CN103626648B - 具有支链的长链饱和脂肪酸合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有支链的长链饱和脂肪酸合成方法,即以直长链二酸A为原料,经与乙醇酯化生成单酸单酯或二酯,经格氏化反应生成相应的醇,再在对甲苯磺酸催化下脱水生成相应的烯烃,再经钯碳催化加氢形成饱和酯,最后经皂化水解酸化合成最终产物F,本合成具有支链的长链饱和脂肪酸的方法工艺简易,原料易得,反应条件温和,收率较高,产品纯度高。 (A) n=4~14
Description
技术领域
本发明属于化学合成领域,具体涉及一种具有支链的长链饱和脂肪酸的合成方法。
背景技术
具有支链的长链饱和脂肪酸有些具有药用价值,同时也是一种重要医药合成的中间体。近年来研究表明一些饱和和不饱和脂肪酸具有抗肿瘤的作用。如具有支链的长链饱和脂肪酸13-甲基十四烷酸(13-methyltetradecanoic acid,简称13-MTD),是从大豆发酵产物中提取的饱和脂肪酸,是一种天然物质,既往研究发现:小剂量13-MTD能特异性诱导包括乳腺癌、前列腺癌、肝癌细胞、白血病等多种不同肿瘤细胞的凋亡,而对正常细胞没有明显影响。但目前在支链的长链饱和脂肪酸的合成上还存在原料成本高、工艺路线复杂、产品收率低且产品纯度不高等问题。
发明内容
针对上述问题本发明提供一种原料成本低、产品收率高的具有支链的长链饱和脂肪酸合成方法。
具体的技术方案是,本发明的合成经五步反应,首先原料长直链二酸与过量的乙醇以对甲苯磺酸(TsOH)为催化剂,在回流条件下酯化4-12h,后经减压蒸馏提纯得到一步产物;一步产物与格氏试剂在30℃以下反应合成第二步产物;第二步产物在对甲苯磺酸催化下以甲苯(Toluene)为溶剂回流条件下脱水合成第三步产物;第三步产物经钯碳催化乙醇为溶剂进行加氢反应,得到第四步产物;第四步产物经皂化酸化后即产品。
本发明中每一步反应的具体条件以及相应产物的化学式为,
步骤1)制备中间体B:以甲苯为溶剂,对甲苯磺酸为催化剂,将原料长直链二酸A和乙醇以摩尔比为1: 1-6的比例进行回流反应4-12h,得到粗产物B,然后蒸馏除去溶剂甲苯,并用浓度为10%的碳酸氢钠洗涤产品,再减压精馏得到B,
所述A结构为: n=4~14,
所述B结构为: n=4~14;
步骤2)制备中间体C:将步骤1)的产物B与格氏试剂在温度-10℃-30℃的条件下反应生成C,然后加入盐酸淬灭反应,分出有机层,脱溶得到中间体C,
所述C结构为: n=4~14, R:1~6烷基、苯基或取代苯基;
步骤3)制备中间体D:将步骤2)的中间体C以甲苯为溶剂、对甲苯磺酸为催化剂进行加热回流脱水反应2-4h,然后脱溶并蒸馏提纯得到中间体D,
所述D的结构为: n=4~14,R:1~6烷基、苯基或取代苯基;
步骤4) 制备中间体E:将步骤3)的中间体D加入高压反应釜中,在压力0.1-1.0MPa的条件下,加入溶剂,经钯碳催化,通过氢气置换反应2-5h,除去钯碳,得到中间体E,
所述E的结构为: n=4~14,R:1~6烷基、苯基或取代苯基;
步骤5)产品F的制备:将步骤4)的中间体E经皂化酸化后蒸馏提纯得到产品F
所述产品F的结构式为: n=4~14,R:1~6烷基、苯基或取代苯基。
优选地,在本发明所述的具有支链的长链饱和脂肪酸合成方法中,步骤1)中所述催化剂对甲苯磺酸用量占原料重量的1-10%,溶剂甲苯的用量大于原料重量的30%。
优选地,在本发明所述的具有支链的长链饱和脂肪酸合成方法中,所述步骤2)的盐酸浓度为10-30%。
优选地,在本发明所述的具有支链的长链饱和脂肪酸合成方法中,步骤3)中所述催化剂对甲苯磺酸用量占中间体C重量的2-4%,溶剂甲苯的用量大于中间体C重量的30%。
优选地,在本发明所述的具有支链的长链饱和脂肪酸合成方法中,步骤4)中所述催化剂钯碳的用量占中间体D的重量的1-10%。
优选地,在本发明所述的具有支链的长链饱和脂肪酸合成方法中,步骤4)中所述溶剂为乙醇、甲醇等碳数1-4醇类或者THF、甲苯、水、乙酸、乙酸乙酯、庚烷等烷烃。
优选地,在本发明所述的具有支链的长链饱和脂肪酸合成方法中,步骤4)中所述溶剂为乙醇、甲醇等碳数1-4的醇类。
优选地,在本发明所述的具有支链的长链饱和脂肪酸合成方法中,步骤5)中所述皂化酸化是指向中间体E的乙醇溶液中加氢氧化钠,搅拌1-2h,去除残余溶剂,加入甲苯,然后加盐酸进行酸化,其中氢氧化钠的浓度为8-12%,盐酸的浓度为30-36%。
具体来讲,每一步反应相应的化学反应式为:
第一步反应
n=4~14;
第二步反应
n=4~14,R:1~6烷基、苯基或取代苯基;
第三步反应
n=4~14 ,R:1~6烷基、苯基或取代苯基;
第四步反应
n=4~14,R:1~6烷基、苯基或取代苯基;
第五步反应
n=4~14, R:1~6烷基、苯基或取代苯基。
本发明的有益效果为:
1) 本发明所用原料廉价,成本低;
2) 本发明合成方法中各个步骤基本都为定量反应,收率较高,而且条件温和易于操作;
3) 本发明中所用钯碳催化剂等可回收利用,而且反应中部分二酸原料及溶剂均可回收,单耗较低,适于工业生产;
4) 本发明合成方法工艺简易,原料易得,产品纯度高。
具体实施方式
实施例1:以十二烷二酸为原料
步骤1)十二烷酸二乙酯的合成:向2L的四口瓶中加入十二烷基二酸750.0g(3.26mol),过量乙醇500ml,甲苯300ml,对甲苯磺酸50.1g(0.26mol),升温,固体溶解,内温80℃开始回流,注意分出反应生成的水,回流4h,原料反应完全,蒸馏除去溶剂后,产品加250.3g 10%碳酸氢钠洗去对甲苯磺酸,经减压精馏得到产品901.5g收率96.7%;
步骤2)12-羟基-12-甲基-十三酸乙酯合成:向2L四口瓶中加入十二烷二酸二乙酯214.5g(0.75mol),THF 20ml,降温滴加甲基氯化镁四氢呋喃溶液(3M)500ml(1.5mol),控制滴加温度25℃,滴毕,加入456.2g 浓度为12%的HCl淬灭反应,分出有机层,有机层分别用200g 浓度为5%的碳酸氢钠洗涤,蒸出溶剂,得到粗产品,不必提纯直接用于下步反应;
步骤3)12-甲基-12烯-十三酸乙酯合成:向2L四口瓶加入二步产物含12-羟基-12-甲基-十三酸乙酯677.7g(2.49mol),对甲苯磺酸23.8g,甲苯500ml,加热至回流反应脱水2h,GC检测原料反应完全,分出反应生成的水,有机层加浓度为5%的碳酸氢钠150g洗涤,蒸干甲苯溶剂,减压精馏得到产物624.4g,两步综合收率64.3%;
步骤4)12-甲基十三酸乙酯合成:向1L高压反应釜加入步骤3)的产物12-甲基-12烯-十三酸乙酯及其异构体348.9g(1.37mol)、含水钯碳7.5g,无水乙醇120ml,高压釜分别用氮气,氢气各置换三次,加压至0.5MPa,反应2h,过滤除去钯碳,得到产品的乙醇溶液,原料剩余0.2%(GC归一化),收率为98.1%;
步骤5)最终产物12-甲基-十三烷酸的合成:向2L四口瓶加入步骤4)产物的乙醇溶液345.1g,滴加10%氢氧化钠溶液450.2g,滴毕搅拌1h反应完全,蒸出残余乙醇,加入250ml甲苯,滴加150.2g浓度为38%的盐酸,水层用甲苯萃取,合并甲苯层,减压脱溶剂的到粗产品,经减压精馏得到纯品230.5g纯度为99.5%,收率95.9%。
实施例2:以癸二酸为原料
步骤1)癸二酸二乙酯的合成:向2L四口瓶中加入癸二酸754.5g(3.73mol),过量乙醇500ml,甲苯300ml,对甲苯磺酸50.2g(0.26mol),升温,固体溶解,内温80℃开始回流,注意分出反应生成的水,回流4h,原料反应完全,蒸馏除去溶剂后,产品加250.2g 10%碳酸氢钠洗去对甲苯磺酸,后转至减压精馏装置,提纯,得到产品936.2g收率97.3%;
步骤2)10-羟基-10-甲基-十一酸乙酯合成:向2L四口瓶中加入癸二酸二乙酯193.5g(0.75mol),THF 20ml,降温滴加甲基氯化镁四氢呋喃溶液(3M)500ml(1.5mol),控制滴加温度20℃,滴毕,加入456.1g 12%HCl淬灭反应,分出有机层,有机层用200g浓度为5%的碳酸氢钠洗涤,蒸出溶剂,得到粗产品,不必提纯直接用于下步反应;
步骤3)10-甲基-10烯-十一酸乙酯合成:向2L四口瓶加入二步产物含10-羟基-10-甲基-十一酸乙酯183.5g(0.75mol),对甲苯磺酸7.2g,甲苯50ml,加热至回流反应脱水2h,GC检测原料反应完全,分出反应生成的水,有机层加碳酸氢钠洗涤,蒸干甲苯溶剂,减压精馏得到产物163.7g,两步综合收率62.4%;
步骤4)10-甲基十一酸乙酯合成:向 1L高压反应釜加入三步产物10-甲基-10烯-十一酸乙酯及其异构体202.2g(0.90mol)含水钯碳7.5g,无水乙醇120ml,高压釜分别用氮气,氢气各置换三次,加压至1MPa,加压至压力不掉约2h,即反应完成,加压至0.6MPa保持30min,过滤除去钯碳,得到产品的乙醇溶液,原料剩余0.1%(GC归一化),收率约为98.3%;
步骤5)最终产物10-甲基-十一烷酸的合成:向2L四口瓶加入四步产物的乙醇溶液252.9g,滴加浓度为10%的氢氧化钠溶液321.6g,滴毕回流搅拌1h反应完全,加入200ml甲苯,分出水层,蒸出残余乙醇,加入250ml甲苯,滴加150.4g浓度为35%的盐酸,有固体析出,过滤除去固体,水层用甲苯萃取,合并有机层,旋干溶剂得到粗产品,经减压精馏得到纯品126.5g,纯度为99.3%(GC归一化)收率94.3%。
n=4~14,R:1~6的烷基、苯基或取代苯基等其他基团合成方法类似。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.具有支链的长链饱和脂肪酸合成方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)制备中间体B:以甲苯为溶剂,对甲苯磺酸为催化剂,将原料长直链二酸A和乙醇以摩尔比为1:1-6的比例进行回流反应4-12h,得到粗产物B,然后蒸馏除去溶剂甲苯,并用浓度为10%的碳酸氢钠洗涤产品,再减压精馏得到B,
所述A结构为: n=4~14,
所述B结构为: n=4~14;
2)制备中间体C:将步骤1)的产物B与格氏试剂在温度-10℃-30℃的条件下反应生成C,然后加入盐酸淬灭反应,分出有机层,脱溶得到中间体C,
所述C结构为: n=4~14,R:1~6烷基;
3)制备中间体D:将步骤2)的中间体C以甲苯为溶剂、对甲苯磺酸为催化剂进行加热回流脱水反应2-4h,分出反应生成的水,并用浓度为10%的碳酸氢钠洗涤,然后脱溶并蒸馏提纯得到中间体D,
所述D的结构为: n=4~14,R:1~6烷基;
4)制备中间体E:将步骤3)的中间体D加入高压反应釜中,在压力0.1MPa-1.0 MPa的条件下,加入溶剂,经钯碳催化加氢反应2-5h,除去钯碳,得到中间体E,
所述E的结构为: n=4~14,R:1~6烷基;
5)产品F的制备:将步骤4)的中间体E经皂化酸化后蒸馏提纯得到产品F,
所述产品F的结构式为: n=4~14,R:1~6烷基。
2.根据权利要求1所述的具有支链的长链饱和脂肪酸合成方法,其特征在于,步骤1)中所述催化剂对甲苯磺酸用量占原料重量的1-10%,溶剂甲苯的用量大于原料重量的30%。
3.根据权利要求1所述的具有支链的长链饱和脂肪酸合成方法,其特征在于,所述步骤2)的盐酸浓度为10-30%。
4.根据权利要求1所述的具有支链的长链饱和脂肪酸合成方法,其特征在于,步骤3)中所述催化剂对甲苯磺酸用量占中间体C重量的2-4%,溶剂甲苯的用量大于中间体C重量的30%。
5.根据权利要求1所述的具有支链的长链饱和脂肪酸合成方法,其特征在于,步骤4)中所述催化剂钯碳的用量占中间体D的重量的1-10%。
6.根据权利要求1所述的具有支链的长链饱和脂肪酸合成方法,其特征在于,步骤4)中所述溶剂为碳数1-4醇类或者THF、甲苯、水、乙酸、乙酸乙酯、庚烷。
7.根据权利要求1所述的具有支链的长链饱和脂肪酸合成方法,其特征在于,步骤4)中所述溶剂为碳数1-4的醇类。
8.根据权利要求1所述的具有支链的长链饱和脂肪酸合成方法,其特征在于,步骤5)中所述皂化酸化是指向中间体E的乙醇溶液中加氢氧化钠,搅拌1-2h,去除残余溶剂,加入甲苯,然后加盐酸进行酸化,其中氢氧化钠的浓度为8-12%,盐酸的浓度为30-36%。
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