CN105439786A - 一种α,β-不饱和羰基化合物的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种α,β-不饱和羰基化合物的制造方法，具有如下步骤：(1)使碳原子在3-20的一级醇在氧化酶的作用下，进行氧化反应，选择性的将端位的醇羟基氧化为醛基，得到醛基化合物；(2)醛基化合物在金属的催化下和卤化物进行Reformatsky反应生成相应的α,β-不饱和羰基化合物，本发明制造方法成本低，环境污染小；此外，通过氧化酶进行醇的氧化反应，能够以定量，高选择性的获得相应的醛基化合物，后处理方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种α,β-不饱和羰基化合物的制造方法。
背景技术
α,β-不饱和羰基化合物作为香料和香料中间体或者作为医药、农药的中间原料是一种非常有用的化合物。
α,β-不饱和羰基化合物的制造方法有各种各样的，由取代的烯丙醇的选择性氧化反应是众所周知的一种。但文献报道的这种氧化反应都需要用到昂贵的金属氧化剂，成本高，对环境污染大，选择性差。
醛化合物和卤化物的在金属催化下的Reformatsky反应是经典的合成α,β-不饱和羰基化合物的制造方法。所用的金属催化剂一般为锌，成本比较低，对环境污染小。所以本发明旨在发明一种低成本易操作对环境友好的制造方法。
Reformatsky反应(雷福尔马茨基反应)是醛或酮与α-卤代酸酯和锌在惰性溶剂中作用，发生缩合得到β-羟基酸酯的反应。它首先由俄国化学家雷福尔马茨基发现。
发明内容
本发明的目的是：提供一种新的制备α,β-不饱和羰基化合物的工艺方法。
实现本发明目的的技术方案是：一种α,β-不饱和羰基化合物的制造方法，具有如下步骤：
(1)使碳原子在3-20的一级醇在氧化酶的作用下，进行氧化反应，选择性的将端位的醇羟基氧化为醛基，得到醛基化合物；(2)醛基化合物在金属的催化下和卤化物进行Reformatsky反应生成相应的α,β-不饱和羰基化合物；其中一级醇如通式(I)：
R1CH2OH(I)
R1为碳原子数3-20，即碳原子数为3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20的含有脂环构造的基团，或碳原子数6-20的即碳原子数为6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20的含有芳香环构造的基团或者含有杂环构造的基团；
所述一级醇得到由通式(II)所表示的碳原子数4-20的醛基化合物，如通式(II)：
R1CHO(II)
R1为碳原子数3-20的即碳原子数为3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20的含有脂环构造的基团，或碳原子数6-20的即碳原子数为6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20的含有芳香环构造的基团或者含有杂环构造的基团；
所述步骤(2)得到由通式(IV)所表示的α,β-不饱和羰基化合物；
其中R1为碳原子数3-20的含有脂环构造的基团，或碳原子数6-20的含有芳香环构造的基团或者含有杂环构造的基团；R2为氢，或羧基，或酯基。
本发明者们发现：通过氧化酶进行醇的氧化反应，能够以定量，高选择性的获得相应的醛基化合物，后处理方便。
上述的α,β-不饱和羰基化合物的制造方法，所述氧化酶的使用量是所述一级醇的0.1-1.0倍摩尔，优选0.5～0.8倍，此时，氧化酶能更高选择性的生成相应的醛。
上述的α,β-不饱和羰基化合物的制造方法，步骤(2)中卤化物如通式(III)
R2为氢，或羧基，或酯基；
X为溴或氯或碘。
上述的α,β-不饱和羰基化合物的制造方法，所述卤化物的使用量是所醛基化合物的0.1-10倍摩尔，优选1～5倍。
上述的α,β-不饱和羰基化合物的制造方法，步骤(2)所述金属是锌或铜或铁。
上述的α,β-不饱和羰基化合物的制造方法，所述金属的使用量是卤化物的0.5-10倍摩尔。
本发明的α,β-不饱和羰基化合物的制造方法的特征为，用碳原子数为4-20的端位醛基化合物，在金属的催化下可以跟卤化物发生Reformatsky反应生成相应的α,β-不饱和羰基化合物。
(1)：碳原子数为4-20的醛化合物的合成
R1为碳原子数4-20的含有脂环构造的基团，碳原子数6-20的含有芳香环构造的基团或者含有杂环构造的基团
将醇化合物溶解在毫升水中，升温至40℃，加入氧化酶，反应后，将反应液冷却，抽干所有的溶剂，加入有机溶剂，所得溶液用饱和食盐水洗，有机相分离后，水相用有机溶剂萃取两次。将有机相合并，干燥剂干燥，滤除干燥剂，蒸干溶剂，得到相应的醛基化合物。
(2)：碳原子数为4-20的α,β-不饱和羰基化合物的合成
R1为碳原子数4-20的含有脂环构造的基团，碳原子数6-20的含有芳香环构造的基团或者含有杂环构造的基团
R2为氢，或羧基，或酯基
X为溴，或氯，或碘
分别将有机溶剂，金属粉末和稀酸溶液加入带有冷凝装置的反应器中室温搅拌后再加入金属粉末，继续搅拌，然后分别加入卤化物和醛基化合物控制反应温度50℃，搅拌，通过TLC跟踪检测反应，直到反应底物不再减少时停止反应，将反应液冷却，过滤除去金属催化剂，蒸干溶剂。加入有机溶剂，所得溶液用饱和食盐水洗，有机相分离后，水相用有机溶剂萃取两次将有机相合并，干燥剂干燥，滤除干燥剂，蒸干溶剂，的到相应的α,β-不饱和羰基化合物。减压蒸馏可得相应的产物。
(3)在本发明中，作为碳原子数3-20的一级醇类化合物，可以使用碳原子数在3-20的脂肪族以及/或者芳香族的有机一级醇化合物，优先使用碳原子数4-20，更优选使用碳原子数6-20，更进一步优选使用碳原子数6-10的脂肪族以及或者芳香族的有机醇化合物。作为这样的有机醇，比如可以列举：丁醇，戊醇，己醇，庚醇，辛醇，癸醇。
在本发明中，氧化反应结束所用有机溶剂萃取，有机溶剂可以是乙酸乙酯，二氯甲烷，乙醚，石油醚
在本发明中，氧化反应结束所用干燥剂可以是硫酸镁，硫酸钠，氯化镁，氯化钙
在本发明中，作为Reformatsky反应底物的卤化物，相应羰基化合物α位被卤素取代的化合物，被取代的卤化物可以为氯，或溴，或碘。
在本发明中，作为Reformatsky反应的催化剂金属，可以是铁，或锌，或铜。
在本发明中，作为Reformatsky反应的溶剂可是四氢呋喃，或乙醚，或1，4-二氧六环。
在本发明中，氧化酶为醇脱氢酶，为从具有醇脱氢酶活性的蛋白中提取表达所得，可以为市售醇脱氢酶。
本发明具有积极的效果：本发明提供了一种制造α,β-不饱和羰基化合物的新的工艺方法，成本低，环境污染小；此外，通过氧化酶进行醇的氧化反应，能够以定量，高选择性的获得相应的醛基化合物，后处理方便。
具体实施方式
(实施例1)
将丁醇化合物(1mmol)溶解在20毫升水中，升温至40℃，加入氧化酶(0.1mmol)，反应1.5小时后，将反应液冷却，抽干所有的溶剂，加入有机溶剂50毫升，所得溶液用饱和食盐水洗3次，有机相分离后，水相用有机溶剂萃取两次(50mL)。将有机相合并，干燥剂干燥，滤除干燥剂，蒸干溶剂，的到相应的醛基化合物丁醛(收率100％，GC纯度99％)。
分别将50mL有机溶剂，10mmol金属铁粉末和10mL1mol/L稀酸溶液加入带有冷凝装置的250mL三颈烧瓶中室温搅拌0.5h后加入10mmol金属锌粉末，继续搅拌0.5h，然后分别加入3mmolα氯乙醛和1mmol丁醛，控制反应温度50℃，搅拌，通过TLC跟踪检测反应，直到反应底物不再减少时停止反应，将反应液冷却，过滤除去金属催化剂，蒸干溶剂。加入乙酸乙酯50毫升，所得溶液用饱和食盐水洗3次，有机相分离后，水相用乙酸乙酯萃取两次(50mL)。将有机相合并，硫酸钠干燥，滤除硫酸钠，蒸干溶剂，的到相应的α,β-不饱和羰基化合物。减压蒸馏可得相应的产物(收率95％，GC纯度99％)。
(实施例2)
将丁醇化合物(1mmol)溶解在20毫升水中，升温至40℃，加入氧化酶(0.5mmol)，反应1.5小时后，将反应液冷却，抽干所有的溶剂，加入有机溶剂50毫升，所得溶液用饱和食盐水洗3次，有机相分离后，水相用有机溶剂萃取两次(50mL)。将有机相合并，干燥剂干燥，滤除干燥剂，蒸干溶剂，的到相应的醛基化合物丁醛(收率100％，GC纯度99％)。
分别将50mL有机溶剂，5mmol金属铁粉末和10mL1mol/L稀酸溶液加入带有冷凝装置的250mL三颈烧瓶中室温搅拌0.5h后加入5mmol金属锌粉末，继续搅拌0.5h，然后分别加入3mmolα氯乙酸和1mmol丁醛，控制反应温度50℃，搅拌，通过TLC跟踪检测反应，直到反应底物不再减少时停止反应，将反应液冷却，过滤除去金属催化剂，蒸干溶剂。加入乙酸乙酯50毫升，所得溶液用饱和食盐水洗3次，有机相分离后，水相用乙酸乙酯萃取两次(50mL)。将有机相合并，硫酸钠干燥，滤除硫酸钠，蒸干溶剂，的到相应的α,β-不饱和羰基化合物。减压蒸馏可得相应的产物(收率97％，GC纯度99％)。
(实施例3)
将丁醇化合物(1mmol)溶解在20毫升水中，升温至40℃，加入氧化酶(1mmol)，反应1.5小时后，将反应液冷却，抽干所有的溶剂，加入有机溶剂50毫升，所得溶液用饱和食盐水洗3次，有机相分离后，水相用有机溶剂萃取两次(50mL)。将有机相合并，干燥剂干燥，滤除干燥剂，蒸干溶剂，的到相应的醛基化合物丁醛(收率100％，GC纯度99％)。
分别将50mL有机溶剂，15mmol金属铁粉末和10mL1mol/L稀酸溶液加入带有冷凝装置的250mL三颈烧瓶中室温搅拌0.5h后加入15mmol金属锌粉末，继续搅拌0.5h，然后分别加入3mmolα氯乙酸乙酯和1mmol丁醛，控制反应温度50℃，搅拌，通过TLC跟踪检测反应，直到反应底物不再减少时停止反应，将反应液冷却，过滤除去金属催化剂，蒸干溶剂。加入乙酸乙酯50毫升，所得溶液用饱和食盐水洗3次，有机相分离后，水相用乙酸乙酯萃取两次(50mL)。将有机相合并，硫酸钠干燥，滤除硫酸钠，蒸干溶剂，的到相应的α,β-不饱和羰基化合物。减压蒸馏可得相应的产物(收率96％，GC纯度99％)。
(实施例5)
将戊醇化合物(1mmol)溶解在20毫升水中，升温至40℃，加入氧化酶(1mmol)，反应1.5小时后，将反应液冷却，抽干所有的溶剂，加入有机溶剂50毫升，所得溶液用饱和食盐水洗3次，有机相分离后，水相用有机溶剂萃取两次(50mL)。将有机相合并，干燥剂干燥，滤除干燥剂，蒸干溶剂，的到相应的醛基化合物戊醛(收率100％，GC纯度99％)。
分别将50mL有机溶剂，15mmol金属铁粉末和10mL1mol/L稀酸溶液加入带有冷凝装置的250mL三颈烧瓶中室温搅拌0.5h后加入15mmol金属锌粉末，继续搅拌0.5h，然后分别加入3mmolα溴乙酸乙酯和1mmol戊醛，控制反应温度50℃，搅拌，通过TLC跟踪检测反应，直到反应底物不再减少时停止反应，将反应液冷却，过滤除去金属催化剂，蒸干溶剂。加入乙酸乙酯50毫升，所得溶液用饱和食盐水洗3次，有机相分离后，水相用乙酸乙酯萃取两次(50mL)。将有机相合并，硫酸钠干燥，滤除硫酸钠，蒸干溶剂，的到相应的α,β-不饱和羰基化合物。减压蒸馏可得相应的产物(收率97％，GC纯度99％)。
(实施例6)
将己醇化合物(1mmol)溶解在20毫升水中，升温至40℃，加入氧化酶(0.3mmol)，反应1.5小时后，将反应液冷却，抽干所有的溶剂，加入有机溶剂50毫升，所得溶液用饱和食盐水洗3次，有机相分离后，水相用有机溶剂萃取两次(50mL)。将有机相合并，干燥剂干燥，滤除干燥剂，蒸干溶剂，的到相应的醛基化合物己醛(收率100％，GC纯度99％)。
分别将50mL有机溶剂，10mmol金属铁粉末和10mL1mol/L稀酸溶液加入带有冷凝装置的250mL三颈烧瓶中室温搅拌0.5h后加入10mmol金属锌粉末，继续搅拌0.5h，然后分别加入4mmolα溴乙醛和1mmol己醛，控制反应温度50℃，搅拌，通过TLC跟踪检测反应，直到反应底物不再减少时停止反应，将反应液冷却，过滤除去金属催化剂，蒸干溶剂。加入乙酸乙酯50毫升，所得溶液用饱和食盐水洗3次，有机相分离后，水相用乙酸乙酯萃取两次(50mL)。将有机相合并，硫酸钠干燥，滤除硫酸钠，蒸干溶剂，的到相应的α,β-不饱和羰基化合物。减压蒸馏可得相应的产物(收率95％，GC纯度99％)。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种α,β-不饱和羰基化合物的制造方法，其特征在于具有如下步骤：(1)使碳原子在3-20的一级醇在氧化酶的作用下，进行氧化反应，选择性的将端位的醇羟基氧化为醛基，得到醛基化合物；(2)醛基化合物在金属的催化下和卤化物进行Reformatsky反应生成相应的α,β-不饱和羰基化合物；其中一级醇如通式(I)：
R1CH2OH(I)
R1为碳原子数3-20的含有脂环构造的基团，或碳原子数6-20的含有芳香环构造的基团或者含有杂环构造的基团；
所述一级醇得到由通式(II)所表示的碳原子数4-20的醛基化合物，如通式(II)：
R1CHO(II)
R1为碳原子数3-20的含有脂环构造的基团，或碳原子数6-20的含有芳香环构造的基团或者含有杂环构造的基团；
所述步骤(2)得到由通式(IV)所表示的α,β-不饱和羰基化合物；
其中R1为碳原子数3-20的含有脂环构造的基团，或碳原子数6-20的含有芳香环构造的基团或者含有杂环构造的基团；
R2为氢，或羧基，或酯基。
2.根据权利要求1所述的α,β-不饱和羰基化合物的制造方法，其特征在于：所述氧化酶的使用量是所述一级醇的0.1-1.0倍摩尔。
3.根据权利要求1所述的α,β-不饱和羰基化合物的制造方法，其特征在于：所述一级醇为丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、癸醇之一。
4.根据权利要求1所述的α,β-不饱和羰基化合物的制造方法，其特征在于：步骤(2)中卤化物如通式(III)
R2为氢，或羧基，或酯基；
X为溴或氯或碘。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的α,β-不饱和羰基化合物的制造方法，其特征在于：所述卤化物的使用量是所述醛基化合物的0.1-10倍摩尔。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的α,β-不饱和羰基化合物的制造方法，其特征在于：步骤(2)所述金属是锌或铜或铁。
7.根据权利要求6所述的α,β-不饱和羰基化合物的制造方法，其特征在于：所述金属的使用量是卤化物的0.5-10倍摩尔。
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Citations (2)
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| US4278760A (en) * | 1978-08-01 | 1981-07-14 | Boehringer Mannheim Gmbh | Method and composition for determining an oxidized pyridine co-enzyme |
| EP0090652A2 (en) * | 1982-03-29 | 1983-10-05 | Cetus Corporation | A method for producing aldehydes and the industrial use of aldehydes thus-produced |
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2014
- 2014-08-08 CN CN201410389058.XA patent/CN105439786A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4278760A (en) * | 1978-08-01 | 1981-07-14 | Boehringer Mannheim Gmbh | Method and composition for determining an oxidized pyridine co-enzyme |
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