CN103274911A - 一种1,3-二羟基-2-丙酮的制备新方法 - Google Patents
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Abstract
一种1,3-二羟基-2-丙酮的制备新方法,涉及一种重要的化工原料和医药中间体的制备方法。该方法依次包括如下步骤:采用甘油为原料,先与对甲基苯磺酰氯反应,然后再在铂催化条件下通入氧气进行氧化反应,最后在碱性条件下水解得到产品1,3-二羟基-2-丙酮,本发明提出了一条新的合成路线,所用原料来源广泛充足,价格便宜、反应得到的产品纯度高,颜色好,有较强的市场竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及1,3-二羟基-2-丙酮的制备方法,涉及一种重要的化工原料和医药中间体的制备方法。
背景技术
1,3-二羟基-2-丙酮是一种重要的化工原料、医药中间体,其化学性质活泼,能广泛参与诸如聚合、缩合等反应。其衍生物也是有机合成化学中一类非常重要的中间体,用途极其广泛,以其衍生物为中间体合成的一些化合物,还具有治疗心血管疾病、糖尿病和抗病毒活性(如艾滋病)的作用等。
同时,1,3-二羟基-2-丙酮是一种天然存在的酮糖,具有生物可降解性,可食用且对人体和环境无毒害,是一种具有多功能的添加剂,可用于化妆品、医药和食品行业。
1,3-二羟基-2-丙酮其合成方法主要都是采用甘油为主要原料,一般通过选择性氧化或者是微生物发酵法催化得到产品。
其中中国专利(专利号102432445)采用在过渡金属化合物的催化下,用双氧水进行氧化反应制备得到1,3-二羟基-2-丙酮,取得了较好的效果,但是双氧水在使用中要求较高,并且有爆炸危险,同时甘油的转化率和产品的收率并不高,配套设施要求较多,不利于大规模生产;
另外很多外国文献(例如J.Am.Chem.Soc.,1944,66(7),pp1183–1188)采用微生物发酵法制备产品,该类方法反应条件温和、操作简单,但是菌种昂贵,保存条件苛刻,并且后处理复杂,产品纯度不高。
在总结了国内外相关经验的基础上,我们提出了一条新的路线,各步反应均为常规操作,设备较简单。并且原料采用的是价格合适且供应充足的甘油,采用氧气氧化的步骤基本无三废产生,符合绿色化学的理念,较好的提高了原料的转化率,减轻了环保的压力,同时得到的产品也纯度较高,外观较同类产品颜色更好,具有较好的工业前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反应条件温和、工艺和设备简单、便于操作且无损环境的一种重要的化工原料和医药中间体1,3-二羟基-2-丙酮的制备方法。
为达上述目的,我们进行了一系列实验,提出了一条全新的合成路线。
实现本发明的技术方案如下:
一种1,3-二羟基-2-丙酮的制备新方法,其特征在于:以式(I)表示的1,3-二羟基-2-丙酮按照如下步骤获得:
A.1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙醇(Ⅱ)的制备
在反应器中加入甘油1倍,二氯甲烷6-10倍(重量比)和碳酸钠或者碳酸钾,其中碳酸钠的加入量为甘油重量的2.30-2.54倍,碳酸钾的加入量为甘油重量的3.00-3.30倍,搅拌均匀后再分批加入对甲苯磺酰氯,对甲苯磺酰氯的加入量为甘油重量的4.12-4.56倍,加入完毕后升温至50℃反应2-6小时,反应结束后,自然冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液常压蒸除溶剂后,得到的油状物为1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙醇(Ⅱ)粗品,粗品经过乙醇重结晶后得到精品。
B.1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙酮(Ⅲ)的制备
在压力反应器中加入1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙醇(Ⅱ)1倍,无水乙醇2-6倍(重量比)和贵金属含量为5%的铂碳催化剂0.05-0.06倍(重量比),搅拌均匀后加热至70℃,然后通入氧气,保持釜内压力为0.2MPa,在此温度和压力下继续搅拌反应2-4小时,反应完毕后冷却至室温并放气至常压,过滤回收催化剂,滤液常压浓缩除去溶剂,得到的油状物加入丁酮析晶,析出的固体为1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙酮(Ⅲ),该中间体经HPLC检测含量大于95%,不需要进一步纯化,可直接用于下一步反应。
C.1,3-二羟基-2-丙酮(Ⅰ)的制备
在反应器中加入1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙酮(Ⅲ)1倍和重量百分数为15%的氢氧化钠水溶液6-8倍(重量比),搅拌均匀后升温至回流状态,在回流状态下继续搅拌反应2-5小时,反应结束后改为蒸馏装置浓缩除去大部分水,残余溶液中加入氯仿萃取,分液,有机相经无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂后常压蒸馏除去溶剂,残余物为1,3-二羟基-2-丙酮(Ⅰ)粗品,粗品经纯化后得到精品1,3-二羟基-2-丙酮(Ⅰ)。
本发明的优点:
1.本发明采用的各步原料均为市售,来源广泛,供应充足,并且避免了发酵工艺中菌种昂贵且不易保存的缺点等。
2.本发明反应选择性好,原料转化率高,并且得到的产品纯度和外观与现有产品相比,有较大提高。
具体实施方式
下面通过具体的实施例进一步说明本发明是如何实现的:
实施例1
A.1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙醇(Ⅱ)的制备
在反应器中加入甘油(92g,1.0mol),二氯甲烷(920g)和碳酸钠(233.2g,2.2mol),搅拌均匀后再分批加入对甲苯磺酰氯(418g,2.2mol),加入完毕后升温至50℃反应6小时,反应结束后,自然冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液常压蒸除溶剂后,得到的油状物为1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙醇(Ⅱ)粗品,粗品烘干后经过乙醇重结晶后得到精品,为类白色固体,为354.6g,收率约为88.7%,熔点为44-46℃。
1H NMR(CDCl3,500MHz)δ:2.37(6H,s),3.98-4.12(5H,m),7.44-7.46(4H,m),7.78-7.81(4H,m)。ESI-MS(m/z):401(M+H)。
B.1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙酮(Ⅲ)的制备
在压力反应器中加入1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙醇(Ⅱ)(400g,1.0mol),无水乙醇(2400g)和贵金属含量为5%的铂碳催化剂(24g),搅拌均匀后加热至70℃,然后通入氧气,保持釜内压力为0.2MPa,在此温度和压力下继续搅拌反应4小时,反应完毕后冷却至室温并放气至常压,过滤回收催化剂,滤液常压浓缩除去溶剂,得到的油状物加入丁酮析晶,析出的固体为1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙酮(Ⅲ),为286.5g,收率约为72.0%,该中间体经HPLC检测含量大于95%,不需要进一步纯化,可直接用于下一步反应。取样纯化后检测图谱数据如下:
1H NMR(CDCl3,500MHz)δ:2.38(6H,s),4.72(4H,s),7.45-7.48(4H,m),7.76-7.79(4H,m)。ESI-MS(m/z):399(M+H)。
C.1,3-二羟基-2-丙酮(Ⅰ)的制备
在反应器中加入1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙酮(Ⅲ)(398g,1.0mol)和重量百分数为15%的氢氧化钠水溶液(3180g),搅拌均匀后升温至回流状态,在回流状态下继续搅拌反应5小时,反应结束后改为蒸馏装置浓缩除去大部分水,残余溶液中加入氯仿萃取,分液,有机相经无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂后常压蒸馏除去溶剂,残余物为1,3-二羟基-2-丙酮(Ⅰ)粗品,粗品经纯化后得到精品1,3-二羟基-2-丙酮(Ⅰ),为73.4g,收率约为81.6%。HPLC检测含量为98.7%,与标准品保留时间一致,熔点76-78℃,ESI-MS(m/z):92(M+2H)。
实施例2
其他步骤与实施例1相同,只是A步骤的1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙醇(Ⅱ)的制备方法如下:
在反应器中加入甘油(92g,1.0mol),二氯甲烷(555g)和碳酸钠(212g,2.0mol),搅拌均匀后再分批加入对甲苯磺酰氯(380g,2.0mol),加入完毕后升温至50℃反应2小时,反应结束后,自然冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液常压蒸除溶剂后,得到的油状物为1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙醇(Ⅱ)粗品,粗品烘干后经过乙醇重结晶后得到精品,为类白色固体,为315.7g,收率约为78.9%,熔点为44-46℃。
1H NMR(CDCl3,500MHz)δ:2.37(6H,s),3.98-4.12(5H,m),7.44-7.46(4H,m),7.78-7.81(4H,m)。ESI-MS(m/z):401(M+H)。
实施例3
其他步骤与实施例1相同,只是A步骤的1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙醇(Ⅱ)的制备方法如下:
在反应器中加入甘油(92g,1.0mol),二氯甲烷(800g)和碳酸钠(222.6g,2.1mol),搅拌均匀后再分批加入对甲苯磺酰氯(399g,2.1mol),加入完毕后升温至50℃反应4小时,反应结束后,自然冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液常压蒸除溶剂后,得到的油状物为1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙醇(Ⅱ)粗品,粗品烘干后经过乙醇重结晶后得到精品,为类白色固体,为336.8g,收率约为84.2%,熔点为44-46℃。
1H NMR(CDCl3,500MHz)δ:2.37(6H,s),3.98-4.12(5H,m),7.44-7.46(4H,m),7.78-7.81(4H,m)。ESI-MS(m/z):401(M+H)。
实施例4
其他步骤与实施例1相同,只是A步骤的1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙醇(Ⅱ)的制备方法如下:
在反应器中加入甘油(92g,1.0mol),二氯甲烷(650g)和碳酸钾(280g,约2.0mol),搅拌均匀后再分批加入对甲苯磺酰氯(385g,约2.0mol),加入完毕后升温至50℃反应3小时,反应结束后,自然冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液常压蒸除溶剂后,得到的油状物为1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙醇(Ⅱ)粗品,粗品烘干后经过乙醇重结晶后得到精品,为类白色固体,为321.3g,收率约为80.3%,熔点为44-46℃。
1H NMR(CDCl3,500MHz)δ:2.37(6H,s),3.98-4.12(5H,m),7.44-7.46(4H,m),7.78-7.81(4H,m)。ESI-MS(m/z):401(M+H)。
实施例5
其他步骤与实施例1相同,只是A步骤的1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙醇(Ⅱ)的制备方法如下:
在反应器中加入甘油(92g,1.0mol),二氯甲烷(850g)和碳酸钾(303g,约2.2mol),搅拌均匀后再分批加入对甲苯磺酰氯(415g,约2.2mol),加入完毕后升温至50℃反应5小时,反应结束后,自然冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液常压蒸除溶剂后,得到的油状物为1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙醇(Ⅱ)粗品,粗品烘干后经过乙醇重结晶后得到精品,为类白色固体,为342.6g,收率约为85.7%,熔点为44-46℃。
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实施例6
其他步骤与实施例1相同,只是B步骤的1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙酮(Ⅲ)的制备方法如下:
在压力反应器中加入1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙醇(Ⅱ)(400g,1.0mol),无水乙醇(800g)和贵金属含量为5%的铂碳催化剂(20g),搅拌均匀后加热至70℃,然后通入氧气,保持釜内压力为0.2MPa,在此温度和压力下继续搅拌反应2小时,反应完毕后冷却至室温并放气至常压,过滤回收催化剂,滤液常压浓缩除去溶剂,得到的油状物加入丁酮析晶,析出的固体为1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙酮(Ⅲ),为237.2g,收率约为59.6%,该中间体经HPLC检测含量大于95%,不需要进一步纯化,可直接用于下一步反应。取样纯化后检测图谱数据如下:
1H NMR(CDCl3,500MHz)δ:2.38(6H,s),4.72(4H,s),7.45-7.48(4H,m),7.76-7.79(4H,m)。ESI-MS(m/z):399(M+H)。
实施例7
其他步骤与实施例1相同,只是B步骤的1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙酮(Ⅲ)的制备方法如下:
在压力反应器中加入1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙醇(Ⅱ)(400g,1.0mol),无水乙醇(1600g)和贵金属含量为5%的铂碳催化剂(22g),搅拌均匀后加热至70℃,然后通入氧气,保持釜内压力为0.2MPa,在此温度和压力下继续搅拌反应3小时,反应完毕后冷却至室温并放气至常压,过滤回收催化剂,滤液常压浓缩除去溶剂,得到的油状物加入丁酮析晶,析出的固体为1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙酮(Ⅲ),为264.7g,收率约为66.5%,该中间体经HPLC检测含量大于95%,不需要进一步纯化,可直接用于下一步反应。取样纯化后检测图谱数据如下:
1H NMR(CDCl3,500MHz)δ:2.38(6H,s),4.72(4H,s),7.45-7.48(4H,m),7.76-7.79(4H,m)。ESI-MS(m/z):399(M+H)。
实施例8
其他步骤与实施例1相同,只是C步骤的1,3-二羟基-2-丙酮(Ⅰ)的制备方法如下:
在反应器中加入1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙酮(Ⅲ)(398g,1.0mol)和重量百分数为15%的氢氧化钠水溶液(2340g),搅拌均匀后升温至回流状态,在回流状态下继续搅拌反应2小时,反应结束后改为蒸馏装置浓缩除去大部分水,残余溶液中加入氯仿萃取,分液,有机相经无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂后常压蒸馏除去溶剂,残余物为1,3-二羟基-2-丙酮(Ⅰ)粗品,粗品经纯化后得到精品1,3-二羟基-2-丙酮(Ⅰ),为60.2g,收率约为66.9%。HPLC检测含量为98.7%,与标准品保留时间一致,熔点76-78℃,ESI-MS(m/z):92(M+2H)。
实施例9
其他步骤与实施例1相同,只是C步骤的1,3-二羟基-2-丙酮(Ⅰ)的制备方法如下:
在反应器中加入1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙酮(Ⅲ)(398g,1.0mol)和重量百分数为15%的氢氧化钠水溶液(2800g),搅拌均匀后升温至回流状态,在回流状态下继续搅拌反应4小时,反应结束后改为蒸馏装置浓缩除去大部分水,残余溶液中加入氯仿萃取,分液,有机相经无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂后常压蒸馏除去溶剂,残余物为1,3-二羟基-2-丙酮(Ⅰ)粗品,粗品经纯化后得到精品1,3-二羟基-2-丙酮(Ⅰ),为65.1g,收率约为72.3%。HPLC检测含量为98.7%,与标准品保留时间一致,熔点76-78℃,ESI-MS(m/z):92(M+2H)。
实施例10
其他步骤与实施例1相同,只是C步骤的1,3-二羟基-2-丙酮(Ⅰ)的制备方法如下:
在反应器中加入1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙酮(Ⅲ)(398g,1.0mol)和重量百分数为15%的氢氧化钠水溶液(3000g),搅拌均匀后升温至回流状态,在回流状态下继续搅拌反应3小时,反应结束后改为蒸馏装置浓缩除去大部分水,残余溶液中加入氯仿萃取,分液,有机相经无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂后常压蒸馏除去溶剂,残余物为1,3-二羟基-2-丙酮(Ⅰ)粗品,粗品经纯化后得到精品1,3-二羟基-2-丙酮(Ⅰ),为63.8g,收率约为70.9%。HPLC检测含量为98.7%,与标准品保留时间一致,熔点76-78℃,ESI-MS(m/z):92(M+2H)。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例,并非用来限定本发明的范围,凡依本发明所做的均等变化与修饰,皆为本发明专利范围所涵盖。
Claims (1)
1.一种1,3-二羟基-2-丙酮的制备新方法,其特征在于:以式(I)表示的1,3-二羟基-2-丙酮按照如下步骤获得:
A.1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙醇(Ⅱ)的制备
在反应器中加入甘油1倍,二氯甲烷6-10倍(重量比)和碳酸钠或者碳酸钾,其中碳酸钠的加入量为甘油重量的2.30-2.54倍,碳酸钾的加入量为甘油重量的3.00-3.30倍,搅拌均匀后再分批加入对甲苯磺酰氯,对甲苯磺酰氯的加入量为甘油重量的4.12-4.56倍,加入完毕后升温至50℃反应2-6小时,反应结束后,自然冷却至室温,过滤除去不溶物,滤液常压蒸除溶剂后,得到的油状物为1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙醇(Ⅱ)粗品,粗品经过乙醇重结晶后得到精品;
B.1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙酮(Ⅲ)的制备
在压力反应器中加入1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙醇(Ⅱ)1倍,无水乙醇2-6倍(重量比)和贵金属含量为5%的铂碳催化剂0.05-0.06倍(重量比),搅拌均匀后加热至70℃,然后通入氧气,保持釜内压力为0.2MPa,在此温度和压力下继续搅拌反应2-4小时,反应完毕后冷却至室温并放气至常压,过滤回收催化剂,滤液常压浓缩除去溶剂,得到的油状物加入丁酮析晶,析出的固体为1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙酮(Ⅲ),该中间体经HPLC检测含量大于95%,不需要进一步纯化,可直接用于下一步反应;
C.1,3-二羟基-2-丙酮(Ⅰ)的制备
在反应器中加入1,3-二对甲苯磺酰氧基-2-丙酮(Ⅲ)1倍和重量百分数为15%的氢氧化钠水溶液6-8倍(重量比),搅拌均匀后升温至回流状态,在回流状态下继续搅拌反应2-5小时,反应结束后改为蒸馏装置浓缩除去大部分水,残余溶液中加入氯仿萃取,分液,有机相经无水硫酸钠干燥,过滤除去干燥剂后常压蒸馏除去溶剂,残余物为1,3-二羟基-2-丙酮(Ⅰ)粗品,粗品经纯化后得到精品1,3-二羟基-2-丙酮(Ⅰ)。
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