CN103819338A - 一种α-甲基-缩二乙醇酸-二乙酯的制备方法 - Google Patents

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    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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Abstract

本发明涉及一种α-甲基-缩二乙醇酸-二乙酯的制备方法，属于有机化合物合成领域。一种α-甲基-缩二乙醇酸-二乙酯的制备方法，所述方法为：35～40℃下，将摩尔比为1:1的乙醇钠与乳酸乙酯于苯类溶剂中反应；30～80℃下，将上述反应所得混合溶液与氯乙酸乙酯反应，得产物I，其中，所述乳酸乙酯与氯乙酸乙酯的摩尔比为1:1～1:1.08。本发明通过以乙醇钠与乳酸乙酯反应，从而降低反应过程中的安全风险，提高可操作性，更加易于工业化生产；两主要原料摩尔比的改变，大大降低了此产品的原料成本，有效的缓解了此项目长期以来一直高居不下的成本压力。

Description

一种α-甲基-缩二乙醇酸-二乙酯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种α-甲基-缩二乙醇酸-二乙酯的制备方法，属于有机化合物合成领域。
背景技术
α-甲基—缩二乙醇酸—二乙酯系合成呋喃酮产品的重要前体原料，早在90年代便以金属钠与乳酸乙酯的钠盐与氯乙酸乙酯在50～100℃反应，经洗涤、浓缩、减压蒸馏得到最终产品。但整个反应过程的安全环保及成本问题一直是整个项目的极大压力。金属钠的使用对环境及设备的使用要求严格，稍有不慎，将有可能导致安全事故的发生，加之生产过程中的繁琐洗涤过程又有大量废水产生，主要原料配比也有可优化之势，使原料成本也颇具压力。
发明内容
本发明的目的是提供一种α-甲基-缩二乙醇酸-二乙酯的制备方法，该方法通过改变部分反应原料，从而降低反应过程中的安全风险，提高可操作性，更加易于工业化生产。
一种α-甲基-缩二乙醇酸-二乙酯的制备方法，所述方法为：35～40℃下，将摩尔比为1:1的乙醇钠与乳酸乙酯于苯类溶剂中反应；30～80℃下，将上述反应所得混合溶液与氯乙酸乙酯反应，得产物I，
其中，所述乳酸乙酯与氯乙酸乙酯的摩尔比为1:1～1:1.08。
本发明所述苯系溶剂包括现有技术中用于有机合成的含有苯环的有机苯类溶剂，优选为甲苯、苯。
本发明所有技术方案中均优选所述苯类溶剂与乙醇钠的摩尔比为2.5～3.0:1。
本发明一个优选的技术方案为：
一种α-甲基-缩二乙醇酸-二乙酯的制备方法，所述方法为：35～40℃下，将摩尔比为1:1的乙醇钠与乳酸乙酯于苯类溶剂中反应3～4.5h；30～80℃下，将上述反应所得混合溶液与氯乙酸乙酯反应4～7h，得产物I。
特别地，进一步优选所述方法为：35～40℃下，在2～3h内向乙醇钠的苯类溶剂溶液中滴加乳酸乙酯，并保温1～1.5h；30～35℃下，在2～3h内向上述反应所得混合溶液中滴加氯乙酸乙酯，并保温1～2h；随后将所得溶液以0.8～1℃/min的升温速度升温至80℃，75～80℃下保温1～2h，得产物I。
本发明所述α-甲基-缩二乙醇酸-二乙酯的制备方法包括后处理的步骤：将所得产物I降温至室温，过滤，将所得滤液中的溶剂除去后，进行蒸馏，收集123～128℃/5～7mmHg馏分，既得。
上述技术方案中，所述“过滤”优选使用布式漏斗过滤除去体系内固体。
上述技术方案中，优选利用减压蒸馏方法除去过滤后所得滤液中的苯类溶剂。
本发明的后处理过程中采用了过滤的步骤。该方法可以直接过滤掉体系内的钠盐，省略了现有技术工艺中的两次水洗过程，既减少废水排放又节省了洗涤设备。
过滤步骤具体为：将所得产物I降温至室温后进行过滤，将滤出的固体盐进行洗涤，将洗涤液合并至滤液中；将所得全部滤液进行浓缩、蒸馏得到产品。
本发明的有益效果为：本发明通过以乙醇钠与乳酸乙酯反应，从而降低反应过程中的安全风险，提高可操作性，更加易于工业化生产；两主要原料摩尔比的改变，大大降低了此产品的原料成本，有效的缓解了此项目长期以来一直高居不下的成本压力；采用过滤、蒸馏的后处理方法，省略部分工序，减少设备投资，简化设备配置，减少生产周期。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
在装有搅拌、温度计冷凝管的1000ml四口瓶中加入甲苯350ml、乙醇钠75克(1.1mol)，升温同时开启搅拌，当瓶内温度达到35℃时，开始滴加乳酸乙酯129.8g（1.1mol），保持温度35～40℃，2h滴完，滴加结束后在35～40℃保温1h；之后降温至30℃，开始滴加氯乙酸乙酯132g（1.08mol），保持温度30～35℃，3h滴入，滴加结束后在30～35℃保温1h，然后以0.8℃/min的升温速度升温至80℃，75～80℃下保温1h。保温结束，降温至室温，过滤得固体产物和滤液。用50g甲苯分两次洗涤滤出的固体产物，将洗涤液合并至滤液中，将上述合并后所得滤液进行减压蒸馏以除去溶剂，将减压蒸馏后所得粗品蒸馏，收集123～128℃/5～7mmHg馏分，得到α-甲基-缩二乙醇酸-二乙酯133g，产率60.4%。
反应方程式如下：
Figure BDA0000475597390000031
对比例1
在装有搅拌、温度计、冷凝管的1000ml四口瓶内加入甲苯200g，四氢呋喃（THF）65g，搅拌下加入氢化钠19.5g，冷却至20℃，缓慢滴加乳酸乙酯59g，控制反应温度在20～30℃之间，40min加完，并在此温度搅拌至体系内不再有气体放出为止。再次冷却至20℃滴加氯乙酸乙酯60g，保持温度在15～20℃之间，2.5h加完，之后缓慢升温至40℃反应1h，50～55℃反应1h，反应完毕，冷却反应液至20℃，加水洗去体系内的盐，有机层蒸馏除去溶剂，减压收集123～128/5～7mmHg产物48.9g，收率48%。
反应方程式如下：
Figure BDA0000475597390000032
对比例2
在装有搅拌、温度计冷凝管的1000ml四口瓶中加入甲苯200g、THF50g，甲醇钠27.5g，升温同时开启搅拌，当瓶内温度达到20～25℃时，开始滴加乳酸乙酯60g，保持温度20～30℃，1h滴完。加入完毕，在此温度保温1h，之后浓缩出体系内溶剂。向体系内补加甲苯150gTHF50g，降温至15～20℃，开始滴加氯乙酸乙酯53.2g，保持温度15～20℃，2～3h滴入，滴加结束升温至40℃保温1h。50～55℃保温1h，保温结束，降温至室温，过滤掉反应液内固体，反应减压除去溶剂。粗品蒸馏收集123～128℃/5～7mmHg馏分，得到α-甲基-缩二乙醇酸-二乙酯41.8g，产率41%。
反应方程式如下：
Figure BDA0000475597390000041
对比例3
在装有搅拌、温度计、冷凝管的1000ml四口瓶内加入甲苯350ml、金属钠24g，在35～40℃滴加乳酸乙酯128.6g加入完毕在此温度保温反应1h，降温至30℃，滴加138.4g氯乙酸乙酯，保持温度30～35℃，2h加入，加入完毕保温2h。洗去体系内氯化钠，有机层浓缩掉甲苯，收集123～128℃/5～7mmHg馏分，得到α-甲基-缩二乙醇酸-二乙酯141.9g，产率64.4%。
反应方程式如下：
Figure BDA0000475597390000042
不同碱催化剂对反应的影响（表一）
碱催化剂 转化率 保温时间 产率
实施例1 乙醇钠 86.1% 2h 60.4%
对比例1 氢化钠 89% 2h 48%
对比例2 甲醇钠 78.7% 2h 41%
对比例3 金属钠 91.6% 2h 64.4%
上表中“保温时间”指氯乙酸乙酯全部加入后的保温时间。如：实施例1中，“开始滴加氯乙酸乙酯132g（1.08mol），保持温度30～35℃，3h滴入；滴加结束后在30～35℃保温1h，然后以0.8℃/min的升温速度升温至80℃，75～80℃下保温1h”。其中，氯乙酸乙酯滴加结束后30～35℃保温1h，75～80℃下保温1h，保温时间共2小时。
由表一中可以看出，不同的碱催化剂作用效果为金属钠＞乙醇钠＞氢化钠＞甲醇钠。然而，当碱催化剂为氢化钠时，虽有较高的转化率，但其使用受体系内水分、使用环境等外界因素影响较大，且氢化钠本身含量也很不稳定，反应又需在甲苯、四氢呋喃溶剂中进行，而收率又无明显提高，故此原料成本较大。甲醇的使用虽然成本上略占优势，但体系内有明显的酯交换产物出现，影响对最终收率影响较大。金属钠的使用成本及收率优势毋庸置疑，但需付出极大的安全及环保代价，在未来的发展趋势下仍有被慢慢取代之势。
不同的后处理方法对安全环保、设备及原料成本的影响（表二）
Figure BDA0000475597390000051
上表中，原料单耗为乳酸乙酯摩尔数与产品（α-甲基-缩二乙醇酸-二乙酯）摩尔数的比值。采用乙醇钠进行成盐反应，后处理采用过滤法，三废排放明显减少，原料单耗由0.94降至0.81，原料成本、安全环保成本及安全性得到了明显改善，可操作性明显提高，更加易于工业化生产。

Claims (6)

1.一种α-甲基-缩二乙醇酸-二乙酯的制备方法，所述方法为：35～40℃下，将摩尔比为1:1的乙醇钠与乳酸乙酯于苯类溶剂中反应；30～80℃下，将上述反应所得混合溶液与氯乙酸乙酯反应，得产物I，
其中，所述乳酸乙酯与氯乙酸乙酯的摩尔比为1:1～1:1.08。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法为：35～40℃下，将摩尔比为1:1的乙醇钠与乳酸乙酯于苯类溶剂中反应3～4.5h；30～80℃下，将上述反应所得混合溶液与氯乙酸乙酯反应4～7h，得产物I。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述方法为：35～40℃下，在2～3h内向乙醇钠的苯类溶剂溶液中滴加乳酸乙酯，并保温1～1.5h；30～35℃下，在2～3h内向上述反应所得混合溶液中滴加氯乙酸乙酯，并保温1～2h；随后将所得溶液以0.8～1℃/min的升温速度升温至80℃，75～80℃下保温1～2h，得产物I。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法包括后处理的步骤：将所得产物I降温至室温，过滤，将所得滤液中的溶剂除去后，蒸馏收集123～128℃/5～7mmHg馏分，即得。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述苯类溶剂为甲苯、苯。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述苯类溶剂与乙醇钠的摩尔比为2.5～3.0:1。
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