CN105237340B - 4,4,4‑三氟丁醇的合成新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及4,4‑三氟丁醇的新合成方法,步骤如下:(1)丙二酸二乙酯在碱性催化剂的催化下与2,2,2‑三氟对甲苯磺酸乙酯经取代反应,得到2‑(2,2,2‑三氟乙基)‑丙二酸二乙酯:(2)将2‑(2,2,2‑三氟乙基)‑丙二酸二乙酯经脱羧反应得到4,4,4‑三氟丁酸乙酯;(3)将4,4,4‑三氟丁酸乙酯在催化剂的催化下经还原试剂还原,得到4,4,4‑三氟丁醇。与现有技术相比,本发明方法原料廉价易得,成本低,合成步骤少,操作方便、安全,后处理简单,且溶剂可循环套用,环保,反应收率高,产品纯度高、质量好,适合工业化应用。
Description
技术领域
本发明涉及医药中间体合成技术,尤其涉及4,4,4-三氟丁醇的合成新方法。
背景技术
4,4,4-三氟丁醇,分子式C4H7F3O,相对分子质量为128.09,外观为无色透明液体,其结构式如下:
由于氟原子的高负电性,4,4,4-三氟丁醇有很强的形成氢键能力,和其他化学物质作用会生成更稳定的化合物;与不含氟化合物相比,这类含氟化合物在医药、农药等药物性能上具有用量少、毒性低、药效高、代谢能力强等特点,作为生物活性更强、选择性更高的药物被广泛应用。4,4,4-三氟丁醇既可以在医药方面用来制备内酯和内酰胺类化合物(用作中枢神经抑制剂)、免疫剂等;还以用来制备液晶材料和有机导体,开发利用前景广阔。
现有合成方法主要有四种:
1,Gavlin,Gilbert and Maguire,Richard G.,Journal of Organic Chemistry,21,1342-7;1956报道了以3-氯-1,1,1-三氟丙烷为起始原料,经过格氏反应后得到1,1,1-三氟丙烷基氯化镁,再在与二氧化碳反应得到4,4,4-三氟丁酸,最后用四氢铝锂还原得到4,4,4-三氟丁醇,该方法合成路线如下:
该路线存在两个问题:1)3-氯-1,1,1-三氟丙烷原料不易得到,成本较高;2)用四氢铝锂还原4,4,4-三氟丁酸,后处理产生大量铝盐,处理较困难,遇水溶剂易燃,不安全。
2,Nair,Haridasan K.and Poss,Andrew J.WO0234703A报道了以1,1,1-三氟-2,2,2-三氯乙烷为起始原料,与叔丁基乙烯基醚加成,得到3-氯-4,4,4,-三氟-2-丁烯醛,再经过硼氢化钠还原得到3-氯-4,4,4-三氟-2-丁烯醇,最后在用钯碳还原得到4,4,4-三氟丁醇,该法路线如下:
该路线存在的三个个问题是:1)1,1,1-三氟-2,2,2-三氯乙烷,沸点低易泄露,不环保。2)第一步加成1,1,1-三氟-2,2,2-三氯乙烷用量大,收率较低,成本高。3)第三步用钯碳还原,成本相对较高,且工业化生产时,相对不安全。
3,Gassen,Karl Rudolf and Kirmse,Wolfgang Chemische Berichte,119(7),2233-48;1986报道了以3-羟基-4,4,4-三氟丁酸乙酯为起始原料,先用五氧化二磷脱水得到4,4,4-三氟-2-丁烯酸乙酯,再用钯碳和氢气还原双键得到4,4,4-丁酸乙酯,最后用四氢铝锂还原酯基得到4,4,4-三氟丁醇,路线如下:
该路线存在三个问题:1)五氧化磷脱水后处理麻烦,容易引起溶剂燃烧,不安全,淬灭反应时遇水分解剧烈放热,放出有毒的腐蚀性气体,不环保;2)第二步用钯碳催化氢气还原,操作复杂、不安全、成本高;3)四氢铝锂还原酯基,反应要求严格,大生产操作危险系数高。
4,高媛媛等在CN103265403B中报道了以2-溴乙醇为原料,先将醇羟基用3,4-二氢吡喃保护,再制备成格氏试剂,与2,2,2-三氟乙基甲磺酸酯进行偶联反应,最后经过脱保护反应得到4,4,4-三氟丁醇,路线如下:
此路线较其他路线有很大改进,但是还是存在一些问题:1)2-溴乙醇价格稍贵;2)用到格氏反应,操作要求严格,危险系数提高了;3)该路线收率低,成本较高。
因此,找到一条既适合工业化生产又具经济效益的4,4,4-三氟丁醇工艺路线有很大的社会和市场效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,提供一种成本低、操作简单、环保的药物中间体4,4,4-三氟丁醇的合成方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:
4,4-三氟丁醇的合成方法,步骤如下:
(1)2-(2,2,2-三氟乙基)-丙二酸二乙酯的合成:
丙二酸二乙酯在碱性催化剂的催化下与2,2,2-三氟对甲苯磺酸乙酯经取代反应,得到2-(2,2,2-三氟乙基)-丙二酸二乙酯:
(2)4,4,4-三氟丁酸乙酯的合成:
将2-(2,2,2-三氟乙基)-丙二酸二乙酯经脱羧反应得到4,4,4-三氟丁酸乙酯;
(3)4,4,4-三氟丁醇的合成:
将4,4,4-三氟丁酸乙酯在催化剂的催化下经还原试剂还原,得到4,4,4-三氟丁醇。
按上述方案,其具体步骤如下:
(1)将丙二酸二乙酯溶解在溶剂中,加入碱性催化剂,升温,分批加入2,2,2-三氟对甲苯磺酸乙酯,加完后,控温反应,反应完全后,后处理即得2-(2,2,2-三氟乙基)-丙二酸二乙酯;
(2)将2-(2,2,2-三氟乙基)-丙二酸二乙酯溶解在溶剂中,加入盐和水,进行脱羧反应,反应完全后,后处理即得4,4,4-三氟丁酸乙酯;
(3)将4,4,4-三氟丁酸乙酯加入溶剂中,加入还原试剂和催化剂,控温反应,加入水淬灭反应后,经后处理得到4,4,4-三氟丁醇。
按上述方案,步骤(1)中,丙二酸二乙酯与2,2,2-三氟对甲苯磺酸乙酯的摩尔比为(1.0-1.2):1,应温度为65-70℃。
按上述方案,步骤(2)中按重量比为2,2,2-三氟对甲苯磺酸乙酯:盐:水=1:(0.2-0.4):1;所述脱羧反应温度为120-130℃。
按上述方案,所述步骤(3)中4,4,4-三氟丁酸乙酯:还原试剂的摩尔比为1:(1.2-1.5):反应温度为65±5℃。
按上述方案,步骤(1)的碱性催化剂是甲醇钠或乙醇钠,丙二酸二乙酯和碱性催化剂的摩尔比为(1.0-1.05):1.5;
步骤(2)中的盐为氯化钠或氯化钙;
步骤(3)中催化剂是氯化钙或氯化锂,4,4,4-三氟丁酸乙酯:催化剂的摩尔比为1:(1.1-1.3);所述还原试剂是硼氢化钠或硼氢化钾。
按上述方案,步骤(1)的后处理为减压浓缩,调节体系pH值为中性,萃取,将有机相干燥后回收溶剂即得;
步骤(2)的后处理为:萃取,分液,有机相用水洗涤3次,有机相干燥后回收溶剂即得4,4,4-三氟丁酸乙酯;
步骤(3)的后处理为加入氯化钠,分液,将水相萃取,然后将萃取后的有机相干燥后回收溶剂,精馏即得到4,4,4-三氟丁醇。
按上述方案,所述步骤(1)或步骤(2)后处理中萃取用溶剂为乙酸乙酯或者二氯甲烷;所述步骤(3)中萃取用溶剂为二氯甲烷。
按上述方案,所述步骤(1)的溶剂为甲醇;所述步骤(3)中溶剂为甲醇或四氢呋喃。
按上述方案,所述步骤(2)的溶剂为DMF或DMSO,其和2,2,2-三氟对甲苯磺酸乙酯的重量比为(4.0-6.0):1。
与现有技术相比,本发明合成4,4,4-三氟丁醇的方法原料廉价易得,成本低,合成步骤少,操作方便、安全,后处理简单,且溶剂可循环套用,环保,反应收率高,产品纯度高、质量好,适合工业化应用。
附图说明
图1为本发明合成的4,4,4-三氟丁醇的GC-MS谱图;
图2为本发明合成的4,4,4-三氟丁醇的H-NMR谱图。
具体实施方式
以下结合具体实例对本发明做进一步说明,所提供的实施例子不应理解为对本发明保护范围构成限制。
实施例一
步骤1
将900ml甲醇加入到2L的三口瓶中,加入160.17g丙二酸二乙酯溶解,25℃加入甲醇钠81.03g,升温至40℃,分批加入2,2,2-三氟对甲苯磺酸乙酯共254.22g,加完后,维持温度65℃反应,GC监控直至反应完全,反应完全后,减压浓缩,将浓缩后体系pH调为pH=6-7,加入溶剂500ml乙酸乙酯萃取,将有机相干燥后回收溶剂即得2-(2,2,2-三氟乙基)-丙二酸二乙酯238.43g,GC含量97.82%,收率96.3%。
步骤2
将600mlDMSO加入到1L的三口瓶中,加入2-(2,2,2-三氟乙基)-丙二酸二乙酯123.79(97.82%)g,25℃加入40g氯化钠和123.79ml水,升温至130℃反应,GC监控,约12h反应完全,加1200ml水,并加入二氯甲烷600ml萃取,分液后,再将有机相用水洗涤3次,干燥后回收溶剂即得4,4,4-三氟丁酸乙酯87.30g,GC含量95.87%,收率98.39%。
步骤3
将四氢呋喃加入到500ml的三口瓶中,加入44.36g4,4,4-三氟丁酸乙酯,加入硼氢化钠14.19g,搅拌1h,再分批加入氯化钙33.29g,升温到70℃反应,GC监控,反应完全后,加入300ml水淬灭反应,加入30g氯化钠,分液,水相用1L二氯甲烷萃取,分液,有机相干燥后,回收溶剂,精馏得到4,4,4-三氟丁醇27.68g,GC含量99.53%,收率86.03%。
GC-MS如图1。图1(1)中的上图为实施例1步骤3精馏得到的物质在GC-MS里的出峰时间,中图为出峰时间在1.583min的物质的MS图谱,下图为四氢呋喃的标准MS图谱,通过对比说明出峰时间在1.583min的物质为残留溶剂四氢呋喃。
图1(2)中的上图为出峰时间在1.643min的物质的MS图,下图为标准GC-MS图库里4,4,4-三氟正丁醇的MS图谱,通过对比说明此路线合成了产物4,4,4-三氟丁醇。
H-NMR谱图如图2,具体数据:H-NMR(500MHz,CDCl3,δ):1.795~1.839(2H,m),2.157~2.254(2H,m),2.284(1H,s,br),3.686~3.711(2H,t)。图2中氢的个数和对应的磁场与4,4,4-三氟正丁醇相同,结合图1,可以确定此路线可以合成出高收率、高纯度的4,4,4-三氟正丁醇。
实施例二
制备过程与实施例一的不同之处在于:
步骤1中,碱性催化剂为乙醇钠,萃取用溶剂为二氯甲烷,收率95.84%;
步骤2中,反应溶剂为DMF,反应温度为120℃,收率为93.17%;
步骤3中,反应溶剂为甲醇,收率为76.24%;
实施例三
制备过程与实施例一的不同之处在于:
步骤1中,丙二酸二乙酯与2,2,2-三氟对甲苯磺酸乙酯摩尔比为1:1.2,收率96.47%;
步骤2中,盐为氯化钙,其和2,2,2-三氟对甲苯磺酸乙酯的重量比为1:0.2,反应时间为16h,收率为94.38%;
步骤3中,还原试剂为硼氢化钾,其和4,4,4-三氟丁酸乙酯的摩尔比为1.2:1,收率为80.36%;
实施例四
制备过程与实施例一的不同之处在于:
步骤1中,反应温度T2=70℃,收率97.35%;
步骤2中,萃取溶剂为乙酸乙酯,收率为84.59%;
步骤3中,催化剂为氯化锂,其和4,4,4-三氟丁酸乙酯的摩尔比为1.1:1,收率为84.96%。
上述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.4,4,4-三氟丁醇的合成方法,其特征在于:步骤如下:
(1)2-(2,2,2-三氟乙基)-丙二酸二乙酯的合成:
丙二酸二乙酯在碱性催化剂的催化下与2,2,2-三氟对甲苯磺酸乙酯经取代反应,得到2-(2,2,2-三氟乙基)-丙二酸二乙酯:
(2)4,4,4-三氟丁酸乙酯的合成:
将2-(2,2,2-三氟乙基)-丙二酸二乙酯经脱羧反应得到4,4,4-三氟丁酸乙酯;
(3)4,4,4-三氟丁醇的合成:
将4,4,4-三氟丁酸乙酯在催化剂的催化下经还原试剂还原,得到4,4,4-三氟丁醇;
具体步骤如下:
(1)将丙二酸二乙酯溶解在溶剂中,加入碱性催化剂,升温,分批加入2,2,2-三氟对甲苯磺酸乙酯,加完后,控温反应,反应完全后,后处理即得2-(2,2,2-三氟乙基)-丙二酸二乙酯;
(2)将2-(2,2,2-三氟乙基)-丙二酸二乙酯溶解在溶剂中,加入盐和水,进行脱羧反应,反应完全后,后处理即得4,4,4-三氟丁酸乙酯;
(3)将4,4,4-三氟丁酸乙酯加入溶剂中,加入还原试剂和催化剂,控温反应,加入水淬灭反应后,经后处理得到4,4,4-三氟丁醇;
步骤(2)中按重量比计2-(2,2,2-三氟乙基)-丙二酸二乙酯:盐:水=1:(0.2-0.4):1;所述脱羧反应温度为120-130℃;
步骤(1)的碱性催化剂是甲醇钠或乙醇钠,丙二酸二乙酯和碱性催化剂的摩尔比为(1.0-1.05):1.5;
步骤(2)中的盐为氯化钠或氯化钙:
步骤(3)中催化剂是氯化钙或氯化锂,4,4,4-三氟丁酸乙酯:催化剂的摩尔比为1:(1.1-1.3);所述还原试剂是硼氢化钠或硼氢化钾。
2.根据权利要求1所述的4,4,4-三氟丁醇的合成方法,其特征在于:步骤(1)中,丙二酸二乙酯与2,2,2-三氟对甲苯磺酸乙酯的摩尔比为(1.0-1.2):1,反应温度为65-70℃。
3.根据权利要求1所述的4,4,4-三氟丁醇的合成方法,其特征在于:所述步骤(3)中4,4,4-三氟丁酸乙酯:还原试剂的摩尔比为1:(1.2-1.5):反应温度为65±5℃。
4.根据权利要求1所述的4,4,4-三氟丁醇的合成方法,其特征在于:步骤(1)的后处理为减压浓缩,调节体系pH值为中性,萃取,将有机相干燥后回收溶剂即得;
步骤(2)的后处理为:萃取,分液,有机相用水洗涤3次,有机相干燥后回收溶剂即得4,4,4-三氟丁酸乙酯;
步骤(3)的后处理为加入氯化钠,分液,将水相萃取,然后将萃取后的有机相干燥后回收溶剂,精馏即得到4,4,4-三氟丁醇。
5.根据权利要求4所述的4,4,4-三氟丁醇的合成方法,其特征在于:所述步骤(1)或步骤(2)后处理中萃取用溶剂为乙酸乙酯或者二氯甲烷;所述步骤(3)中萃取用溶剂为二氯甲烷。
6.根据权利要求1所述的4,4,4-三氟丁醇的合成方法,其特征在于:所述步骤(1)的溶剂为甲醇;所述步骤(3)中溶剂为甲醇或四氢呋喃。
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