,得到最终产物四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物该法原料易得,反应纯度、收率均较高,工艺稳定,同时一锅法反应简化操作步骤,降低生产成本,适用于规模化生产,为制备四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物提供了一种新的思路和方法。
本发明的技术方案:一种一锅法制备四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物的方法,其特征在于具体步骤如下:
(1)合环:向反应釜中依次加入芳烃类溶剂、碳酸盐和季铵盐,升温至50~65℃,滴加主原料丙二酸二乙酯和取代二卤代醚的混合溶液,滴毕,于50~65℃保温,反应毕,将体系降温至20~30℃,加入水和芳烃类溶剂萃取体系,分液得到有机相;
其中,X为F、Cl、Br或I,R为氢、C1-C8直链烷基、硝基、C5-C10环烷基或C6-C10芳基;主原料丙二酸二乙酯与芳烃类溶剂的用量比为1g/1~10mL;主原料丙二酸二乙酯与碳酸盐的摩尔比为1∶2.0~3.0;主原料丙二酸二乙酯与季铵盐的摩尔比为1∶0.05~0.2;主原料丙二酸二乙酯与取代二卤代醚的摩尔比为1∶1.0~2.0;主原料丙二酸二乙酯与水的用量比为1g/1~10mL;主原料丙二酸二乙酯与萃取的芳烃类溶剂的用量比为1g/1~10mL;保温时间为3~20h;
(2)水解:向步骤(1)所得有机相中加入50%无机碱溶液,体系升温至65~90℃,并于65~90℃保温,反应毕,将体系降温至20~30℃,加入水,分液得水相;
其中,主原料丙二酸二乙酯与无机碱溶液的用量比范围为1g/2~10mL;主原料丙二酸二乙酯与水的用量比为1g/0.5~5mL;保温时间为10~40h;
(3)脱羧:向步骤(2)所得水相中加入酯类溶剂,分液得水相A,于10~25℃向所得水相A中滴加酸液至pH为2~3,加入氯化钠,体系升温至90~150℃,并于90~150℃保温,反应毕,继续于10~25℃向体系滴加酸液至pH为1~2,滴毕,向体系加入醚类溶剂萃取,分液,将分液所得有机相浓缩得到产品四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物
其中,主原料丙二酸二乙酯与酯类溶剂的用量比为1g/1~10mL;主原料丙二酸二乙酯与第一次调酸的酸液的摩尔比为1∶1.5~2.5;主原料丙二酸二乙酯与氯化钠的质量比为1∶0.1~1;主原料丙二酸二乙酯与第二次调酸的酸液的摩尔比为1∶1.0~2.0;主原料丙二酸二乙酯和醚类溶剂的用量比为1g/5~15mL;保温时间为15~50h。
上述所说的步骤(1)中主原料丙二酸二乙酯与芳烃类溶剂的用量比为1g/2~8mL;主原料丙二酸二乙酯与碳酸盐的摩尔比为1∶2.2~2.8;主原料丙二酸二乙酯与季铵盐的摩尔比为1∶0.08~0.15;主原料丙二酸二乙酯与取代二卤代醚的摩尔比为1∶1.1~1.8;主原料丙二酸二乙酯与水的用量比为1g/2~8mL;主原料丙二酸二乙酯与萃取的芳烃类溶剂的用量比为1g/2~8mL;保温时间为8~20h。
上述所说的步骤(2)中主原料丙二酸二乙酯与无机碱溶液的用量比范围为1g/3~9mL;主原料丙二酸二乙酯与水的用量比为1g/0.5~3mL;升温后的反应温度为75~90℃;保温时间为15~40h。
上述所说的步骤(3)中主原料丙二酸二乙酯与酯类溶剂的用量比为1g/2~8mL;主原料丙二酸二乙酯与第一次调酸的酸液的摩尔比为1∶1.5~2.3;主原丙二酸二乙酯与氯化钠的质量比为1∶0.2~0.8;升温后的反应温度为110~140℃;保温时间为20~50h;主原料丙二酸二乙酯与第二次调酸的酸液的摩尔比为1∶1.2~1.8;主原料和醚类溶剂的用量比为1g/5~12mL。
上述所说的步骤(1)中主原料丙二酸二乙酯与芳烃类溶剂的用量比为1g/4~8mL;主原料丙二酸二乙酯与碳酸盐的摩尔比为1∶2.3~2.6;主原料丙二酸二乙酯与季铵盐的摩尔比为1∶0.1~0.15;主原料丙二酸二乙酯与取代二卤代醚的摩尔比为1∶1.2~1.5;主原料丙二酸二乙酯与水的用量比为1g/4~8mL;主原料丙二酸二乙酯与萃取的芳烃类溶剂的用量比为1g/3~5mL;保温时间为10~20h;所说的步骤(2)中,主原料丙二酸二乙酯与碱液的用量比范围为1g/2~8mL;主原料丙二酸二乙酯与水的用量比为1g/1~3mL;升温后的反应温度为75~85℃;保温时间为20~40h;所说的步骤(3)中,主原料丙二酸二乙酯与酯类溶剂的用量比为1g/3~6mL;主原料丙二酸二乙酯与第一次调酸的酸液的摩尔比为1∶1.8~2.0;主原丙二酸二乙酯与氯化钠的质量比为1∶0.5~0.8;升温后的反应温度为120~130℃;保温30~50h主原料丙二酸二乙酯与第二次调酸的酸液的摩尔比为1∶1.4~1.7;主原料丙二酸二乙酯和醚类溶剂的用量比为1g/8~12mL。
上述步骤(1)中所说的芳烃类溶剂为苯、甲苯、乙苯或二甲苯;所说的碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾或碳酸铯;所说的季料铵盐为四丁基溴化铵、四丁基碘化铵或四丁基氯化铵。
上述步骤(2)中所说的无机碱为氢氧化钠,氢氧化钾。
上述步骤(3)中所说的酯类溶剂为乙酸乙酯、乙酸异丙酯或乙酸正丙酯;所说的酸液为30%的盐酸、硫酸或磷酸水溶液;所说的醚类溶剂为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、苯甲醚或甲基叔丁基醚。
上述步骤(1)中所说的芳烃类溶剂为甲苯,所说的碳酸盐为碳酸钾,所说的季铵盐为四丁基溴化铵;步骤(2)中所说的无机碱为氢氧化钠;步骤(3)中所说的酯类溶剂为乙酸异丙酯;所说的酸液为36%盐酸,所说的醚类溶剂为四氢呋喃。
本发明的优越性:1、该法原料易得,反应纯度、收率均较高,纯度稳定在99.0%以上,收率为75.6%~82.2%,工艺稳定,操作简单,适用于规模化生产;2、该法采用一锅法,减少中间体损失,并提高了整体收率,生产周期缩短近30%,生产成本节约15%~25%;3、采用饱和盐水体系脱羧,在降低原料成本的同时,提高了工艺安全性,为制备4-甲醇吡喃及其衍生物提供了一种适合规模化生产的新的思路和方法。
(四)附图说明:
图1为本发明所涉一种一锅法制备四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物的化学反应步骤流程图。
图2为本发明所涉一种一锅法制备四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物的化学反应过程流程图。
结合图1和/或图2可以更加直观的理解上述发明的技术方案。
(五)具体实施方式:
对于实施方式中出现的区间范围,是由于在一次试验中温度随反应过程的进行会出现一定的浮动;PH值测试结果的表述也是化工合成领域的常规表述。
(1)合环:向1000L反应釜中依次加入417.6kg甲苯(1g/6mL),172.5kg碳酸钾(2.5eq)和19.3kg四丁基溴化铵(0.12eq),升温至55±2℃,滴加由80.0kg丙二酸二乙酯(1eq)和93.0kg二氯乙醚(1∶1.3eq)的混合溶液,滴毕,于50±2℃保温15h;反应毕,将体系降温至20~30℃,加入480kg水(1g/6mL)和278.4kg甲苯(1g/4mL)萃取,分液得有机相;
(2)水解:向步骤(1)所得有机相中加入50%氢氧化钾溶液480kg(1g/5mL),体系升温至80±2℃,保温30h,反应毕,将体系降温至20~30℃,加入160kg水(1g/2mL),静置后分液,得水相;
(3)脱羧:向步骤(2)所得水相中加入349.2kg乙酸异丙酯(1g/5mL),分液得水相A,于15±2℃向所得水相A中滴加30%的盐酸至pH为2.5±0.2,加入19.0kg氯化钠(1∶0.65eq),体系升温至125±3℃,并于125±3℃保温40h,反应毕,继续于15±2℃滴加30%的盐酸至pH为1.5±0.2,滴毕,向体系中加入712kg四氢呋喃(1g/10mL)萃取,分液,所得有机相浓缩得产品四氢吡喃-4-甲酸收率82.2%,气相色谱纯度(GC)纯度:99.9%。
实施例2:一种一锅法制备2,6-二甲基-4-甲酸吡喃的方法,其特征在于具体制备步骤如下:
(1)合环:向3000L反应釜中,加入277.4kg乙苯(1g/1mL),开动搅拌,再加入424.0kg无水碳酸钠(1∶2.0eq)和73.9kg四丁基碘化铵(1∶0.05eq),升温至63±2℃;滴加由320.0kg丙二酸二乙酯(1eq)和843.1kg 2二溴异丙醚(1∶1.0eq)的混合溶液,滴毕,于63±2℃保温3h,反应毕,将体系降温至20~30℃,将反应体系加入到320kg水(1g/1mL)和277.4kg乙苯(1g/1mL)萃取,分液得有机相;
(2)水解:向步骤(1)所得有机相体系中加入配好的50%氢氧化钠溶液768kg(1g/2mL),体系升温至85±5℃,于85±5℃保温10h,反应毕,将体系降温至20~30℃,加入160kg水(1g/0.5mL),静置后分液,得水相;
(3)脱羧:向步骤(2)所得水相中加入284.2kg乙酸丙酯(1g/1mL),分液得水相A,于15±2℃向所得水相A中滴加30%的硫酸至pH为1.5±0.5,加入11.7kg氯化钠(1∶0.1eq),体系升温至145±5℃,并于145±5℃保温15h,反应毕,继续于15±2℃滴加30%的硫酸至pH为1.5±0.5,滴毕,向体系中加入2-甲基四氢呋喃1376kg(1g/5mL)萃取,分液,所得有机相浓缩得产品2,6-二甲基-4-甲酸吡喃收率76.8%,气相色谱纯度(GC)纯度:99.4%。
(1)合环:向5000L反应釜中,加入1290kg二甲苯(1g/10mL),开动搅拌,再加入414.0kg无水碳酸钾(1∶3.0eq)和52.2kg四丁基氯化铵(1∶0.2eq),升温至48±2℃;滴加由150.0kg丙二酸二乙酯(1eq)和781.9kg 1,1’-二硝基-2,2’-二碘乙醚(1∶2.0eq)的混合溶液,滴毕,于48±2℃保温20h,反应毕,将体系降温至20~30℃,将反应体系加入到1500kg水(1g/10mL)和1290kg二甲苯(1g/10mL)萃取,分液得有机相;
(2)水解:向步骤(1)所得有机相体系中加入配好的50%氢氧化钾溶液1800kg(1g/10mL),体系升温至70±5℃,于70±5℃保温40h,反应毕,将体系降温至20~30℃,加入750kg水(1g/5mL),静置后分液,得到水相;
(3)脱羧:向步骤(2)所得水相中加入1320kg乙酸丁酯(1g/10mL),分液得水相A,于20±5℃向所得水相A中滴加30%的磷酸至pH为2.5±0.5,加入55.0kg氯化钠(1∶1.0eq),体系升温至95±5℃,并于95±5℃保温50h,反应毕,继续于15±2℃滴加30%的磷酸至pH为1.5±0.2,滴毕,向体系中加入2003kg四氢呋喃萃取,分液,所得有机相浓缩得产品2,6-二硝基-4-甲酸吡喃收率75.6%,气相色谱纯度(GC)纯度:99.2%。
实施例4:制备2,6-二乙基-4-甲酸吡喃
(1)合环:向5000L反应釜中,加入1705kg甲苯,开动搅拌,再加入549.0kg无水碳酸钾(1∶2.6eq)和74.0kg四丁基溴化铵(1∶0.15eq),升温至55±3℃,滴加由245.0kg丙二酸二乙酯(1eq)和457.0kg 1,1’-二乙基-2,2’-二氯乙醚(1∶1.5eq)的混合溶液,于50±3℃保温12h,反应毕,将体系降温至20~30℃,加入到1960kg水(1g/8mL)和1066kg甲苯(1g/5mL)萃取,分液得有机相;
(2)水解:向步骤(1)所得有机相中加入配好的50%氢氧化钾溶液2352kg(1g/8mL),体系升温至80±3℃,并于80±3℃保温25h,反应毕,将体系降温至20~30℃,加入735kg水(1g/3mL),静置后分液,得水相;
(3)脱羧:向步骤(2)所得水相中加入1283kg乙酸异丙酯,分液得水相A,于15±3℃向所得水相A中滴加30%的盐酸至pH为2.5±0.2,加入71.6kg氯化钠(1∶0.8eq),体系升温至115±5℃,并于115±5℃保温18h,反应毕,继续于15±3℃滴加30%的盐酸至pH为1.5±0.2,滴毕,向体系中加入2617kg四氢呋喃(1g/12mL)萃取,分液,所得有机相浓缩得产品2,6-二乙基-4-甲酸吡喃收率80.2%,气相色谱纯度(GC)纯度:99.5%。
Claims (9)
1.一种一锅法制备四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物的方法,其特征在于具体步骤如下:
(1)合环:向反应釜中依次加入芳烃类溶剂、碳酸盐和季铵盐,升温至50~65℃,滴加主原料丙二酸二乙酯和取代二卤代醚的混合溶液,滴毕,于50~65℃保温,反应毕,将体系降温至20~30℃,加入水和芳烃类溶剂萃取体系,分液得到有机相;
其中,X为F、Cl、Br或I,R为氢、C1-C8直链烷基、硝基、C5-C10环烷基或C6-C10芳基;主原料丙二酸二乙酯与芳烃类溶剂的用量比为1g/1~10mL;主原料丙二酸二乙酯与碳酸盐的摩尔比为1∶2.0~3.0;主原料丙二酸二乙酯与季铵盐的摩尔比为1∶0.05~0.2;主原料丙二酸二乙酯与取代二卤代醚的摩尔比为1∶1.0~2.0;主原料丙二酸二乙酯与水的用量比为1g/1~10mL;主原料丙二酸二乙酯与萃取的芳烃类溶剂的用量比为1g/1~10mL;保温时间为3~20h;
(2)水解:向步骤(1)所得有机相中加入50%无机碱溶液,体系升温至65~90℃,并于65~90℃保温,反应毕,将体系降温至20~30℃,加入水,分液得水相;
其中,主原料丙二酸二乙酯与无机碱溶液的用量比范围为1g/2~10mL;主原料丙二酸二乙酯与水的用量比为1g/0.5~5mL;保温时间为10~40h;
(3)脱羧:向步骤(2)所得水相中加入酯类溶剂,分液得水相A,于10~25℃向所得水相A中滴加酸液至pH为2~3,加入氯化钠,体系升温至90~150℃,并于90~150℃保温,反应毕,继续于10~25℃向体系滴加酸液至pH为1~2,滴毕,向体系加入醚类溶剂萃取,分液,将分液所得有机相浓缩得到产品四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物
其中,主原料丙二酸二乙酯与酯类溶剂的用量比为1g/1~10mL;主原料丙二酸二乙酯与第一次调酸的酸液的摩尔比为1∶1.5~2.5;主原料丙二酸二乙酯与氯化钠的质量比为1∶0.1~1;主原料丙二酸二乙酯与第二次调酸的酸液的摩尔比为1∶1.0~2.0;主原料丙二酸二乙酯和醚类溶剂的用量比为1g/5~15mL;保温时间为15~50h。
3.根据权利要求1所说的一种一锅法制备四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物的方法,其特征在于所说的步骤(2)中主原料丙二酸二乙酯与无机碱溶液的用量比范围为1g/3~9mL;主原料丙二酸二乙酯与水的用量比为1g/0.5~3mL;升温后的反应温度为75~90℃;保温时间为15~40h。
4.根据权利要求1所说的一种一锅法制备四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物的方法,其特征在于所说的步骤(3)中主原料丙二酸二乙酯与酯类溶剂的用量比为1g/2~8mL;主原料丙二酸二乙酯与第一次调酸的酸液的摩尔比为1∶1.5~2.3;主原丙二酸二乙酯与氯化钠的质量比为1∶0.2~0.8;升温后的反应温度为110~140℃;保温时间为20~50h;主原料丙二酸二乙酯与第二次调酸的酸液的摩尔比为1∶1.2~1.8;主原料和醚类溶剂的用量比为1g/5~12mL。
5.根据权利要求1所说的一种一锅法制备四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物的方法,其特征在于所说的步骤(1)中主原料丙二酸二乙酯与芳烃类溶剂的用量比为1g/4~8mL;主原料丙二酸二乙酯与碳酸盐的摩尔比为1∶2.3~2.6;主原料丙二酸二乙酯与季铵盐的摩尔比为1∶0.1~0.15;主原料丙二酸二乙酯与取代二卤代醚的摩尔比为1∶1.2~1.5;主原料丙二酸二乙酯与水的用量比为1g/4~8mL;主原料丙二酸二乙酯与萃取的芳烃类溶剂的用量比为1g/3~5mL;保温时间为10~20h;所说的步骤(2)中,主原料丙二酸二乙酯与碱液的用量比范围为1g/2~8mL;主原料丙二酸二乙酯与水的用量比为1g/1~3mL;升温后的反应温度为75~85℃;保温时间为20~40h;所说的步骤(3)中,主原料丙二酸二乙酯与酯类溶剂的用量比为1g/3~6mL;主原料丙二酸二乙酯与第一次调酸的酸液的摩尔比为1∶1.8~2.0;主原丙二酸二乙酯与氯化钠的质量比为1∶0.5~0.8;升温后的反应温度为120~130℃;保温30~50h主原料丙二酸二乙酯与第二次调酸的酸液的摩尔比为1∶1.4~1.7;主原料丙二酸二乙酯和醚类溶剂的用量比为1g/8~12mL。
6.根据权利要求1所说的一种一锅法制备四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物的方法,其特征在于步骤(1)中所说的芳烃类溶剂为苯、甲苯、乙苯或二甲苯;所说的碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾或碳酸铯;所说的季料铵盐为四丁基溴化铵、四丁基碘化铵或四丁基氯化铵。
7.根据权利要求1所说的一种一锅法制备四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物的方法,其特征在于步骤(2)中所说的无机碱为氢氧化钠,氢氧化钾。
8.根据权利要求1所说的一种一锅法制备四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物的方法,其特征在于步骤(3)中所说的酯类溶剂为乙酸乙酯、乙酸异丙酯或乙酸正丙酯;所说的酸液为30%的盐酸、硫酸或磷酸水溶液;所说的醚类溶剂为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、苯甲醚或甲基叔丁基醚。
9.根据权利要求1所说的一种一锅法制备四氢吡喃-4-甲酸及其衍生物的方法,其特征在于步骤(1)中所说的芳烃类溶剂为甲苯,所说的碳酸盐为碳酸钾,所说的季铵盐为四丁基溴化铵;步骤(2)中所说的无机碱为氢氧化钠;步骤(3)中所说的酯类溶剂为乙酸异丙酯;所说的酸液为36%盐酸,所说的醚类溶剂为四氢呋喃。
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2012
- 2012-01-17 CN CN2012100134539A patent/CN102603690A/zh active Pending
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