CN102964311B - 一种合成4-甲基-5-烷氧基噁唑的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合成4-甲基-5-烷氧基噁唑的方法，所述方法包括如下合成路线中的步骤b或步骤a～步骤b，所述的合成路线如下所示：所述的步骤a是1，1-二烷氧基丙酮与乙酰卤反应，生成1-烷氧基-1-卤代丙酮；所述的步骤b是1-烷氧基-1-卤代丙酮与甲酰胺发生环合反应，生成4-甲基-5-烷氧基噁唑；其中：取代基R为C2～C12烷基，取代基X为卤素元素。本发明的合成方法具有操作简单、原料易得且毒性小、反应收率高、污染小等优点，能满足工业化大生产需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种合成4-甲基-5-烷氧基噁唑的方法，属于有机化学合成技术领域。
背景技术
4-甲基-5-烷氧基噁唑是维生素B6制备过程中有用的中间体。目前，4-甲基-5-烷氧基噁唑的制备方法主要有如下几种：(1)以烷基异氰酸酯为原料的异构法，需要通过加热或碱催化的方式实现；(2)以N-烷氧基草酰丙氨酸烷基酯为原料的脱水法，如：CN86101512；(3)以N-甲酰丙氨酸烷基酯为原料，在五氧化二磷的作用下，脱水环合得到取代烷氧基噁唑，如：JornalofAmericanChemicalSociety，2007，129(14)：4440～4445；(4)中国专利文献CN201010618886公开了一种以氨基酸酯和胺类化合物在催化剂作用下，与双(三氯甲基)碳酸酯脱水环合的合成方法。
上述方法均不同程度存在反应选择性差、收率低、副产物三废太多等缺陷，不适合节能环保的产业发展要求和不能满足工业化大生产的需求。
发明内容
本发明针对现有技术所存在的上述缺陷，提供一种合成方法简单、原料易得、反应收率高、污染小，能满足工业化大生产需求的4-甲基-5-烷氧基噁唑的合成方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种合成4-甲基-5-烷氧基噁唑的方法，包括如下合成路线中的步骤b或步骤a～步骤b，所述的合成路线如下所示：
所述的步骤a是1，1-二烷氧基丙酮II与乙酰卤反应，生成1-烷氧基-1-卤代丙酮III；所述的步骤b是1-烷氧基-1-卤代丙酮III与甲酰胺发生环合反应，生成4-甲基-5-烷氧基噁唑I；其中：取代基R为C2～C12烷基，取代基X为卤素元素。
所述的取代基R推荐为乙基、正丙基、异丙基、正丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1，1-二甲基乙基、正戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、2，2-二甲基丙基、1-乙基丙基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1，1-二甲基丁基、1，2-二甲基丁基、1，3-二甲基丁基、2，2-二甲基丁基、2，3-二甲基丁基、3，3-二甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1，1，2-三甲基丙基、1，2，2-三甲基丙基、1-乙基-1-甲基丙基、1-乙基-2-甲基丙基、正庚基、正辛基、2-乙基己基、正壬基、正癸基、正十一基或正十二基。
所述的取代基R优选为乙基、正丙基、异丙基、正丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1，1-二甲基乙基、正戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、2，2-二甲基丙基、1-乙基丙基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1，1-二甲基丁基、1，2-二甲基丁基、1，3-二甲基丁基、2，2-二甲基丁基、2，3-二甲基丁基、3，3-二甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1，1，2-三甲基丙基、1，2，2-三甲基丙基、1-乙基-1-甲基丙基或1-乙基-2-甲基丙基。
所述的取代基X优选为F、Cl或Br元素。
作为最优方案，所述的取代基R为乙基或正丁基，所述的取代基X为Cl或Br元素。
1，1-二烷氧基丙酮与乙酰卤的摩尔比推荐为0.5∶1～2∶1，优选为1∶1。
1，1-二烷氧基丙酮与乙酰卤的反应温度推荐为0～100℃，优选为40～80℃。
1-烷氧基-1-卤代丙酮与甲酰胺加热反应首先生成取代的噁唑，但是在甲酰胺过量的情况下，取代的噁唑容易和甲酰胺进一步反应生成取代的咪唑。因此1-烷氧基-1-卤代丙酮与甲酰胺的摩尔比推荐为1∶1～1∶1.5，优选为1∶1；甲酰胺较适合以滴加的方式加入1-烷氧基-1-卤代丙酮中。
1-烷氧基-1-卤代丙酮与甲酰胺的反应温度也不宜过高，推荐为50～150℃，优选为100～130℃。
步骤a和步骤b的反应均可以在有溶剂或无溶剂条件下进行；均优选在无溶剂的条件下进行。
所述的1，1-二烷氧基丙酮II可以按照CA1153014A或J.Chem.Soc.，1955：3324-3331中公开的方法由丙酮醛制得，反应过程中生成的水和醇共沸蒸出，醇可以直接或经回收后返回体系内循环利用，反应路线如下：
与现有技术相比，本发明的合成方法具有操作简单、原料易得且毒性小、反应收率高、污染小等优点，能满足工业化大生产需求。
具体实施方法
下面结合实施例对本发明做进一步详细、完整地说明，但决非限制本发明，本发明也并非仅局限于下述实施例的内容。
实施例1
一、合成中间体1-溴-1-正丁氧基丙酮
在氩气保护下，首先将24.3g的乙酰溴和按照CA1153014A制备的40g1，1-二正丁氧基丙酮(两者的摩尔比为1∶1)分别加热到60℃，然后将乙酰溴滴加到1，1-二正丁氧基丙酮中，滴毕，继续保温搅拌1小时，冷却到50℃，开始真空(11mmHg)蒸馏，逐渐升温，收集78～80℃的馏分，得到37.7g中间体1-溴-1-正丁氧基丙酮，相对于1，1-二正丁氧基丙酮的摩尔收率为91.3％。
二、合成目标产物4-甲基-5-正丁氧基噁唑
在氩气保护下，首先将得到的37.7g中间体1-溴-1-正丁氧基丙酮加热到内温为130℃，然后滴加8.5g甲酰胺(1-溴-1-正丁氧基丙酮与甲酰胺的摩尔比为1∶1.05)；滴毕，继续保温搅拌2小时；冷却到50℃，开始真空(11mmHg)蒸馏，逐渐升温，收集74～76℃的馏分，得到目标产物4-甲基-5-正丁氧基噁唑26g，GC纯度98.4％，摩尔收率为92.8％。
GC条件：安捷伦19091j-413HP-5(30m*0.25μm)；载气为N2；进样口温度为280℃；检测器温度为280℃；柱温是从50℃开始，以10℃/min升温到250℃，保持1min；柱流速为2mL/min；分流比为90∶1；保留时间为6.40min。
实施例2
在氩气保护下，首先将48.6g的乙酰溴和40g的1，1-二正丁氧基丙酮(两者的摩尔比为2∶1)分别加热到76℃，然后将乙酰溴滴加到1，1-二正丁氧基丙酮中，滴毕，继续保温搅拌1小时，冷却到50℃，开始真空(11mmHg)蒸馏，逐渐升温，收集78～80℃的馏分，得到38.1g中间体1-溴-1-正丁氧基丙酮，摩尔收率为92.2％。
在氩气保护下，首先将得到的上述中间体1-溴-1-正丁氧基丙酮加热到内温为120℃，然后滴加8.2g甲酰胺(1-溴-1-正丁氧基丙酮与甲酰胺的摩尔比为1∶1)；滴毕，继续保温搅拌2小时；冷却到50℃，开始真空(11mmHg)蒸馏，逐渐升温，收集74～76℃的馏分，得到目标产物4-甲基-5-正丁氧基噁唑26.0g，GC纯度99.2％，摩尔收率为91.9％。
实施例3
在氩气保护下，首先将15.5g的乙酰氯和40g的1，1-二正丁氧基丙酮(两者的摩尔比为1∶1)分别加热到51℃，然后将乙酰氯滴加到1，1-二正丁氧基丙酮中，滴毕，继续保温搅拌1小时，冷却到30℃，开始真空(11mmHg)蒸馏，逐渐升温，收集52～54℃的馏分，得到29.3g中间体1-氯-1-正丁氧基丙酮，摩尔收率为90.0％。
在氩气保护下，首先将得到的上述中间体1-氯-1-正丁氧基丙酮加热到内温为110℃，然后滴加8g甲酰胺(1-氯-1-正丁氧基丙酮与甲酰胺的摩尔比为1∶1)；滴毕，继续保温搅拌2小时；冷却到50℃，开始真空(11mmHg)蒸馏，逐渐升温，收集74～76℃的馏分，得到目标产物4-甲基-5-正丁氧基噁唑25.8g，GC纯度为98.8％，摩尔收率为93.4％。
实施例4
一、合成中间体1-溴-1-乙氧基丙酮
在氩气保护下，首先将33.6g的乙酰溴和按照J.Chem.Soc.[1955：3324～3331]制备的40g的1，1-二乙氧基丙酮(两者的摩尔比为1.5∶1)分别加热到50℃，然后将乙酰溴滴加到1，1-二乙氧基丙酮中，滴毕，继续保温搅拌1小时，冷却到30℃，开始真空(11mmHg)蒸馏，逐渐升温，收集46～48℃的馏分，得到中间体1-溴-1-乙氧基丙酮44.9g，相对于原料1，1-二乙氧基丙酮的摩尔收率为90.6％。
二、合成目标产物4-甲基-5-乙氧基噁唑
在氩气保护下，首先将得到的44.9g中间体1-溴-1-乙氧基丙酮加热到内温为100℃，然后滴加13.4g甲酰胺(1-溴-1-乙氧基丙酮与甲酰胺的摩尔比为1∶1.2)；滴毕，继续保温搅拌2小时；冷却到30℃，开始真空(11mmHg)蒸馏，逐渐升温，收集48～50℃的馏分，得到目标产物4-甲基-5-乙氧基噁唑29g，GC纯度99.5％，摩尔收率为92.0％。
GC条件：安捷伦19091j-413HP-5(30m*0.25μm)；载气为N2；进样口温度为280℃；检测器温度为280℃；柱温是从50℃开始，以10℃/min升温到250℃，保持1min；柱流速为2mL/min；分流比为90∶1；保留时间为5.20min。
实施例5
在氩气保护下，首先将22.4g的乙酰溴和40g的1，1-二乙氧基丙酮(两者的摩尔比为1∶1)分别加热到76℃，然后将乙酰溴滴加到1，1-二乙氧基丙酮中，滴毕，继续保温搅拌1小时，冷却到30℃，开始真空(11mmHg)蒸馏，逐渐升温，收集46～48℃的馏分，得到45.8g中间体1-溴-1-乙氧基丙酮，摩尔收率为92.5％。
在氩气保护下，首先将得到的上述中间体1-溴-1-乙氧基丙酮加热到内温为150℃，然后滴加12.5g甲酰胺(1-溴-1-乙氧基丙酮与甲酰胺的摩尔比为1∶1.1)；滴毕，继续保温搅拌2小时；冷却到30℃，真空(11mmHg)蒸馏，逐渐升温，收集48～50℃的馏分，得到目标产物4-甲基-5-乙氧基噁唑30.5g，GC纯度98.7％，摩尔收率为94.7％。
实施例6
在氩气保护下，首先将25.8g的乙酰氯和40g的1，1-二乙氧基丙酮(两者的摩尔比为1.2∶1)分别加热到51℃，然后将乙酰氯滴加到1，1-二乙氧基丙酮中，滴毕，继续保温搅拌1小时，冷却到25℃，开始真空(11mmHg)蒸馏，逐渐升温，收集38～40℃的馏分，得到34.1g中间体1-氯-1-乙氧基丙酮，摩尔收率为91.2％。
在氩气保护下，首先将得到的上述中间体1-氯-1-乙氧基丙酮加热到内温为130℃，然后滴加14.6g甲酰胺(1-氯-1-乙氧基丙酮与甲酰胺的摩尔比为1∶1.3)；滴毕，继续保温搅拌2小时；冷却到30℃，真空(11mmHg)蒸馏，逐渐升温，收集48～50℃的馏分，得到目标产物4-甲基-5-乙氧基噁唑28.5g，GC纯度为95.5％，摩尔收率为89.8％。
Claims (5)
1.一种合成4-甲基-5-烷氧基噁唑的方法，其特征在于，包括如下合成路线中的步骤b或步骤a～步骤b，所述的合成路线如下所示：
所述的步骤a是1,1-二烷氧基丙酮II与乙酰卤反应，生成1-烷氧基-1-卤代丙酮III；所述的步骤b是1-烷氧基-1-卤代丙酮III与甲酰胺发生环合反应，生成4-甲基-5-烷氧基噁唑I；其中：取代基R为乙基或正丁基；取代基X为Cl或Br元素；并且，1-烷氧基-1-卤代丙酮与甲酰胺的摩尔比为1:1～1:1.5。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：1,1-二烷氧基丙酮与乙酰卤的摩尔比为0.5:1～2:1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：1,1-二烷氧基丙酮与乙酰卤的反应温度为0～100℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：1-烷氧基-1-卤代丙酮与甲酰胺的反应温度为50～150℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a和步骤b的反应均在无溶剂条件下进行。
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