CN104045509A - 用于生产具有共轭双键的氯化碳氢化合物的方法 - Google Patents

用于生产具有共轭双键的氯化碳氢化合物的方法 Download PDF

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Abstract

提供一种通过立体选择性地氯化具有共轭双键的醇以低成本生产具有共轭双键的氯化碳氢化合物的方法。更具体来说，提供一种生产具有共轭双键的氯化碳氢化合物的方法，该方法包括以下步骤：在存在碱并且不存在用于氯化醇的金属盐的溶液中利用氯化剂将具有共轭双键的醇氯化，所述醇由以下分子式(1)表示：RCH=CHCH=CH-Z-OH (1)其中R代表氢原子或者可具有至少一个双键或至少一个三键的直链、支链或环状的C1-17单价烃基；Z代表可具有至少一个双键或至少一个三键的直链、支链或环状的C1-17二价烃基。

Description

用于生产具有共轭双键的氯化碳氢化合物的方法
技术领域
本发明涉及用于生产具有共轭双键的氯化碳氢化合物的方法。
背景技术
可以通过将具有共轭双键的醇氯化来制备具有共轭双键的氯化碳氢化合物。然而，使用作为常用的氯化剂的亚硫酰氯等会加速共轭双键的异构，导致目标产品的纯度降低。作为其他氯化方法，例如有包括以下步骤的方法：在存在2,4,6-三甲吡啶的N,N-二甲基甲酰胺溶液中用甲磺酰氯将醇的羟基甲磺酸化，然后利用氯化锂将得到的产物氯化(Y.L.Dory等,2003,Org.Lett.,5(25),4799-4802和C.J.Wallis等,1996,Tetrahedron,52(10),3631-3658(1996))。还有一种方法包括以下步骤：在存在三乙胺的二氯甲烷溶液中利用甲磺酰氯将醇的羟基氯化(J.M.Brown等,Synlett.,18,2823-2826(2007))。
发明内容
然而，Y.L.Dory等和C.J.Wallis等提出的方法都使用等量以上的昂贵的金属盐，如氯化锂，因此不适于工业生产。J.M.Brown等提出的方法局限于具有高反应性的烯丙醇底物，并且收率较低。另外，该方法使用具有高环境负担和毒性的二氯甲烷，因此不适于工业生产。
本发明是鉴于上述问题作出的。本发明的目的是提供一种包括将具有共轭双键的醇立体选择性地氯化的步骤，以低成本生产具有共轭双键的氯化碳氢化合物的方法。
已经发现，可以通过在存在碱的溶液中利用氯化剂将具有共轭双键的醇氯化来生产具有共轭双键的氯化碳氢化合物，从而导致完成本发明。
在本发明中，提供一种生产具有共轭双键的氯化碳氢化合物的方法，该方法包括以下步骤：在存在碱并且不存在用于氯化醇的金属盐的溶液中利用氯化剂将具有共轭双键的醇氯化，所述醇由以下分子式(1)表示：
RCH=CHCH=CH-Z-OH  (1)
其中R代表氢原子或者可具有至少一个双键或至少一个三键的直链、支链或环状的C1-17单价烃基；Z代表可具有至少一个双键或至少一个三键的直链、支链或环状的C1-17二价烃基。
根据本发明，不需要用于氯化醇的昂贵的金属盐，从而能够以低成本立体选择性地批量生产具有共轭双键的氯化碳氢化合物。本发明中不需要的用于氯化醇的金属盐包括碱性金属氯化物、碱土金属氯化物和过渡金属的氯化物或复合氯化物等，它们的例子包括氯化锂、氯化镍、氯化镁、氯化钠、四氯化钛和四氯合铜酸二锂。
具体实施方式
根据本发明，在氯化反应中，在存在碱的溶液中利用氯化剂将具有共轭双键并且由分子式(1):RCH=CHCH=CH-Z-OH代表的醇氯化，以形成具有共轭双键并且由分子式(2):RCH=CHCH=CH-Z-Cl代表的氯化碳氢化合物。
分子式(1)代表的化合物具有双键的顺-反异构体，使得具有共轭双键并且由以下分子式(3)至(6)代表的醇可以作为化合物存在。分子式(1)代表的化合物是从包括由分子式(3)至(6)代表的异构体的组中选择的至少一种异构体。它可以是这些异构体中任一种的纯几何异构体，或者是二到四种几何异构体的混合物。它典型地是分别由分子式(3)至(6)代表的四种几何异构体的混合物，从而可以获得由以下分子式(7)至(10)代表的氯化碳氢化合物。
根据本发明，氯化反应是立体选择性的，因此可以减少氯化步骤中共轭双键的异构化。当醇是一些几何异构体的混合物时，可以在不明显改变混合物的成分比的情况下氯化醇。当醇由一种几何异构体构成时，可以减少转换为另一种异构体。例如，异构化可被减少到小于10%，优选为5%以下，更优选为3%以下。
R代表氢原子或者具有1至17个碳原子，优选为1至7个碳原子的直链、支链或环状单价烃基，并且可以具有至少一个双键或至少一个三键。
既没有双键也没有三键的R的例子包括：直链烃基，如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、癸基、十四基和十六基；支链烃基，如异丙基、叔丁基和2-乙基己酯；以及环烃基，如环丙基、环己基和环辛基。具有至少一个双键的R的例子包括具有1至4个双键的烃基，如乙烯基、烯丙基、己烯基、壬烯基、己二烯基、庚二烯基、壬二烯基、壬三烯基、十一碳三烯基和十二碳四烯基。具有至少一个三键的R的例子包括具有三键的烃基，如丙炔基、丁炔基、戊炔基和己炔基。
Z代表具有1至17个碳原子，优选具有1至8个碳原子的直链、支链或环状二价烃基，并且可以具有至少一个双键或至少一个三键。
既没有双键也没有三键的Z的例子包括：直链亚烷基，如亚甲基、亚乙基、亚己基、亚癸基和亚十四基；支链亚烷基，如甲基乙烯基和1-甲基丙烯基；以及亚环烷基，如环丙烯基、亚环戊基、亚环己基和亚环辛基。具有至少一个双键的Z的例子包括具有1至4个双键的不饱和烯烃基，如亚乙烯基(vinylene)、甲基乙炔(allylene)、亚己烯基(hexenylene)、亚壬烯基(nonenylene)、亚己二烯(hexadienylene)、亚庚二烯基、亚壬二烯基、亚壬三烯基、亚十一碳三烯基(undecatrienylene)和亚十二碳四烯基(dodecatetraenylene)。具有至少一个三键的R的例子包括具有三键的烃基，如丙炔基、丁炔基、戊炔基和亚己炔基。
分子式(1)代表的化合物的具体例子包括7,9-十二碳二烯-1-醇、9,11-十四碳二烯-1-醇、8,10-十二碳二烯-1-醇、3,5-十五碳二烯(pentadecadien)-1-醇、4,6-十六碳二烯-1-醇、3,5-十七碳二烯-1-醇、3,5-辛二烯-1-醇和9,11-十四碳二烯-1-醇。
氯化剂的例子包括磺酰氯，如苯磺酰氯、p-甲苯磺酰氯和甲磺酰氯。从反应性的角度来看，特别首选甲磺酰氯。每摩尔具有共轭双键的醇使用优选1.0至1.8摩尔的量的氯化剂。当该量不足1.0摩尔时，反应可能不会顺利进行。当该量超过1.8摩尔时，可能会浪费一些氯化剂。
碱的例子包括：叔胺，如三丁胺和N,N-二异丙基乙胺；芳香胺，如N,N-二甲基苯胺和N,N-二乙基苯胺；五元含氮芳杂环(5-membered nitrogen-containing aromatic heterocyclic)化合物，如咪唑和吡咯；以及六元含氮芳杂环化合物，如包括吡啶和三甲吡啶的吡啶。从反应性的角度来看，特别首选吡啶、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺和N,N-二异丙基乙胺。可以根据使用的碱来选择双键的异构化程度。每摩尔具有双键的醇可以使用优选1.0至2.6摩尔的量的碱。当该量不足1.0摩尔时，反应可能不会顺利进行。当该量超过2.6摩尔时，可能会浪费一些碱。
溶剂的例子包括：基于碳氢化合物的溶剂，如甲苯和己烷；基于醚的溶剂，如四氢呋喃；以及极性溶剂，如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、乙腈和二氯甲烷。从反应性的观点来看，首选N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺。优选地，每摩尔具有共轭双键的醇可以使用100至500g的量的溶剂。当该量不足100g时，反应可能不会顺利进行。当该量超过500g时，可能会浪费一些溶剂，并且反应物的量可能减少。
实施例
下面基于实施例具体描述本发明。然而，应当理解，本发明不局限于这些实施例。
<实施例1>
将主要包含(E,Z)异构体的7,9-十二碳二烯-1-醇(EZ/EE/(ZE+ZZ)=84.6/14.2/1.2,36.46g,0.200摩尔)、吡啶(28.48g,0.360摩尔)和N,N-二甲基甲酰胺(60g)置于反应容器中，在5至10℃搅拌30分钟。搅拌后，在5至15℃向其中逐滴添加甲磺酰氯(32.07g,0.280摩尔)。完成逐滴添加后，在60至65℃搅拌反应混合物2小时。然后，将水(100g)添加到反应混合物中以结束其反应。向其中添加己烷(100g)以使反应混合物分离成多个相。先用盐酸再用碳酸氢钠水溶液洗涤有机相，然后通过减压下去除溶剂进行浓缩。然后减压下蒸馏残留物以获得主要是(E,Z)形式的1-氯-7,9-十二碳二烯(EZ/EE/(ZE+ZZ)=83.4/14.6/2.0,35.14g,0.175摩尔)。收率是87.7%。共轭双键的异构化被抑制到大约1%。该结构是通过核磁共振谱和质谱确定的。
<实施例2>
将主要包含(E,Z)异构体的7,9-十二碳二烯-1-醇(EZ/EE/(ZE+ZZ)=84.6/14.2/1.2,36.46g,0.200摩尔)、N,N-二异丙基乙胺(46.53g,0.360摩尔)和N,N-二甲基甲酰胺(60g)置于反应容器中，在5至10℃搅拌30分钟。搅拌后，在5至15℃向其中逐滴添加甲磺酰氯(32.07g,0.280摩尔)。完成逐滴添加后，在60至65℃搅拌反应混合物2小时。然后，将水(100g)添加到反应混合物中以结束其反应。向其中添加己烷(100g)以使反应混合物分离成多个相。先用盐酸再用碳酸氢钠水溶液洗涤有机相，然后通过减压下去除溶剂进行浓缩。减压下蒸馏残留物以获得主要是(E,Z)形式的1-氯-7,9-十二碳二烯(EZ/EE/(ZE+ZZ)=76.1/20.2/3.7,32.31g,0.161摩尔)。收率是80.4%。共轭双键的异构化被抑制到大约8%。该结构是通过核磁共振谱和质谱确定的。
<实施例3>
将主要包含(E,Z)异构体的7,9-十二碳二烯-1-醇(EZ/EE/(ZE+ZZ)=84.6/14.2/1.2,36.46g,0.200摩尔)、N,N-二甲基苯胺(43.62g,0.360摩尔)和N,N-二甲基甲酰胺(60g)置于反应容器中，在5至10℃搅拌30分钟。搅拌后，在5至15℃向其中逐滴添加甲磺酰氯(32.07g,0.280摩尔)。完成逐滴添加后，在60至65℃搅拌反应混合物2小时。然后，将水(100g)添加到反应混合物中以结束其反应。向其中添加己烷(100g)以使反应混合物分离成多个相。先用盐酸再用碳酸氢钠水溶液洗涤有机相，然后通过减压下去除溶剂进行浓缩。减压下蒸馏残留物以获得主要是(E,Z)形式的1-氯-7,9-十二碳二烯(EZ/EE/(ZE+ZZ)=75.4/21.1/3.5,31.85g,0.159摩尔)。收率是79.3%。共轭双键的异构化被抑制到大约9%。该结构是通过核磁共振谱和质谱确定的。
<实施例4>
将主要包含(E,Z)异构体的7,9-十二碳二烯-1-醇(EZ/EE/(ZE+ZZ)=84.6/14.2/1.2,36.46g,0.200摩尔)、三丁胺(68.09g,0.360摩尔)和N,N-二甲基甲酰胺(60g)置于反应容器中，在5至10℃搅拌30分钟。搅拌后，在5至15℃向其中逐滴添加甲磺酰氯(32.07g,0.280摩尔)。完成逐滴添加后，在60至65℃搅拌反应混合物2小时。然后，将水(100g)添加到反应混合物中以结束其反应。向其中添加己烷(100g)以使反应混合物分离成多个相。先用盐酸再用碳酸氢钠水溶液洗涤有机相，然后通过减压下去除溶剂进行浓缩。减压下蒸馏残留物以获得主要是(E,Z)形式的1-氯-7,9-十二碳二烯(EZ/EE/(ZE+ZZ)=78.1/18.5/3.4,31.73g,0.158摩尔)。收率是79.2%。共轭双键的异构化被抑制到大约7%。该结构是通过核磁共振谱和质谱确定的。
<实施例5>
将主要包含(E,Z)异构体的7,9-十二碳二烯-1-醇(EZ/EE/(ZE+ZZ)=84.6/14.2/1.2,36.46g,0.200摩尔)、三乙胺(36.43g,0.360摩尔)和N,N-二甲基甲酰胺(60g)置于反应容器中，在5至10℃搅拌30分钟。搅拌后，在5至15℃向其中逐滴添加甲磺酰氯(32.07g,0.280摩尔)。完成逐滴添加后，在60至65℃搅拌反应混合物8小时。然后，将水(100g)添加到反应混合物中以结束其反应。向其中添加己烷(100g)以使反应混合物分离成多个相。先用盐酸再用碳酸氢钠水溶液洗涤有机相，然后通过减压下去除溶剂进行浓缩。减压下蒸馏残留物以获得主要是(E,Z)形式的1-氯-7,9-十二碳二烯(EZ/EE/(ZE+ZZ)=78.0/18.4/3.6,17.34g,0.0864摩尔)。收率是43.2%。共轭双键的异构化被抑制到大约7%。该结构是通过核磁共振谱和质谱确定的。
<实施例6>
将主要包含(E,Z)异构体的7,9-十二碳二烯-1-醇(EZ/EE/(ZE+ZZ)=84.6/14.2/1.2,36.46g,0.200摩尔)、吡啶(28.48g,0.360摩尔)和N,N-二甲基甲酰胺(60g)置于反应容器中，在5至10℃搅拌30分钟。搅拌后，在5至15℃向其中逐滴添加p-甲苯磺酰氯(53.38g,0.280摩尔)。完成逐滴添加后，在60至65℃搅拌反应混合物2小时。然后，将水(100g)添加到反应混合物中以结束其反应。向其中添加己烷(100g)以使反应混合物分离成多个相。先用盐酸再用碳酸氢钠水溶液洗涤有机相，然后通过减压下去除溶剂进行浓缩。减压下蒸馏残留物以获得主要是(E,Z)形式的1-氯-7,9-十二碳二烯(EZ/EE/(ZE+ZZ)=83.1/15.0/1.9,33.57g,0.167摩尔)。收率是83.6%。共轭双键的异构化被抑制到大约2%。该结构是通过核磁共振谱和质谱确定的。
<实施例7>
将主要包含(E,Z)形式的7,9-十二碳二烯-1-醇(EZ/EE/(ZE+ZZ)=84.6/14.2/1.2,36.46g,0.200摩尔)、吡啶(28.48g,0.360摩尔)和N,N-二甲基甲酰胺(60g)置于反应容器中，在5至10℃搅拌30分钟。搅拌后，在5至15℃向其中逐滴添加苯磺酰氯(49.45g,0.280摩尔)。完成逐滴添加后，在60至65℃搅拌反应混合物2小时。然后，将水(100g)添加到反应混合物中以结束其反应。向其中添加己烷(100g)以使反应混合物分离成多个相。先用盐酸再用碳酸氢钠水溶液洗涤有机相，然后通过减压下去除溶剂进行浓缩。减压下蒸馏残留物以获得主要是(E,Z)形式的1-氯-7,9-十二碳二烯(EZ/EE/(ZE+ZZ)=84.3/14.1/1.6,31.26g,0.156摩尔)。收率是77.9%。共轭双键的异构化被抑制到大约0.5%。该结构是通过核磁共振谱和质谱确定的。
<实施例8>
将主要包含(Z,E)异构体的9,11-十四碳二烯-1-醇(ZE/EE/(EZ+ZZ)=87.5/11.8/0.7,42.07g,0.200摩尔)、吡啶(28.48g,0.360摩尔)和N,N-二甲基甲酰胺(60g)置于反应容器中，在5至10℃搅拌30分钟。搅拌后，在5至15℃向其中逐滴添加甲磺酰氯(32.07g,0.280摩尔)。完成逐滴添加后，在60至65℃搅拌反应混合物2小时。然后，将水(100g)添加到反应混合物中以结束其反应。向其中添加己烷(100g)以使反应混合物分离成多个相。先用盐酸再用碳酸氢钠水溶液洗涤有机相，然后通过减压下去除溶剂进行浓缩。减压下蒸馏残留物以获得主要是(Z,E)形式的1-氯-9,11-十四碳二烯(ZE/EE/(EZ+ZZ)=85.4/12.9/1.7,41.14g,0.180摩尔)。收率是89.9%。共轭双键的异构化被抑制到大约2%。
[核磁共振谱]1H-NMR(300MHz,CDCl3):δ1.02(3H,t),1.28-1.46(10H,m),1.76(2H,tt),2.08-2.20(4H,m),3.53(2H,t),5.30(1H,dt),5.70(1H,dt),5.95(1H,dd),6.30(1H,dd);13C-NMR(75.6MHz,CDCl3):δ13.20,25.32,26.28,27.04,28.25,28.53,28.73,29,08,32.07,44.51,124.08,128.09,128.82,135.45
[质谱]EI-质谱(70eV):m/z228(M+),95,82,67,55,41,29
<实施例9>
将主要包含(E,E)异构体的8,10-十二碳二烯-1-醇(EE/(ZE+EZ+ZZ)=95.3/4.7,36.46g,0.200摩尔)、吡啶(28.48g,0.360摩尔)和N,N-二甲基甲酰胺(60g)置于反应容器中，在5至10℃搅拌30分钟。搅拌后，在5至15℃向其中逐滴添加甲磺酰氯(32.07g,0.280摩尔)。完成逐滴添加后，在60至65℃搅拌反应混合物2小时。然后，将水(100g)添加到反应混合物中以结束其反应。向其中添加己烷(100g)以使反应混合物分离成多个相。先用盐酸再用碳酸氢钠水溶液洗涤有机相，然后通过减压下去除溶剂进行浓缩。减压下蒸馏残留物以获得主要是(E,E)形式的1-氯-8,10-十二碳二烯(EE/(ZE+EZ+ZZ)=96.3/3.7,35.72g,0.178摩尔)。收率是88.9%。共轭双键的异构化被抑制到大约1%。
[核磁共振谱]1H-NMR(300MHz,CDCl3):δ1.31(3H,t),1.32-1.48(6H,m),1.71-1.80(4H,m),2.04(2H,dt),3.52(2H,t),5.50-5.62(2H,m),5.95-6.70(2H,m);13C-NMR(75.6MHz,CDCl3):δ17.97,26.80,28.71,28.94,29.27,32.46,32.59,45.09,126.72,130.31,131.65,131.92
[质谱]EI-质谱(70eV):m/z200(M+),95,81,68,55,41,27
<实施例10>
将主要包含(E,Z)异构体的3,5-十五碳二烯-1-醇(EZ/EE/(ZE+ZZ)=86.1/11.4/2.4,44.87g,0.200摩尔)、吡啶(22.15g,0.280摩尔)和N,N-二甲基甲酰胺(60g)置于反应容器中，在5至10℃搅拌30分钟。搅拌后，在5至10℃向其中逐滴添加甲磺酰氯(27.49g,0.240摩尔)。完成逐滴添加后，在60℃搅拌反应混合物4小时。然后，将水(100g)添加到反应混合物中以结束其反应。向其中添加己烷(100g)以使反应混合物分离成多个相。先用盐酸再用碳酸氢钠水溶液洗涤有机相，然后通过减压下去除溶剂进行浓缩。减压下蒸馏残留物以获得主要是(E,Z)形式的1-氯-3,5-十五碳二烯(EZ/EE/(ZE+ZZ)=84.3/13.2/2.4,46.38g,0.191摩尔)。收率是95.3%。共轭双键的异构化被抑制到大约2%。
[核磁共振谱]1H-NMR(300MHz,CDCl3):δ0.884(3H,t),1.21-1.34(14H,m),2.16(2H,dt),2.57(2H,dt),5.40(1H,dt),5.63(1H,dt),5.96(1H,dd),5.41(1H,dd);13C-NMR(75.6MHz,CDCl3):δ14.09,22.67,27.73,29.24,29.32,29.50,29.63,29.69,31.88,36.06,44.00,127.87,128.55,128.84,132.03
[质谱]EI-质谱(70eV):m/z242(M+),116,81,67,55,41,29
<比较例1>
将主要包含(E,Z)异构体的7,9-十二碳二烯-1-醇(EZ/EE/(ZE+ZZ)=84.6/14.2/1.2,36.46g,0.200摩尔)、三乙胺(20.24g,0.200摩尔)和甲苯(63g)置于反应容器中，在5至10℃搅拌10分钟。搅拌后，在5至20℃向其中逐滴添加亚硫酰氯(25.70g,0.216摩尔)。完成逐滴添加后，用3个小时将反应混合物的温度缓慢升高到60℃。升温后，在60至65℃搅拌反应混合物2小时。然后冷却反应混合物。之后将25%重量的氢氧化钠水溶液(71g)和水(68g)添加到反应混合物中以结束其反应。向其中添加己烷(100g)以使反应混合物分离成多个相，然后通过减压下去除溶剂进行浓缩。减压下蒸馏残留物以获得主要是(E,Z)形式的1-氯-7,9-十二碳二烯(EZ/EE/(ZE+ZZ)=59.1/31.6/9.3,36.12g,0.180摩尔)。收率是90%。
因此，当使用亚硫酰氯作为氯化剂进行绿化时，共轭双键的异构化增加到大约25%。该结构是使用核磁共振谱和质谱确定的。

Claims (3)

1.一种生产具有共轭双键的氯化碳氢化合物的方法，该方法包括以下步骤：在存在碱并且不存在用于氯化醇的金属盐的溶液中利用氯化剂将具有共轭双键的醇氯化，所述醇由以下分子式(1)表示：
RCH=CHCH=CH-Z-OH  (1)
其中R代表氢原子或者可具有至少一个双键或至少一个三键的直链、支链或环状的C1-17单价烃基；Z代表可具有至少一个双键或至少一个三键的直链、支链或环状的C1-17二价烃基。
2.根据权利要求1所述的生产具有共轭双键的氯化碳氢化合物的方法，其中所述氯化剂是磺酰氯。
3.根据权利要求1或2所述的生产具有共轭双键的氯化碳氢化合物的方法，其中所述碱选自吡啶。
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