CN104744252A - 一种仿生含水多相催化体系催化芳香醛与丙二酸二酯间缩合反应的方法 - Google Patents

一种仿生含水多相催化体系催化芳香醛与丙二酸二酯间缩合反应的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种仿生含水多相催化体系催化芳香醛与丙二酸二酯间缩合反应的方法。该方法以芳香醛和丙二酸二酯为原料，光照下，利用含胺基的物质作为催化剂，在含水的混合溶剂中发生Knoevenagel缩合反应。反应后利用比重差分离出富产物相，而溶剂相和催化剂可循环使用。Knoevenagel缩合反应是生成C＝C双键，合成α，β-不饱和酸及酯的常用有机反应，其传统工艺中最突出的问题是采用均相碱催化体系，产物与原料的分离成本高，催化剂的回收循环使用难度大，而且产品收率低，造成资源浪费和环境污染。本发明方法摒弃传统的不可回收的溶液催化体系，以可回收循环使用的催化体系予以取代，以清洁生产技术改造原有工艺，同时实现资源的节约和充分利用，以及环境保护。

Description

一种仿生含水多相催化体系催化芳香醛与丙二酸二酯间缩合反应的方法
【技术领域】
本发明涉及化学工程的精细化学品领域——香料和/或药物中间体的制备方法，即以清洁生产技术取代原有工艺，同时实现资源的节约和充分利用，以及环境保护，特别是以一种环境友好型的仿生含水多相催化体系催化芳香醛与丙二酸二酯间缩合反应的方法。
【背景技术】
Knoevenagel缩合反应(脑文格反应，或克诺维纳盖尔缩合反应，或柯诺瓦诺格缩合反应，或克脑文盖尔缩合反应)是生成C＝C双键，合成α，β-不饱和酸及酯的常用方法，是一类非常重要的有机合成反应。它广泛应用于肉桂酸及其酯、香豆素及其衍生物、苯巴比妥等许多重要精细化工中间体的合成中。苯甲醛与丙二酸二酯的缩合产物——苯叉基丙二酸二酯(或亚苄基丙二酸二酯，或亚苯基丙二酸二酯，或苯亚甲基丙二酸二酯)的结构如下：
在传统的合成方法中，芳香醛与丙二酸二酯的缩合反应是在均相碱催化体系中进行的，反应过后需要中和操作，会产生大量的废水；由于催化剂不便于回收循环使用，在后处理工序中造成原料和产品的损失和浪费，从而间接造成能源的浪费，而且这种催化体系在反应过程中还会同时引发多种副反应，产生许多几乎无利用价值的副产物，导致反应选择性的降低。
【发明内容】
本发明的目的旨在提供一种实施芳香醛与丙二酸二酯间缩合反应的仿生催化方法。该方法使用的环境友好型催化剂体系具有可回收循环使用、高选择性和无污染的优点，因而避免了资源浪费和污染环境。
为实现上述目的，本发明公开了一种仿生含水多相催化体系催化芳香醛与丙二酸二酯间缩合反应的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将芳香醛、丙二酸二酯、含胺基的物质、质子酸、金属盐、含水混合溶剂于反应器中混合，光照下，在10～60℃温度及控制体系的pH5～8下进行反应，直至富产物相中的产物不再继续增加；所述丙二酸二酯是指丙二酸二甲酯和丙二酸二乙酯，所述芳香醛与丙二酸二酯的摩尔比为1：0.1～10；所述含胺基的物质中的胺基与芳香醛的的摩尔比为0.01～10：1；所述质子酸与含胺基的物质中的胺基的摩尔比为0.01～20：1；所述金属盐以可溶性盐的形式加入水中，其中金属离子在含水相中的浓度为0.1～200mmol/L；所述含水混合溶剂是指水与有机溶剂的混合物，其中水与有机溶剂的体积比为40～95：60～5；所述芳香醛和丙二酸二酯的总体积与混合溶剂的体积之比为1：1～10；
(2)从步骤(1)得到的反应混合物中，按常规相分离方法分离出富产物相和含胺基物质的溶剂相；或
从步骤(1)得到的反应混合物中，按常规相分离方法分离出富产物相、溶剂相和不溶于溶剂的固相含胺基物质；
(3)对步骤(2)得到的富产物相采用含水混合溶剂洗涤，或减压蒸馏，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物苯叉基丙二酸二酯或取代苯叉基丙二酸酯类。未反应的原料可返回到反应体系继续反应。
本发明是一种采用环境友好型工艺实现Knoevenagel缩合反应的方法，可用于合成许多重要的精细化工中间体。
本发明的有益效果是：本发明引入含水的混合溶剂，采用非均相仿生催化的方法。由于原料芳香醛与丙二酸二酯可溶于含水的混合溶剂，而缩合产物不溶于其中，这样反应之后，利用比重差可方便地与溶剂相分离。分离出富产物相后的溶剂相和催化剂可循环使用。富含产物的有机相经减压精馏得到产物的同时，未反应的少量未反应的原料芳香醛与丙二酸二酯还可返回反应体系继续反应。从而实现了资源的节约和充分利用。由于反应条件温和，可减少芳香醛的氧化和丙二酸二酯的水解等副反应，从而可提高反应的选择性和收率。
这种仿生清洁生产技术实施Knoevenagel缩合反应的方法，在仿生环境下光特有的光化学还原作用可有效保护含胺基催化剂免于氧化。此外含水的仿生体系可吸收光 能加快室温下的反应速度。该法同时兼顾资源节约和环境保护。
本发明与催化剂难以回收循环使用、收率低、产生较多废水、造成资源浪费和环境污染的传统方法相比，具有催化剂体系可再生循环使用、高选择性、几乎不产生废水，符合环保要求，是一种环境友好型生产工艺。
【附图说明】
图1为本发明制得的苯叉基丙二酸二甲酯(或亚苄基丙二酸二甲酯)的质谱图；
图2为本发明制得的苯叉基丙二酸二乙酯(或亚苄基丙二酸二乙酯)的质谱图。
【具体实施方式】
本发明的环境友好型生产苯叉基丙二酸二酯的方法。主要包括以下步骤：
(1)将芳香醛、丙二酸二酯、含胺基的物质、质子酸、金属盐、含水混合溶剂于反应器中混合，光照下，在10～60℃温度及控制体系的pH5～8下进行反应，直至富产物相中的产物不再继续增加；所述丙二酸二酯是指丙二酸二甲酯和丙二酸二乙酯，所述芳香醛与丙二酸二酯的摩尔比为1：0.1～10，所述含胺基的物质中的胺基与芳香醛的的摩尔比为0.01～10：1，所述质子酸与含胺基的物质中的胺基的摩尔比为0.01～20：1，所述金属盐以可溶性盐的形式加入水中，其中金属离子在含水相中的浓度为0.1～200mmol/L，所述含水混合溶剂是指水与有机溶剂的混合物，其中水与有机溶剂的体积比为10～95：90～5，所述芳香醛和丙二酸二酯的总体积与混合溶剂的体积之比为1：1～10。
(2)从步骤(1)得到的反应混合物中，按常规相分离方法分离出富产物相和含胺基物质的溶剂相(适用于可溶性的含胺基物质)，或按常规相分离方法分离出富产物相、溶剂相和不溶于溶剂的固相含胺基物质(适用于非溶性的含胺基物质)。
(3)对步骤(2)得到的富产物相采用含水混合溶剂洗涤，或减压蒸馏，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物苯叉基丙二酸二酯或取代苯叉基丙二酸二酯类。未反应的原料可返回到反应体系继续反应。
所述步骤(1)中芳香醛是指苯甲醛或取代苯甲醛，或它们的混合物。
所述步骤(1)中的含胺基的物质是指不溶于混合溶剂的含胺基物质和可溶于混合溶剂的含胺基物质，其中：
所述不溶于混合溶剂的含胺基物质是指：负载伯胺基、仲胺基或含叔胺基的离子交换树脂中的一种或两种以上的混合物；
所述可溶于混合溶剂的含胺基物质是指：脂肪族胺基化合物，含胺基的杂环化合物，或氨基酸中一种或两种以上的混合物，其中：
所述脂肪族胺基化合物是指：甲胺，乙胺，丙胺，丁胺，己胺，二甲胺，二乙胺，二丙胺，二丁胺，三甲胺，三乙胺，三丙胺，三丁胺，乙二胺，丙二胺，丁二胺或己二胺中的一种或两种以上的混合物；
所述含胺基的杂环化合物是指：吡咯，四氢吡咯，吲哚，吡啶，哌嗪，甲基吡啶，吡嗪，哌啶，喹啉，异喹啉，嘧啶或咪唑中的一种或两种以上的混合物；
所述氨基酸是指：丙氨酸，甘氨酸，脯氨酸，亮氨酸，异亮氨酸，丝氨酸，苏氨酸，赖氨酸，蛋氨酸，半胱氨酸，天冬氨酸，胱氨酸，缬氨酸，色氨酸或组氨酸中的一种或两种以上的混合物。
所述步骤(1)中的有机溶剂是指：甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、二氧六环、二甲基亚砜、乙腈中的一种或两种以上的混合物。
所述步骤(1)中的质子酸是指无机酸或有机酸，其中：
所述无机酸是指：盐酸，硫酸，亚硫酸，碳酸，磷酸或硼酸中的一种或两种以上的混合物；
所述有机酸是指：柠檬酸，醋酸，草酸，丙酸，丙二酸，丁酸，丁二酸，苯甲酸，水杨酸，酒石酸，乙酰水杨酸，苹果酸，没食子酸，鞣酸，戊酸，己酸或庚酸中的一种或两种以上的混合物。最好具有一定配位能力。
所述步骤(1)中的金属盐中的金属离子是指：Na+，K+，Ca2+，Mg2+，Fe3+，Fe2+，Mn2+，Mn3+，Co2+，Cu2+，Cu+，Ni2+，Zn2+，Se4+，Sn2+，Sn4+，Mo3+，Mo5+或Ti4+中的一种或两种以上的混合物。
所述步骤(1)中的光照是指太阳光或模拟太阳光，波长范围为300～2500nm。
所述方法具体可以是：
(1)将一定量的芳香醛、丙二酸二酯、含胺基的物质、质子酸、金属盐、含水混合溶剂于反应器中混合，光照下，在一定pH和温度下进行反应，直至富产物相中的产物不再继续增加。
(2)从步骤(1)得到的反应混合物中，按常规相分离方法分离出富产物相和含胺基物质的溶剂相(适用于可溶性的含胺基物质)，或按常规相分离方法分离出富产物相、溶剂相和不溶于溶剂的固相含胺基物质(适用于非溶性的含胺基物质)。分离出富产物相的溶剂相和催化剂经浓缩后(除去反应生成的水)可循环 使用。所谓分离是采用常规相分离技术，例如过滤，离心分离出固相，水相和有机相因自然分层为上下两相而分离；
(3)对步骤(2)得到的富产物相采用含水混合溶剂洗涤，或减压蒸馏，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物苯叉基丙二酸二酯或取代苯叉基丙二酸二酯类。未反应的原料可返回到反应体系继续反应。
所述步骤(1)中的光照及一定pH和温度是指太阳光或模拟太阳光(波长范围为300～2500nm)，pH5～8，温度10～60℃。
所述步骤(1)中在反应器中的混合方式可以是：所述步骤(1)中在反应器中的混合方式是：将占总量10～100％的丙二酸二酯，与全部含胺基的物质、质子酸、金属盐、含水混合溶剂放入反应器中后，先升温至反应温度后，再逐步加入芳香醛或芳香醛与尚有剩余的丙二酸二酯的混合物；或是先逐步加入芳香醛或芳香醛与尚有剩余的丙二酸二酯的混合物后，再升温至反应温度进行反应。或是：
将含胺基的物质、质子酸、金属盐、含水混合溶剂放入反应器后，先同时或依次加入芳香醛和丙二酸二酯，或加入它们的混合物，然后升温至反应温度进行反应；或先升温至反应温度后，再同时或依次加入芳香醛和丙二酸二酯，或加入它们的混合物。或是：
将占总量10～100％的芳香醛，与全部含胺基的物质、质子酸、金属盐、含水混合溶剂放入反应器中后，先升温至反应温度后，再逐步加入丙二酸二酯或丙二酸二酯与尚有剩余的芳香醛的混合物；或是先逐步加入芳香醛或丙二酸二酯与尚有剩余的丙二酸二酯的混合物后，再升温至反应温度进行反应。
本发明所述芳香醛与丙二酸二酯的摩尔比最好为1：0.1～10，所述含胺基的物质中的胺基与芳香醛的摩尔比为0.01～10：1，所述质子酸与含胺基的物质中的胺基的摩尔比为0.01～20：1，所述金属盐以可溶性盐的形式加入水中，其中金属离子在含水相中的浓度为0.1～200mmol/L，所述含水混合溶剂是指水与有机溶剂的混合物，其中水与有机溶剂的体积比为40～95：60～5，所述芳香醛和丙二酸二酯的总体积与混合溶剂的体积之比为1：1～10。
本发明所使用的反应器可以是间歇式反应器，也可以是连续式反应器。
实施例1一种采用清洁技术合成苯叉基丙二酸二甲酯的方法包括以下步骤：
(1)室温下将占总量50％的丙二酸二甲酯、可溶性含胺基的物质、质子酸、金属盐、含水混合溶剂放入反应器中，调节pH5～6，太阳光照射下，加热升温至30℃后，逐步加入苯甲醛或其与剩余的50％的丙二酸二甲酯的混合物。在此温度 下继续反应，直至产物相不再继续增加；
(2)从步骤(1)得到的反应混合物中，借助比重差分离出富产物相和含催化剂溶剂相，其中溶剂相循环使用；
(3)对步骤(2)得到的富产物相采用1:1甲醇-水溶液洗涤，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物苯叉基丙二酸二甲酯或取代苯叉基丙二酸二甲酯类。未反应的原料可返回到反应体系继续反应。
实施例2一种采用清洁技术合成苯叉基丙二酸二乙酯的方法包括以下步骤：
(1)将占总量50％的丙二酸二乙酯、不溶于溶剂的含胺基物质、质子酸、金属盐、含水混合溶剂放入反应器中，调节pH7～8，模拟太阳光照射下，升温至50℃后，逐步加入苯甲醛与剩余的占总量50％的丙二酸二乙酯的混合物。在此温度下继续反应，直至产物相不再继续增加；
(2)从步骤(1)得到的反应混合物中，利用比重差，分离出富产物相、溶剂相和不溶于溶剂的固相含胺基物质，后两者可循环使用；
(3)对步骤(2)得到的富产物相采用减压蒸馏，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物苯叉基丙二酸二乙酯或取代苯叉基丙二酸二乙酯类。未反应的原料可返回到反应体系继续反应。
实施例3一种采用清洁技术合成苯叉基丙二酸二甲酯的方法包括以下步骤：
(1)将全部不溶于溶剂的含胺基物质、质子酸、金属盐、含水混合溶剂、芳香醛和丙二酸二甲酯一并放入反应器，调节pH6～7，阳光照射升温至25℃后，维持此温度继续反应，直至产物相不再继续增加；
(2)从步骤(1)得到的反应混合物中，利用比重差，分离出富产物相、溶剂相和不溶于溶剂相的固相含胺基物质，后两者可循环使用；
(3)对步骤(2)得到的富产物相采用1:1(体积比)甲醇-水溶液洗涤，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物苯叉基丙二酸二甲酯或取代苯叉基丙二酸二甲酯类。未反应的原料可返回到反应体系继续反应。
实施例4一种采用清洁技术合成苯叉基丙二酸二乙酯的方法包括以下步骤：
(1)先将可溶性含胺基物质、质子酸、金属盐、含水混合溶剂放入反应器中，调节pH5.5～6.5，模拟阳光照射加热升温至40℃，加入苯甲醛和丙二酸二乙酯的混合物。在此温度下继续反应，直至产物相不再继续增加；
(2)从步骤(1)得到的反应混合物中分离出溶剂相和富产物相，溶剂相则 可循环使用；
(3)对步骤(2)得到的富产物相采用减压蒸馏，脱去未反应原料，得到缩合产物苯叉基丙二酸二乙酯。未反应的原料可返回到反应体系继续反应。
实施例5一种采用清洁技术合成2-氯苯叉基丙二酸二乙酯的方法包括以下步骤：
(1)先将丙二酸二乙酯、水不溶性含胺基物质、质子酸、金属盐、含水混合溶剂放入反应器中，调节pH6.5～7.5，阳光照射升温至35℃后，再逐步加入4-氯基苯甲醛，在此温度下继续反应，直至油相中的产物不再继续增加；
(2)从步骤(1)得到的反应混合物中，利用比重差，分离出富产物的有机相、水相和不溶于水的固相含胺基物质，后两者可循环使用；
(3)对步骤(2)得到的有机相(富产物相)采用含乙醇水溶液洗涤，脱去未反应原料，得到缩合产物2-氯苯叉基丙二酸二甲酯。未反应的原料可返回到反应体系继续反应。
实施例6一种采用清洁技术合成2-甲苯叉基丙二酸二甲酯的方法包括以下步骤：
(1)先将丙二酸二甲酯放入反应器，升温至25℃后，依次加入水溶性含胺基物质、质子酸、和含金属离子的含水混合溶剂的混合物，调节pH7.5～8.0，阳光照射升温至30℃后，最后分批加入2-甲基苯甲醛。在此温度下继续反应，直至油相中的产物不再继续增加；
(2)从步骤(1)得到的反应混合物中，利用比重差，分离出富产物的有机相(油相)和水相，后者可循环使用；
(3)对步骤(2)得到的富产物相(油相)采用含乙醇水溶液洗涤，脱去未反应原料，得到缩合产物2-甲苯叉基丙二酸二甲酯。未反应的原料可返回到反应体系继续反应。
实施例7：先将25mL水、20mL乙醇、3mL丙二酸二乙酯、0.2克一水柠檬酸、2毫克醋酸锰、40％一甲胺水溶液5mL放入装配有温度计、搅拌器、滴液漏斗及回流冷凝管的反应器中，调节pH5～6。向恒压滴液漏斗中加入2mL苯甲醛和5mL乙醇。100w模拟日光照射下，控制反应温度为25℃，恒压滴液漏斗中的溶液在2小时内滴加完毕。继续反应直到富产物相中产物2-苯叉基丙二酸二乙酯的含量不再继续增加。分离出富含产物的有机相和含有少量产物和胺基催化剂的水相。富产物相采用1:1(体积比)乙醇-水溶液洗涤，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物苯叉基 丙二酸二乙酯。单程收率约75％。未反应的原料可返回到反应体系继续反应。含有少量产物和胺基催化剂的水相直接循环使用。
经GS-MS(色质联用)检测，所得产品的质谱图与苯叉基丙二酸二乙酯(亚苄基丙二酸二乙酯)的质谱图吻合，分子量248。见图1所示。
实施例8：在室温下，将30mL蒸馏水、20mL丁醇、10mL正丙胺、2mL苯甲醛、3mL丙二酸二甲酯、30mL(湿堆体积)D380弱碱性离子交换树脂(伯胺型)、0.1克草酸、0.01克硝酸铜投入到安装有搅拌、温度计和回流冷凝管的反应器中混合。调节pH6～7，然后在阳光的照射下，搅拌升温至40℃，在此温度下继续反应。用气相色谱法跟踪反应的进程。反应24小时后，产物苯叉基丙二酸二甲酯的含量不再继续增加。分离出富含产物的有机相、含有少量产物的水相和树脂相。后两者直接循环使用。富产物相采用减压蒸馏，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物苯叉基丙二酸二甲酯，收率约70％。未反应的原料返回到反应体系继续反应。
经GS-MS(色质联用)检测，所得产品的质谱图与苯叉基丙二酸二甲酯(亚苄基丙二酸二甲酯)的质谱图吻合，分子量220。见图2所示。
实施例9：在安装有搅拌、温度计和回流冷凝管的反应器中预先加入30mL丙二酸二乙酯和5mL2-氯代苯甲醛，升温至20℃后投入40％二甲胺水溶液5mL，1克苹果酸、0.1克氯化锌、10mL水、30mL乙腈的混合物。调节pH7～8，在太阳光照射下，继续加热搅拌反应，直至富产物相中2-氯苯叉基丙二酸二乙酯的含量不再继续增加。分离出富含产物的有机相和含有少量产物和胺基催化剂的水相。富产物相采用1:1(体积比)乙醇-水溶液洗涤，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物2-氯苯叉基丙二酸二乙酯。未反应的原料可返回到反应体系继续反应。含有少量产物和胺基催化剂的水相直接循环使用。
实施例10：在装配有温度计、搅拌器、滴液漏斗及回流冷凝管的反应器内，先将10mL三正丙胺、0.25克磷酸、1克酒石酸，0.1克四水醋酸镍、5mL水和45mL异丁醇一次性放入反应器中，调节pH6～7，在氙灯照射下，加热升温至60℃后，加入5mL苯甲醛和7.5mL丙二酸二乙酯的混合物进行反应。直至富产物相中苯叉基丙二酸二乙酯的含量不再继续增加。分离出富含产物的有机相、含有少量产物和催化剂的水相。后者直接循环使用。富产物相采用减压蒸馏，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物苯叉基丙二酸二乙酯。未反应的原料返回到反应体系继续反应。
实施例11：在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗及回流冷凝管的反应器内，先放入5mL克丙二酸二甲酯，升温至50℃后，依次加入50％一乙胺水溶液0.5mL、0.5克乙酰水杨酸、0.05克七水硫酸亚铁、50mL水和50mL二氧六环。调节pH～5，在阳光 照射下，滴加2mL苯甲醛和2mL二氧六环的混合物，4小时加毕。继续恒温搅拌反应。直至富产物相中苯叉基丙二酸二甲酯的含量不再继续增加。分离出富含产物的有机相、含有少量产物和催化剂的水相。富产物相采用1:1(体积比)甲醇-水溶液洗涤，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物苯叉基丙二酸二甲酯。未反应的原料可返回到反应体系继续反应。含有少量产物和胺基催化剂的水相直接循环使用。
实施例12：向装配有搅拌器、温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的反应器中先加入15mL丙二酸二乙酯、10克脯氨酸、0.5克水杨酸、5毫克三氯化铁、80mL水和50mL乙醇、。调节pH6～7，采用氙灯照射，同时加热升温至40℃后，在搅拌下滴加5mL苯甲醛(滴加时间不少于2h)。滴加完毕后保持温度40℃，继续搅拌直至富产物相中苯叉基丙二酸二乙酯的含量不再继续增加。分离出富含产物的有机相、含有少量产物和催化剂的水相。富产物相采用1:1(体积比)乙醇-水溶液洗涤，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物苯叉基丙二酸二乙酯。未反应的原料可返回到反应体系继续反应。含有少量产物和胺基催化剂的水相直接循环使用。
实施例13：在装配有搅拌器、温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的反应器中放入7.5mL丙二酸二乙酯、15克甘氨酸、40mL(湿堆体积)D382弱碱性离子交换树脂(仲胺型)、0.1克丁二酸、0.5克硝酸钠、40mL水和40mL二甲基亚砜。调节pH7～8，在阳光照射下，加热升温至45℃后，在搅拌下滴加2mL苯甲醛，在2个小时内滴完。维持在45℃下继续反应，继续加热搅拌直至产物苯叉基丙二酸二乙酯的含量不再继续增加。分离出富含产物的有机相、含有少量产物的水相和树脂相。后两者直接循环使用。富产物相采用减压蒸馏，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物苯叉基丙二酸二乙酯，收率约70％。未反应的原料返回到反应体系继续反应。
实施例14：向装配有搅拌器、温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的反应器中先加入15mL丙二酸二乙酯、1克哌嗪、10克丁酸、1克硫酸钾和40mL水。用氢氧化钠调节pH5～6，在日灯照射下，加热升温至45℃后，在搅拌下滴加2mL苯甲醛，在2小时内滴完。维持在45℃下继续反应直至产物苯叉基丙二酸二乙酯的含量不再继续增加。分离出富含产物的有机相和含有少量产物的水相。富产物相采用1:1(体积比)乙醇-水溶液洗涤，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物苯叉基丙二酸二乙酯。未反应的原料可返回到反应体系继续反应。含有少量产物和胺基催化剂的水相直接循环使用。
实施例15：向安装搅拌器、温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的反应器中先加入0.3克哌啶、4克丙酸、1克硼酸、0.5克氯化钙和25mL水。调节pH6～7，在阳光照射下，加热升温至50℃后，在搅拌下加入10mL丙二酸二甲酯和5mL苯甲醛。维持在50℃下继续反应直至产物苯叉基丙二酸二甲酯的含量不再继续增加。分离出 富含产物的有机相和含有少量产物的水相。富产物相采用减压蒸馏，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物苯叉基丙二酸二甲酯。未反应的原料可返回到反应体系继续反应。含有少量产物和胺基催化剂的水相直接循环使用。
实施例16：先将7.5mL丙二酸二乙酯、40mL(湿堆体积)D301T弱碱性离子交换树脂(叔胺型)、3mL三乙胺、0.05克苯甲酸，5克氯化镁和50mL饱和碳酸水放入装有温度计、搅拌器、滴液漏斗及回流冷凝管的反应器中。调节pH7～8，在阳光照射下，加热升温至15℃后，在搅拌下分批加入5mL苯甲醛。维持在15℃下继续反应直至产物苯叉基丙二酸二乙酯的含量不再继续增加。分离出富含产物的有机相、含有少量产物的水相和树脂相。后两者直接循环使用。富产物相采用1:1(体积比)乙醇-水溶液洗涤，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物苯叉基丙二酸二乙酯。未反应的原料返回到反应体系继续反应。
实施例17：先将15mL丙二酸二乙酯、10mL苯甲醛、0.1克吡啶、5克丙二酸、5克氯化钠、90mL水和10mL异丙醇放入装有温度计、搅拌器及回流冷凝管的反应器中。调节pH6～7，在阳光照射下，搅拌下加热升温至50℃，维持在50℃下反应直至产物苯叉基丙二酸二乙酯的含量不再继续增加。分离出富含产物的有机相和含有少量产物的水相。富产物相采用减压蒸馏，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物苯叉基丙二酸二乙酯。未反应的原料可返回到反应体系继续反应。含有少量产物和胺基催化剂的水相直接循环使用。
实施例18：先将10mL苯甲醛、0.8克四氢吡咯、10克醋酸、5克钼酸铵、40mL水和40mL正丙醇放入装有温度计、搅拌器、滴液漏斗及回流冷凝管的反应器中，模拟日光下加热升温至60℃后，在搅拌下分批加入1mL丙二酸二乙酯。维持在60℃下继续反应直至产物苯叉基丙二酸二乙酯的含量不再继续增加。分离出富含产物的有机相和含有少量产物的水相。富产物相采用减压蒸馏，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物苯叉基丙二酸二乙酯。未反应的原料可返回到反应体系继续反应。含有少量产物和胺基催化剂的水相直接循环使用。
实施例19：先将15mL丙二酸二乙酯、1.0克哌啶、2克醋酸、0.5克鞣酸、0.5克亚硫酸氢钠、20mL水放入装有温度计、搅拌器、滴液漏斗及回流冷凝管的反应器中，100w氙灯照射下加热升温至40℃后，在搅拌下分批加入2mL苯甲醛。维持在40℃下继续反应直至产物苯叉基丙二酸二乙酯的含量不再继续增加。分离出富含产物的有机相和含有少量产物的水相。富产物相采用减压蒸馏，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物苯叉基丙二酸二乙酯。未反应的原料可返回到反应体系继续反应。含有少量产物和胺基催化剂的水相直接循环使用。
实施例20：先将0.2mL戊二胺、0.01克四氯化硒、50mL水和50mL乙醇、放入装有温度计、搅拌器、滴液漏斗及回流冷凝管的反应器中，100w模拟日光照射下加热升温至50℃后，在搅拌下分批加入8mL丙二酸二乙酯和6mL2-甲基苯甲醛。维持在50℃下继续反应直至产物2-甲基苯叉基丙二酸二乙酯的含量不再继续增加。分离出富含产物的有机相和含有少量产物的水相。富产物相采用1:1(体积比)乙醇-水溶液洗涤，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物2-甲基苯叉基丙二酸二乙酯。未反应的原料可返回到反应体系继续反应。含有少量产物和胺基催化剂的水相直接循环使用。

Claims (10)

1.一种仿生含水多相催化体系催化芳香醛与丙二酸二酯间缩合反应的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将芳香醛、丙二酸二酯、含胺基的物质、质子酸、金属盐、含水混合溶剂于反应器中混合，光照下，在10～60℃温度及控制体系的pH5～8下进行反应，直至富产物相中的产物不再继续增加；所述丙二酸二酯是指丙二酸二甲酯和丙二酸二乙酯，所述芳香醛与丙二酸二酯的摩尔比为1：0.1～10；所述含胺基的物质中的胺基与芳香醛的的摩尔比为0.01～10：1；所述质子酸与含胺基的物质中的胺基的摩尔比为0.01～20：1；所述金属盐以可溶性盐的形式加入水中，其中金属盐中的金属离子在含水相中的浓度为0.1～200mmol/L；所述含水混合溶剂是指水与有机溶剂的混合物，其中水与有机溶剂的体积比为40～95：60～5；所述芳香醛和丙二酸二酯的总体积与混合溶剂的体积之比为1：1～10；
(2)从步骤(1)得到的反应混合物中，按常规相分离方法分离出富产物相和含胺基物质的溶剂相；或
从步骤(1)得到的反应混合物中，按常规相分离方法分离出富产物相、溶剂相和不溶于溶剂的固相含胺基物质；
(3)对步骤(2)得到的富产物相采用含水混合溶剂洗涤，或减压蒸馏，以脱去少量未反应原料，得到缩合产物。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(1)中芳香醛是指苯甲醛或取代苯甲醛，或它们的混合物。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(1)中的含胺基的物质是指不溶于混合溶剂的含胺基物质和可溶于混合溶剂的含胺基物质，其中：
所述不溶于混合溶剂的含胺基物质是指：负载伯胺基、仲胺基或含叔胺基的离子交换树脂中的一种或两种以上的混合物；
所述可溶于混合溶剂的含胺基物质是指：脂肪族胺基化合物，含胺基的杂环化合物，或氨基酸中一种或两种以上的混合物，其中：
所述脂肪族胺基化合物是指：甲胺，乙胺，丙胺，丁胺，己胺，二甲胺，二乙胺，二丙胺，二丁胺，三甲胺，三乙胺，三丙胺，三丁胺，乙二胺，丙二胺，丁二胺或己二胺中的一种或两种以上的混合物；
所述含胺基的杂环化合物是指：吡咯，四氢吡咯，吲哚，吡啶，哌嗪，甲基吡啶，吡嗪，哌啶，喹啉，异喹啉，嘧啶或咪唑中的一种或两种以上的混合物；
所述氨基酸是指：丙氨酸，甘氨酸，脯氨酸，亮氨酸，异亮氨酸，丝氨酸，苏氨酸，赖氨酸，蛋氨酸，半胱氨酸，天冬氨酸，胱氨酸，缬氨酸，色氨酸或组氨酸中的一种或两种以上的混合物。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(1)中的有机溶剂是指：甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、二氧六环、二甲基亚砜、乙腈中的一种或两种以上的混合物。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(1)中的质子酸是指无机酸或有机酸，其中：
所述无机酸是指：盐酸，硫酸，亚硫酸，碳酸，磷酸或硼酸中的一种或两种以上的混合物；
所述有机酸是指：柠檬酸，醋酸，草酸，丙酸，丙二酸，丁酸，丁二酸，苯甲酸，水杨酸，酒石酸，乙酰水杨酸，苹果酸，没食子酸，鞣酸，戊酸，己酸或庚酸中的一种或两种以上的混合物。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(1)中的金属盐中的金属离子是指：Na+，K+，Ca2+，Mg2+，Fe3+，Fe2+，Mn2+，Mn3+，Co2+，Cu2+，Cu+，Ni2+，Zn2+，Se4+，Sn2+，Sn4+，Mo3+，Mo5+或Ti4+中的一种或两种以上的混合物。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(1)中的光照是指太阳光或模拟太阳光，波长范围为300～2500nm。
8.按照权利要求1或2-7所述的任一方法，其特征在于所述步骤(1)中在反应器中的混合方式是：将占总量10～100％的丙二酸二酯，与全部含胺基的物质、质子酸、金属盐、含水混合溶剂放入反应器中后，先升温至反应温度后，再逐步加入芳香醛或芳香醛与尚有剩余的丙二酸二酯的混合物；或是先逐步加入芳香醛或芳香醛与尚有剩余的丙二酸二酯的混合物后，再升温至反应温度进行反应。
9.按照权利要求1或2-7所述的任一方法，其特征在于所述步骤(1)中在反应器中的混合方式是：将含胺基的物质、质子酸、金属盐、含水混合溶剂放入反应器中后，先同时或依次加入芳香醛和丙二酸二酯，或加入它们的混合物，然后升温至反应温度进行反应；或先升温至反应温度后，再同时或依次加入芳香醛和丙二酸二酯，或加入它们的混合物。
10.按照权利要求1或2-7所述的任一方法，其特征在于所述步骤(1)中在反应器中的混合方式是：将占总量10～100％的芳香醛，与全部含胺基的物质、质子酸、金属盐、含水混合溶剂放入反应器中后，先升温至反应温度后，再逐步加入丙二酸二酯或丙二酸二酯与尚有剩余的芳香醛的混合物；或是先逐步加入芳香醛或丙二酸二酯与尚有剩余的丙二酸二酯的混合物后，再升温至反应温度进行反应。
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