CN105418421A - 3-甲氧基丙烯酸甲酯的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种3-甲氧基-3-乙氧基丙酸甲酯的合成方法,属于化学领域。合成步骤为:向三氯乙酰氯中通入乙烯基甲醚,保温至反应完全;将BJ01和无水甲醇混合,加入缚酸剂Ⅰ,保温至反应完全;将BJ02和有机溶剂2混合,加入催化剂,保温至反应完全,制得3-甲氧基丙烯酸甲酯。本发明的优点在于:提供一种3-甲氧基丙烯酸甲酯的合成方法,反应步骤较少,操作简单,三废少,收率高,产品纯度好,所用原料价廉易得。所有步骤无苛刻条件、操作简单、对环境友好、溶剂易回收套用,适合应用于工业生产。

Description

3-甲氧基丙烯酸甲酯的合成方法
技术领域
本发明属于化学领域,特别涉及是一种3-甲氧基丙烯酸甲酯的合成方法。
背景技术
3-甲氧基丙烯酸甲酯是一种重要的化工中间体,广泛应用于医药、农药和高分子材料领域,可以用于合成除草剂苯吡唑草酮、杀虫剂氟啶虫酰胺和医药头孢布烯等,其结构为式一所示化合物:
(式一)
根据国内外文献报道,目前3-甲氧基丙烯酸甲酯主要有以下几种合成方法。
其一:以丙烯酸甲酯和甲醇为原料,在氯化钯等催化剂的作用下合成3-甲氧基丙烯酸甲酯和3,3-二甲氧基丙酸甲酯,3,3-二甲氧基丙酸甲酯进一步裂解得到3-甲氧基丙烯酸甲酯。该方法路线短,但是所用催化剂价格昂贵,且不容易回收,不但导致成本过高,还对环境产生重金属污染。(Tetrahedron,2006,62(42),9846-9854)
其二:以炔丙酸甲酯和甲醇为原料,在催化剂的作用下,通过加成反应得到3-甲氧基丙烯酸甲酯,总收率可达71%。该方法路线简短,原子利用率高,但是所用原料炔丙酸甲酯价格昂贵,不适用于工业化。(JournalofOrganicChemistry,2010,75(22),7809-7821)
其三:以3,3-二甲氧基丙酸甲酯为原料,在催化剂的作用下,裂解得到3-甲氧基丙烯酸甲酯,总收率可达85%。该方法同样路线简短,原子利用率高,但是所用原料3,3-二甲氧基丙酸甲酯不易合成,且价格昂贵,不适用于工业化。(WO2009056293)
其四:以3-甲氧基-3-乙氧基丙酸甲酯和甲醇为原料,在催化剂的作用下,先合成3,3-二甲氧基丙酸甲酯,再裂解得到3-甲氧基丙烯酸甲酯。该方法所用原料3-甲氧基-3-乙氧基丙酸甲酯由三氯乙酰氯和乙烯基乙醚合成得到,但是,步骤较多,其中由3-甲氧基-3-乙氧基丙酸甲酯与甲醇进行醇交换反应合成3,3-二甲氧基丙酸甲酯时,需要用到大量的甲醇,并产生大量难以直接回用的甲醇、乙醇混合物,需要增加分离成本和工序,工业化综合成本高。(CN103113227A)
发明内容
本发明的目的在于提供一种3-甲氧基-3-乙氧基丙酸甲酯的合成方法,采用价廉、易得的原料,以简便、温和的条件,高收率的合成高品质的3-甲氧基-3-乙氧基丙酸甲酯。
本发明提供的3-甲氧基-3-乙氧基丙酸甲酯的合成路线如下:
具体操作步骤如下:
步骤一:在温度为-20~50℃的条件下,向三氯乙酰氯中通入乙烯基甲醚,通气完毕后,继续搅拌12小时,减压蒸出未反应的乙烯基甲醚;然后,高真空蒸馏得到BJ01产品。
本发明所述步骤一中,加入溶剂时,考虑到三氯乙酰氯的活泼性,因此,溶剂选择非质子化物质,该物质包括:甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、氯苯、苯、环己烷等,其中以二氯甲烷、环己烷最佳;也可选择无溶剂反应。
本发明所述步骤一中,乙烯基甲醚适当过量有利于反应进行完全,投料比,乙烯基甲醚:三氯乙酰氯可选择区间为1.2:1~5.0:1,其中以投料比1.5:1~2.0:1为最佳。
本发明所述步骤一中,反应优选在-20~50℃的温度范围内进行,尤其是-10~30℃,特别是-5~10℃。
步骤二:将BJ01溶于一定量甲醇中,在一定的温度下,加入缚酸剂Ⅱ和催化剂,然后保温至反应完全,过滤,脱溶剂得产物粗品,粗品减压蒸馏得BJ02产品。
本发明所述步骤二中,甲醇量可选择为BJ01的1~5倍,其中以1.5~3倍为最佳。
本发明所述步骤二中,缚酸剂Ⅰ可选择无机碱,诸如:碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠等,其中优选碳酸钾;缚酸剂Ⅰ也可选择有机碱,诸如:三乙胺,三甲胺,吡啶,N,N-二甲基苯胺,N,N-二乙基苯胺,其中优选三乙胺或N,N-二甲基苯胺。
本发明所述步骤二中,反应优选在-10~50℃的温度范围内进行,尤其是0~30℃,特别是10~20℃。
步骤三:将BJ02和溶剂混合,加入催化剂,在一定的温度下保温至反应完全,脱溶剂,减压蒸馏得BJ03产品。
本发明所述步骤三中,考虑到BJ03和溶剂的易于分离和较高反应温度,溶剂选择高沸点物质,该物质包括:聚乙二醇二甲醚、聚乙二醇二甲醚、聚乙二醇、液体石蜡、高沸点溶剂油等,其中以聚乙二醇醚最佳。
本发明所述步骤三中,催化剂可选择硫酸氢钾、硫酸氢钠和对甲苯磺酸等,其中以硫酸氢钾最佳;催化剂用量为BJ02的1%~20%,其中以3%~8%最佳。
本发明所述步骤三中,反应优选在100~220℃的温度范围内进行,尤其是110~180℃,特别是150~160℃。
本发明提供的3-甲氧基丙烯酸甲酯的合成方法,反应步骤较少,操作简单,三废少,收率高,产品纯度好,所用原料价廉易得,极大的降低了生产成本。所有步骤无苛刻条件、操作简单、对环境友好、溶剂易回收套用,适合应用于工业生产。
具体实施方式
实例1:
(1)于500ml三口烧瓶中,加入182g三氯乙酰氯和300mL二氯甲烷,冰盐浴降温至-5℃~0℃。缓慢通入120g乙烯基甲醚,通气完毕,室温搅拌反应12小时,取样中控,三氯乙酰氯基本反应完全,水泵减压蒸出二氯乙烷和过量的乙烯基甲醚,然后,油泵减压蒸馏得190gBJ01,以三氯乙酰氯计,收率85%。
(2)于1000ml三口烧瓶中,加入190gBJ01和250g无水甲醇,冰盐浴降温至0℃~10℃,加入20g无水碳酸钾,搅拌,加热至20℃~30℃之间,保温反应12小时。反应完全后,降温至室温,抽滤,除去固体盐类物质,滤液水泵减压蒸馏,蒸出甲醇,然后,油泵减压蒸馏得113gBJ02,收率81%。
(3)于100ml三口烧瓶中,加入113gBJ02、5g硫酸氢钾和50g聚乙二醇二甲醚,升温至150~160℃,保温搅拌4小时,油泵减压精馏得66g3-甲氧基丙烯酸甲酯,收率81%,GC归一含量为98.6%。
实例2:
(1)于500ml三口烧瓶中,加入182g三氯乙酰氯和300mL环己烷,冰盐浴降温至-5℃~0℃。缓慢通入120g乙烯基甲醚,通气完毕,室温搅拌反应12小时,取样中控,三氯乙酰氯基本反应完全,水泵减压蒸出环己烷和过量的乙烯基甲醚,然后,油泵减压蒸馏得181gBJ01,以三氯乙酰氯计,收率81%。
(2)于1000ml三口烧瓶中,加入181gBJ01和250g无水甲醇,冰盐浴降温至0℃~10℃,加入20g无水碳酸钠,搅拌,加热至20℃~30℃之间,保温反应12小时。反应完全后,降温至室温,抽滤,除去固体盐类物质,滤液水泵减压蒸馏,蒸出甲醇,然后,油泵减压蒸馏得97gBJ02,收率73.5%。
(3)于100ml三口烧瓶中,加入97gBJ02、5g硫酸氢钾和50g聚乙二醇二甲醚,升温至150~160℃,保温搅拌4小时,油泵减压精馏得46.5g3-甲氧基丙烯酸甲酯,收率82%,GC归一含量为98.7%。
实例3:
(1)于500ml三口烧瓶中,加入182g三氯乙酰氯和300mL二氯甲烷,冰盐浴降温至-5℃~0℃。缓慢通入120g乙烯基甲醚,通气完毕,室温搅拌反应12小时,取样中控,三氯乙酰氯基本反应完全,水泵减压蒸出二氯乙烷和过量的乙烯基甲醚,然后,油泵减压蒸馏得188gBJ01,以三氯乙酰氯计,收率84.1%。
(2)于1000ml三口烧瓶中,加入188gBJ01和250g无水甲醇,冰盐浴降温至0℃~10℃,加入20g无水碳酸钾,搅拌,加热至20℃~30℃之间,保温反应12小时。反应完全后,降温至室温,抽滤,除去固体盐类物质,滤液水泵减压蒸馏,蒸出甲醇,然后,油泵减压蒸馏得111gBJ02,收率80.5%。
(3)于100ml三口烧瓶中,加入111gBJ02、10g硫酸氢钠和50g聚乙二醇二甲醚,升温至150~160℃,保温搅拌4小时,油泵减压精馏得36g3-甲氧基丙烯酸甲酯,收率45%,GC归一含量为95.3%。
实例4:
(1)于500ml三口烧瓶中,加入182g三氯乙酰氯和300mL甲苯,冰盐浴降温至-5℃~0℃。缓慢通入120g乙烯基甲醚,通气完毕,室温搅拌反应12小时,取样中控,三氯乙酰氯基本反应完全,水泵减压蒸出甲苯和过量的乙烯基甲醚,然后,油泵减压蒸馏得155gBJ01,以三氯乙酰氯计,收率69.3%。
(2)于1000ml三口烧瓶中,加入155gBJ01和250g无水甲醇,冰盐浴降温至0℃~10℃,加入20g三乙胺,搅拌,加热至20℃~30℃之间,保温反应12小时。反应完全后,水泵减压蒸馏,蒸出甲醇,然后,油泵减压蒸馏得68gBJ02,收率59.7%。
(3)于100ml三口烧瓶中,加入68gBJ02、5g硫酸氢钾和50g液体石蜡,升温至150~160℃,保温搅拌4小时,油泵减压精馏得26g3-甲氧基丙烯酸甲酯,收率53%,GC归一含量为99.1%。

Claims (9)

1.一种3-甲氧基丙烯酸甲酯的合成方法,其特征在于,合成步骤为:
将三氯乙酰氯溶于有机溶剂1中,在-20℃~50℃温度下,通入乙烯基甲醚,然后,保温至反应完全,水泵减压脱溶,然后,油泵减压蒸馏得BJ01,乙烯基甲醚/三氯乙酰氯的摩尔比为:1.2:1~5.0:1;
将BJ01和无水甲醇混合,在-10℃~50℃下,加入缚酸剂Ⅰ,然后,保温至反应完全,水泵减压蒸馏,蒸出甲醇,然后,油泵减压蒸馏得BJ02,BJ01/无水甲醇的摩尔比为:1:1~1:5;
将BJ02和有机溶剂2混合,加入催化剂,升温至100~220℃,然后,保温搅拌至反应完全,油泵减压精馏得3-甲氧基丙烯酸甲酯,催化剂/BJ02的重量比为:1:100~1:5。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤一中所述的有机溶剂1为甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、氯苯、苯、环己烷。
3.按照权利要求1或2所述的方法,步骤一中所述有机溶剂1为二氯甲烷或环己烷。
4.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤二中所述的缚酸剂Ⅰ为碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠、三乙胺、三甲胺、吡啶,N,N-二甲基苯胺,N,N-二乙基苯胺。
5.按照权利要求1或4所述的方法,步骤二中所述的缚酸剂Ⅰ为碳酸钾。
6.按照权利要求1所述的方法,步骤三中所述的有机溶剂2为聚乙二醇二甲醚、聚乙二醇二甲醚、聚乙二醇、液体石蜡、高沸点溶剂油。
7.按照权利要求1或6所述的方法,步骤二中所述的有机溶剂2为聚乙二醇二甲醚或聚乙二醇二甲醚。
8.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤三中所述的催化剂为硫酸氢钾、硫酸氢钠和对甲苯磺酸。
9.按照权利要求1或8所述的方法,其特征在于,步骤二中所述的缚酸剂Ⅱ为硫酸氢钾。
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