CN103467292A - 4-羰基庚二酸二乙酯的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种4-羰基庚二酸二乙酯的合成方法，包括步骤：1）糠醛、乙酸酐、醋酸盐化合物混合后，140～180℃加热反应2～48小时，冷却，依次加入水、浓氨水，冷却，过滤，滤液用浓盐酸调pH至2～3，静置，过滤，洗涤，得到中间体2-呋喃丙烯酸；2）2-呋喃丙烯酸和饱和的盐酸乙醇溶液加热回流1～3小时，蒸馏去除乙醇，用有机溶剂萃取，萃取液洗涤，蒸馏，收集馏分，得到4-羰基庚二酸二乙酯。本发明采用的原料价格低廉，且对环境较为友好，合成方法操作简便，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种化合物的合成方法，特别是涉及一种4-羰基庚二酸二乙酯的合成改进方法。
背景技术
4-羰基庚二酸二乙酯是一种基础的化工医药中间体，在医药、农药以及材料化学领域中具有相当广泛的利用。
目前，文献报道的4-羰基庚二酸二乙酯的合成方法，主要有两种：
1）第一种合成方法
采用糠醛和丙二酸为原料，经过缩合反应，成酯得到目标化合物，合成路线如下所示：
第一种合成方法的步骤包括：
A)、糠醛、丙二酸与吡啶加热反应后，经处理，最终得到无色针状结晶（中间体P1）；
B)、中间体P1和乙醇溶液加热回流，慢慢通入氯化氢气体直到溶液饱和，然后去除溶剂，冷却，加入碳酸钠的水溶液搅拌，然后用苯萃取，合并的萃取液用水洗涤一次，减压蒸馏，收集合格馏分，得到淡黄色液体。
但这一种合成方法具有原材料成本高，吡啶毒性大、味道重、对环境污染大等缺点。
2）第二种合成方法
采用糠醛和乙酸酐为原料，经过缩合反应，盐酸开环成酯得到目标化合物，合成路线如下所示：
第二种合成方法的具体步骤为：
A)、糠醛、乙酸酐、醋酸钾搅拌混合，然后油浴加热持续一段时间，冷却，经加水、活性炭，煮沸，过滤等，最终得到中间体P1；
B)、中间体P1和乙醇溶液加热回流，慢慢通入氯化氢气体直到溶液饱和，然后去除溶剂，冷却，加入碳酸钠的水溶液搅拌，然后用苯萃取，合并的萃取液用水洗涤一次，减压蒸馏，收集合格馏分，得到淡黄色液体。
但第二种合成方法中的A步骤中存在容易出现黑色焦油、收率低等缺点。
因此，极需研发一种原材料低廉可得，溶剂环境友好，并适合工业化生产的合成工艺方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种4-羰基庚二酸二乙酯的合成方法。该方法通过以糠醛和乙酸酐为起始原料，经过两步反应得到4-羰基庚二酸二乙酯，具有原料易得、价格低廉、适合工业化生产等优点。
为解决上述技术问题，本发明的4-羰基庚二酸二乙酯的合成方法，其合成路径如下：
该合成方法，包括步骤：
1）糠醛、乙酸酐、醋酸盐化合物混合后，140～180℃加热反应2～48小时，冷却，依次加入水、浓氨水，冷却，过滤，滤液用浓盐酸调pH至2～3，静置（2～3小时），过滤，洗涤，得到中间体（2-呋喃丙烯酸）；
其中，醋酸盐化合物包括：醋酸钠或醋酸钾；优选醋酸钠；
步骤1）中，糠醛、乙酸酐、醋酸盐化合物的摩尔比为1∶1.0～1.5∶1～1.05；水的用量为：水与糠醛的重量比为10～15∶1；浓氨水的质量浓度为20%～30%（优选30%），浓氨水与糠醛的摩尔比为3.0～4.0∶1（优选3.5：1）；加入浓氨水后的冷却为：在5℃以下冷却2～3小时；浓盐酸的质量浓度为15%～30%，优选30%。
步骤1）中，加热反应优选：150℃加热反应4小时。
2）2-呋喃丙烯酸和饱和的盐酸乙醇溶液加热回流，反应完全后，然后常温蒸馏去除乙醇，用有机溶剂萃取，萃取液洗涤，减压蒸馏，收集合格馏分，得到淡黄色液体4羰基庚二酸二乙酯。
所述步骤2）中，2-呋喃丙烯酸和乙醇的摩尔比为1∶9～10；加热回流为1～3小时；有机溶剂包括：甲苯、甲基叔丁基醚等；萃取液洗涤中，要求水洗至中性。
本发明的4-羰基庚二酸二乙酯合成改进方法，具有如下优点：
1）当糠醛和乙酸酐加热后，反应液成黑色，产生不少焦状物，通过采用加入浓氨水，能有效地去除焦状物（焦油）；
2）加入浓氨水后的冷却，采用5℃以下进行冷却，黑色焦油成颗粒状，过滤后，滤液成淡黄色，去焦油化完全；
3）采用的原料价格低廉，且对环境较为友好；
4）合成方法操作简便，而且收率和纯度较高；
5）适应于大规模工业化生产。
具体实施方式
实施例1
A)糠醛(288G，3moles)、乙酸酐（459G，4.5moles）、醋酸钠（246G，3moles）搅拌混合，然后油浴150℃加热4小时，然后冷却，加入3.5升水，加入30wt%（质量浓度）浓氨水1.2升，5℃冷却2小时，过滤，滤液用6M/L的浓盐酸调pH至2～3，冷却至室温，静置2小时，过滤，用水洗涤，得到315克中间体产品，收率76%。
该中间体产品经检测（包括各种图谱分析、元素分析等），确证为2-呋喃丙烯酸，纯度98%(HPLC)，其中，该中间体产品的1HNMR(400MHz,CDCl3)δ：7.56～7.52(m,2H)，6.68(d,1H)，6.50(d,1H)，6.33(d,1H)。
B)将上述中间体产品（2-呋喃丙烯酸）（500G，3.62moles）和饱和的盐酸乙醇溶液（1.66KG）加热回流2小时，然后常温蒸馏去除乙醇，用甲苯(1.5KG)萃取，萃取液水洗至中性，先常压、后减压蒸馏，收集合格馏分，得到淡黄色液体目标产物712克，收率85%。
该目标产物经检测（包括各种图谱分析、元素分析等），确证为4-羰基庚二酸二乙酯，纯度99%（GC）。其中，该目标产物的1HNMR(400MHz,CDCl3)δ：4.06(t,4H)，2.71(t,4H)，2.53(t,4H)，1.18(t,6H)。
实施例2
A)糠醛(288G，3moles)、乙酸酐（459G，4.5moles）、醋酸钠（246G，3moles）搅拌混合，然后油浴150℃加热48小时，然后冷却，加入3.5升水，加入30wt%浓氨水1.2升，5℃冷却2小时，过滤，滤液用6M/L的浓盐酸调pH至2～3，冷却至室温，静置2小时，过滤，用水洗涤，得到106克中间体产品，收率26%。
该中间体产品经检测（包括各种图谱分析、元素分析等），确证为2-呋喃丙烯酸，纯度97%(HPLC)，其中，该中间体产品的1H NMR(400MHz,CDCl3)δ图谱如同实施例1。
B)将上述中间体产品（2-呋喃丙烯酸）（500G，3.62moles）和饱和的盐酸乙醇溶液（1.66KG）加热回流2小时，然后常温蒸馏去除乙醇，用甲苯(1.5KG)萃取，萃取液水洗至中性，先常压、后减压蒸馏，收集合格馏分，得到淡黄色液体目标产物712克，收率85%。
该目标产物经检测（包括各种图谱分析、元素分析等），确证为4-羰基庚二酸二乙酯，纯度99%（GC）。其中，该目标产物的1HNMR(400MHz,CDCl3)δ图谱如同实施例1。
实施例3
A)糠醛(288G，3moles)、乙酸酐（459G，4.5moles）、醋酸钠（246G，3.0moles）搅拌混合，然后油浴180℃加热4小时，然后冷却，加入3.5升水，加入30wt%浓氨水1.2升，5℃冷却2小时，过滤，滤液用6M/L的浓盐酸调pH至2～3，冷却至室温，静置2小时，过滤，用水洗涤，得到237克中间体产品，收率57%。
该中间体产品经检测（包括各种图谱分析、元素分析等），确证为2-呋喃丙烯酸，纯度97%(HPLC)。其中，该中间体产品的1HNMR(400MHz,CDCl3)δ图谱如同实施例1。
B)中间体产品（2-呋喃丙烯酸）（500G，3.62moles）和饱和的盐酸乙醇溶液（1.66KG）加热回流2小时，然后常温蒸馏去除乙醇，用甲苯(1.5KG)萃取，萃取液水洗至中性，先常压、后减压蒸馏，收集合格馏分，得到淡黄色液体目标产物712克，收率85%。
该目标产物经检测（包括各种图谱分析、元素分析等），确证为4-羰基庚二酸二乙酯，纯度99%（GC）。其中，该目标产物的1H NMR(400MHz,CDCl3)δ图谱如同实施例1。
实施例4
A)糠醛(288G，3moles)、乙酸酐（459G，4.5moles）、醋酸钠（246G，3.0moles）搅拌混合，然后油浴140℃加热4小时，然后冷却，加入3.5升水，加入30wt%浓氨水1.2升，5℃冷却2小时，过滤，滤液用6M/L的浓盐酸调pH至2～3，冷却至室温，静置2小时，过滤，用水洗涤，得到284克中间体产品，收率68%。
该中间体产品经检测（包括各种图谱分析、元素分析等），确证为2-呋喃丙烯酸，纯度97%(HPLC)。其中，该中间体产品的1HNMR(400MHz,CDCl3)δ图谱如同实施例1。
B)中间体产品（2-呋喃丙烯酸）（500G，3.62moles）和饱和的盐酸乙醇溶液（1.66KG）加热回流2小时，然后常温蒸馏去除乙醇，用甲苯(1.5KG)萃取，萃取液水洗至中性，先常压、后减压蒸馏，收集合格馏分，得到淡黄色液体目标产物712克，收率85%。
该目标产物经检测（包括各种图谱分析、元素分析等），确证为4-羰基庚二酸二乙酯，纯度99%（GC）。其中，该目标产物的1H NMR(400MHz,CDCl3)δ图谱如同实施例1。
实施例5
A)糠醛(288G，3moles)、乙酸酐（307G，3moles）、醋酸钠（246G，3.0moles）搅拌混合，然后油浴150℃加热4小时，然后冷却，加入3.5升水，加入30wt%浓氨水1.2升，5℃冷却2小时，过滤，滤液用6M/L的浓盐酸调pH至2～3，冷却至室温，静置2小时，过滤，用水洗涤，得到195克中间体产品，收率47%。
该中间体产品经检测（包括各种图谱分析、元素分析等），确证为2-呋喃丙烯酸，纯度97%(HPLC)。其中，该中间体产品的1H NMR(400MHz,CDCl3)δ图谱如同实施例1。
B)中间体产品（2-呋喃丙烯酸）（500G，3.62moles）和饱和的盐酸乙醇溶液（1.66KG）加热回流2小时，然后常温蒸馏去除乙醇，用甲苯(1.5KG)萃取，萃取液水洗至中性，先常压、后减压蒸馏，收集合格馏分，得到淡黄色液体目标产物712克，收率85%。
该目标产物经检测（包括各种图谱分析、元素分析等），确证为4-羰基庚二酸二乙酯，纯度99%（GC）。其中，该目标产物的1HNMR(400MHz,CDCl3)δ图谱如同实施例1。
实施例6
A)糠醛、乙酸酐、醋酸钾以摩尔比分别为1∶1.2∶1.05搅拌混合，然后油浴170℃加热2小时，然后冷却，加入水（水与糠醛的重量比为10∶1），加入25wt%浓氨水（浓氨水与糠醛的摩尔比为3：1），0℃冷却3小时，过滤，滤液用15wt%浓盐酸调pH至2～3，冷却至室温，静置3小时，过滤，用水洗涤，得到中间体产品，该中间体产品经检测（包括各种图谱分析、元素分析等），确证为2-呋喃丙烯酸。其中，该中间体产品的1H NMR(400MHz,CDCl3)δ图谱如同实施例1。
B)中间体产品（2-呋喃丙烯酸）和饱和的盐酸乙醇溶液（2-呋喃丙烯酸和乙醇的摩尔比为1∶9）加热回流3小时，然后常温蒸馏去除乙醇，用甲苯萃取，萃取液水洗至中性，先常压、后减压蒸馏，收集合格馏分，得到淡黄色液体目标产物产品，该目标产物经检测（包括各种图谱分析、元素分析等），确证为4-羰基庚二酸二乙酯，其中，该目标产物的1H NMR(400MHz,CDCl3)δ图谱如同实施例1。
实施例7
A)糠醛、乙酸酐、醋酸钠以摩尔比分别为1∶1.4∶1.02搅拌混合，然后油浴160℃加热20小时，然后冷却，加入水（水与糠醛的重量比为15∶1），加入22wt%浓氨水（浓氨水与糠醛的摩尔比为4：1），2℃冷却2.5小时，过滤，滤液用25wt%浓盐酸调pH至2～3，冷却至室温，静置2.5小时，过滤，用水洗涤，得到中间体产品，该中间体产品经检测（包括各种图谱分析、元素分析等），确证为2-呋喃丙烯酸。其中，该中间体产品的1H NMR(400MHz,CDCl3)δ图谱如同实施例1。
B)中间体产品（2-呋喃丙烯酸）和饱和的盐酸乙醇溶液（2-呋喃丙烯酸和乙醇的摩尔比为1∶10）加热回流1小时，然后常温蒸馏去除乙醇，用甲基叔丁基醚萃取，萃取液水洗至中性，先常压、后减压蒸馏，收集合格馏分，得到淡黄色液体目标产物产品，该目标产物经检测（包括各种图谱分析、元素分析等），确证为4羰基庚二酸二乙酯，其中，该目标产物的1H NMR(400MHz,CDCl3)δ图谱如同实施例1。
Claims (10)
1.一种4-羰基庚二酸二乙酯的合成方法，其特征在于，包括步骤：
1）糠醛、乙酸酐、醋酸盐化合物混合后，140～180℃加热反应2～48小时，冷却，依次加入水、浓氨水，冷却，过滤，滤液用浓盐酸调pH至2～3，静置，过滤，得到中间体2-呋喃丙烯酸；
其中，醋酸盐化合物包括：醋酸钠或醋酸钾；
2）2-呋喃丙烯酸和饱和的盐酸乙醇溶液加热回流1～3小时，蒸馏去除乙醇，用有机溶剂萃取，萃取液洗涤，蒸馏，收集馏分，得到4-羰基庚二酸二乙酯。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1）中，糠醛、乙酸酐、醋酸盐化合物的摩尔比为1∶1.0～1.5∶1～1.05。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述醋酸盐化合物为醋酸钠。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1）中，加热反应为150℃加热反应4小时。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1）中，水的用量为：水与糠醛的重量比为10～15∶1。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1）中，浓氨水的质量浓度为20%～30%，浓氨水与糠醛的摩尔比为3.0～4.0∶1。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤1）中，浓氨水的质量浓度为30%，浓氨水与糠醛的摩尔比为3.5∶1；
加入浓氨水后的冷却为在5℃以下冷却2～3小时。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1）中，浓盐酸的质量浓度为15%～30%；静置2～3小时。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述浓盐酸的质量浓度为30%。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2）中，2-呋喃丙烯酸和乙醇的摩尔比为1∶9～10；
有机溶剂包括：甲苯、甲基叔丁基醚；萃取液洗涤中，水洗至中性。
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