CN105669813A - 一种维生素d3中间体7-酮胆固醇乙酸酯的合成方法 - Google Patents
一种维生素d3中间体7-酮胆固醇乙酸酯的合成方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种维生素D3中间体7‐酮胆固醇乙酸酯的合成方法,涉及7‐酮胆固醇乙酸酯。将胆固醇乙酸酯加入混合溶剂中,以氧气为氧化剂,再加入主催化剂和非金属助催化剂,进行催化烯丙位氧化反应,反应结束后产物经提纯即得维生素D3中间体7‐酮胆固醇乙酸酯。无需复杂的后处理过程,采用季铵盐为助催化剂,可有效地促进过氧化物的分解,同时,采用四氢呋喃共沸除水,以除去过氧化物分解产生的水,从而使分解更加完全,反应更加地快速且温和。主催化剂及助催化剂均为非金属催化剂,廉价易得,主催化剂可循环使用5次以上,且转化率及选择性均较高,反应收率达到85%以上,是一种高效率、低成本的合成方法。
Description
技术领域
本发明涉及7-酮胆固醇乙酸酯,尤其是涉及一种维生素D3中间体7-酮胆固醇乙酸酯的合成方法。
背景技术
7-酮胆固醇乙酸酯是维生素D3中间体7-去氢胆固醇的一个重要前体,7-酮胆固醇乙酸酯经过腙化、脱腙、皂化即可以高收率得到7-去氢胆固醇。
7-酮胆固醇乙酸酯的合成涉及到烯丙位的氧化,传统的方法是以铬盐为氧化物,主要包括氧化铬、PDC、重铬酸钠、重铬酸钾等,但铬盐为氧化剂时,其用量较大,且后处理过于复杂,重金属对环境污染较为严重,因而,难以被广泛应用。
另外一种常见的方法是采用过氧化物为氧化剂,例如,过氧叔丁醇和双氧水。有文献报道(GreenChem.2004,6,570.),采用多个化学当量的过氧化叔丁醇与次氯酸钠,共同对胆固醇乙酸酯进行氧化,该方法无重金属,反应条件温和,绿色环保,收率在68%以上。但该方法均需当量级的氧化剂,成本过高,并且,过氧化物使用的安全性一直存在问题,因而,该方法不太适用于工业化生产。
近年来,随着绿色化学的发展,在氮氧化物催化下,采用氧气氧化烯丙位的报道越来越多,中国专利CN101418030通过使用重金属助催化剂乙酸钴与乙酸锰,N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)为催化剂,氧气氧化胆固醇乙酸酯,反应收率提高到较好水平,但是,使用的重金属助催化剂较为昂贵,并且无法回收套用,成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供高收率、低成本、环境友好的一种维生素D3中间体7-酮胆固醇乙酸酯的合成方法。
本发明包括如下步骤:
将胆固醇乙酸酯加入混合溶剂中,以氧气为氧化剂,再加入主催化剂和非金属助催化剂,进行催化烯丙位氧化反应,反应结束后产物经提纯即得维生素D3中间体7-酮胆固醇乙酸酯。
所述混合溶剂为四氢呋喃和可溶解胆固醇乙酸酯的溶剂的组合,所述混合溶剂中的四氢呋喃与胆固醇乙酸酯的摩尔比可为(25~10)∶1,优选20∶1;所述可溶解胆固醇乙酸酯的溶剂与胆固醇乙酸酯的摩尔比可为(20~10)∶1,优选15∶1;所述可溶解胆固醇乙酸酯的溶剂可采用烃类溶剂,所述烃类溶剂可选自甲苯、二甲苯、庚烷等中的至少一种,优选庚烷;所述主催化剂可采用N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI);所述主催化剂与胆固醇乙酸酯的摩尔比可为(1~0.1)∶1,优选0.3∶1;所述非金属助催化剂可采用过氧化苯甲酰和季铵盐的组合,其中过氧化苯甲酰作为自由基引发剂,过氧化苯甲酰的摩尔用量可为胆固醇乙酸酯的0.1%~2%,优选0.5%;所述季铵盐可选自十六烷基三甲基溴化铵、四丁基溴化铵、四甲基溴化铵、四甲基碘化铵等中的至少一种,优选四丁基溴化铵;所述季铵盐的摩尔用量可为胆固醇乙酸酯的1%~5%,优选2%;所述催化烯丙位氧化反应的温度可为60~70℃,优选63~65℃。
所述季铵盐在催化烯丙位氧化反应进行0.5~8h后加入,优选在催化烯丙位氧化反应进行2~6h后加入,最好在反应进行4h后加入。
所述维生素D3中间体7-酮胆固醇乙酸酯的合成路线如下:
所述产物的提纯步骤具体操作如下:
催化烯丙位氧化反应结束后,浓缩、过滤回收主催化剂,滤液进一步浓缩、结晶,得到所述7-酮胆固醇乙酸酯。
传统的氧气氧化烃类的后处理均须更换极性低的溶剂,再加入催化剂及脱水剂对反应产生的过氧化物进行分解,使其转化为酮类,这一过程产生了大量的废物,步骤繁琐,同时,溶剂的回收也大大提高了能耗。本发明无需这一复杂的后处理过程,本发明采用季铵盐为助催化剂,可以有效地促进过氧化物的分解,同时,采用四氢呋喃共沸除水,以除去过氧化物分解产生的水,从而使分解更加完全,反应更加地快速且温和,最终产品的含量达到94%以上,因而,是一种环保节能的新方法。
本发明中的主催化剂及助催化剂均为非金属催化剂,廉价易得,主催化剂可循环使用5次以上,且转化率及选择性均较高,反应收率达到85%以上,是一种高效率、低成本的合成方法。
具体实施方式
以下实施例将对本发明进行详细描述。实施例所用试剂或仪器均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
在自吸式反应釜中,投入胆固醇乙酸酯200g(0.47mol),NHPI22.84g(0.14mol),加入庚烷1000mL,四氢呋喃760mL,加热至65℃溶解,此时,加入0.57g(0.0024mol)过氧化苯甲酰,整个反应过程中用氧气保持系统微正压,搅拌回流反应4h。4h后,加入十六烷基三甲基溴化铵3.4g(0.0094mol),关闭回流管阀门,开始蒸出四氢呋喃的水溶液,随着四氢呋喃不断被蒸出,须滴加四氢呋喃,以保证体系中的四氢呋喃量,保持反应2h,反应液减压除去大部分四氢呋喃,析出大量固体,析出固体为催化剂NHPI,过滤,催化剂用庚烷清洗后即可套用;滤液减压除去庚烷,加入甲醇进行结晶,得到7-酮胆固醇乙酸酯184.5g,经检测其含量为95.4%,收率85.2%。
实施例2
在自吸式反应釜中,投入胆固醇乙酸酯200g(0.47mol),NHPI22.84g(0.14mol),加入庚烷1000mL,四氢呋喃760mL,加热至65℃溶解,此时,加入0.57g(0.0024mol)过氧化苯甲酰,整个反应过程中用氧气保持系统微正压,搅拌回流反应4h。4h后,加入四丁基溴化铵3.0g(0.0094mol),关闭回流管阀门,开始蒸出四氢呋喃的水溶液,随着四氢呋喃不断被蒸出,须滴加四氢呋喃,以保证体系中的四氢呋喃量,保持反应2h,反应液减压除去大部分四氢呋喃,析出大量固体,析出固体为催化剂NHPI,过滤,催化剂用庚烷清洗后即可套用;滤液减压除去庚烷,加入甲醇进行结晶,得到7-酮胆固醇乙酸酯200.5g,经检测其含量为96.0%,收率93.2%。
实施例3
在自吸式反应釜中,投入胆固醇乙酸酯200g(0.47mol),NHPI38.07g(0.23mol),加入庚烷1000mL,四氢呋喃760mL,加热至65℃溶解,此时,加入0.57g(0.0024mol)过氧化苯甲酰,整个反应过程中用氧气保持系统微正压,搅拌回流反应4h。4h后,加入四丁基溴化铵3.0g(0.0094mol),关闭回流管阀门,开始蒸出四氢呋喃的水溶液,随着四氢呋喃不断被蒸出,须滴加四氢呋喃,以保证体系中的四氢呋喃量,保持反应2h,反应液减压除去大部分四氢呋喃,析出大量固体,析出固体为催化剂NHPI,过滤,催化剂用庚烷清洗后即可套用;滤液减压除去庚烷,加入甲醇进行结晶,得到7-酮胆固醇乙酸酯195.5g,经检测其含量为95.6%,收率90.5%。
实施例4
在自吸式反应釜中,投入胆固醇乙酸酯200g(0.47mol),NHPI38.07g(0.23mol),加入庚烷1000mL,四氢呋喃760mL,加热至65℃溶解,此时,加入0.57g(0.0024mol)过氧化苯甲酰,整个反应过程中用氧气保持系统微正压,搅拌回流反应4h。4h后,关闭回流管阀门,开始蒸出四氢呋喃的水溶液,随着四氢呋喃不断被蒸出,须滴加四氢呋喃,以保证体系中的四氢呋喃量,保持反应2h,反应液减压除去大部分四氢呋喃,析出大量固体,析出固体为催化剂NHPI,过滤,催化剂用庚烷清洗后即可套用;滤液减压除去庚烷,加入甲醇进行结晶,得到7-酮胆固醇乙酸酯180.0g,经检测其含量为80%,收率70%,胆固醇乙酸酯残存15%。
实施例5
在自吸式反应釜中,投入胆固醇乙酸酯200g(0.47mol),NHPI38.07g(0.23mol),加入庚烷1000mL,四氢呋喃760mL,加热至65℃溶解,此时,加入0.57g(0.0024mol)过氧化苯甲酰,整个反应过程中用氧气保持系统微正压,搅拌回流反应4h。4h后,加入四丁基溴化铵3.0g(0.0094mol),继续回流反应2h,反应液减压除去大部分四氢呋喃,析出大量固体,析出固体为催化剂NHPI,过滤,催化剂用庚烷清洗后即可套用;滤液减压除去庚烷,加入甲醇进行结晶,得到7-酮胆固醇乙酸酯172.5g,经检测其含量为85.5%,收率71.4%,胆固醇乙酸酯残存8%。
实施例6
在自吸式反应釜中,投入胆固醇乙酸酯200g(0.47mol),NHPI22.84g(0.14mol,套用第五次),加入庚烷1000mL,四氢呋喃760mL,加热至65℃溶解,此时,加入0.57g(0.0024mol)过氧化苯甲酰,整个反应过程中用氧气保持系统微正压,搅拌回流反应4h。4h后,加入四丁基溴化铵3.0g(0.0094mol),关闭回流管阀门,开始蒸出四氢呋喃的水溶液,随着四氢呋喃不断被蒸出,须滴加四氢呋喃,以保证体系中的四氢呋喃量,保持反应2h,反应液减压除去大部分四氢呋喃,析出大量固体,析出固体为催化剂NHPI,过滤,催化剂用庚烷清洗后即可套用;滤液减压除去庚烷,加入甲醇进行结晶,得到7-酮胆固醇乙酸酯198.0g,经检测其含量为94.8%,收率90.9%。
实施例7
催化剂NHPI用量改为0.47mol,其它操作同实施例2,得到7-酮胆固醇乙酸酯193.0g,经检测其含量为94.5%,收率88.3%。
实施例8
催化剂NHPI用量改为0.047mol,反应8h后加入四丁基溴化铵后,再反应时间为12h,其它操作同实施例2,得到7-酮胆固醇乙酸酯194g,经检测其含量为96.2%,收率90.4%。
实施例9
助催化剂过氧化苯甲酰用量改为0.00047mol,四丁基溴化铵时间在反应进行8h后加入,继续反应8h后结束,其它操作同实施例2,得到7-酮胆固醇乙酸酯190.0g,经检测其含量为95.5%,收率87.8%。
实施例10
助催化剂过氧化苯甲酰用量改为0.0094mol,四丁基溴化铵时间在反应进行2h后加入,继续反应2h后结束,其它操作同实施例2,得到7-酮胆固醇乙酸酯193g,经检测其含量为94.3%,收率88.1%。
实施例11
助催化剂四丁基溴化铵用量改为0.0047mol,加入四丁基溴化铵后,继续反应8h后结束,其它操作同实施例2,得到7-酮胆固醇乙酸酯195.5g,经检测其含量为94.5%,收率89.4%。
实施例12
助催化剂四丁基溴化铵用量改为0.023mol,其它操作同实施例2,得到7-酮胆固醇乙酸酯194g,经检测其含量为95.0%,收率89.2%。
实施例13
混合溶剂中的四氢呋喃用量改为380mL,其它操作同实施例2,得到7-酮胆固醇乙酸酯197.5g,经检测其含量为94.8%,收率90.6%。
实施例14
混合溶剂中的庚烷改为甲苯,其它操作同实施例2,得到7-酮胆固醇乙酸酯192.5g,经检测其含量为95.6%,收率89.1%。
实施例15
混合溶剂中的庚烷改为二甲苯,其它操作同实施例2,得到7-酮胆固醇乙酸酯192g,经检测其含量为94.5%,收率87.8%。
实施例16
反应温度为60℃,其它操作同实施例2,得到7-酮胆固醇乙酸酯190.0g,经检测其含量为96.5%,收率88.8%。
实施例17
反应温度为70℃,其它操作同实施例2,得到7-酮胆固醇乙酸酯191.5g,经检测其含量为94.7%,收率87.8%。
上述7-酮胆固醇乙酸酯均采用液相色谱检测,方法如下:
柱子:大连依利特HypersilODS25μm×4.6mm×250mm,流动相:乙腈∶甲醇∶乙酸=95∶5∶0.01,流速1.0ml/min,分析时间60min,柱温30℃,检测器:UV205nm,进样20μL,外标法定量,标准品:自制。7-酮胆乙酯保留时间为12.0min,胆乙酯保留时间46.0min。
样品处理:精确称取样品0.1g,加5ml二氯甲烷溶解后,用无水乙醇溶解后定容至50mL,精密移取5ml,用无水乙醇定容至50ml,进样,用外标法定量。
Claims (10)
1.一种维生素D3中间体7-酮胆固醇乙酸酯的合成方法,其特征在于包括如下步骤:
将胆固醇乙酸酯加入混合溶剂中,以氧气为氧化剂,再加入主催化剂和非金属助催化剂,进行催化烯丙位氧化反应,反应结束后产物经提纯即得维生素D3中间体7-酮胆固醇乙酸酯。
2.如权利要求1所述一种维生素D3中间体7-酮胆固醇乙酸酯的合成方法,其特征在于所述混合溶剂为四氢呋喃和可溶解胆固醇乙酸酯的溶剂的组合,所述混合溶剂中的四氢呋喃与胆固醇乙酸酯的摩尔比为(25~10)∶1,优选20∶1;所述可溶解胆固醇乙酸酯的溶剂与胆固醇乙酸酯的摩尔比为(20~10)∶1,优选15∶1。
3.如权利要求1所述一种维生素D3中间体7-酮胆固醇乙酸酯的合成方法,其特征在于所述可溶解胆固醇乙酸酯的溶剂采用烃类溶剂,所述烃类溶剂可选自甲苯、二甲苯、庚烷中的至少一种,优选庚烷。
4.如权利要求1所述一种维生素D3中间体7-酮胆固醇乙酸酯的合成方法,其特征在于所述主催化剂采用N-羟基邻苯二甲酰亚胺;所述主催化剂与胆固醇乙酸酯的摩尔比可为(1~0.1)∶1,优选0.3∶1。
5.如权利要求1所述一种维生素D3中间体7-酮胆固醇乙酸酯的合成方法,其特征在于所述非金属助催化剂采用过氧化苯甲酰和季铵盐的组合,其中过氧化苯甲酰作为自由基引发剂,过氧化苯甲酰的摩尔用量为胆固醇乙酸酯的0.1%~2%,优选0.5%。
6.如权利要求5所述一种维生素D3中间体7-酮胆固醇乙酸酯的合成方法,其特征在于所述季铵盐选自十六烷基三甲基溴化铵、四丁基溴化铵、四甲基溴化铵、四甲基碘化铵中的至少一种,优选四丁基溴化铵。
7.如权利要求5所述一种维生素D3中间体7-酮胆固醇乙酸酯的合成方法,其特征在于所述季铵盐的摩尔用量为胆固醇乙酸酯的1%~5%,优选2%。
8.如权利要求1所述一种维生素D3中间体7-酮胆固醇乙酸酯的合成方法,其特征在于所述催化烯丙位氧化反应的温度为60~70℃,优选63~65℃。
9.如权利要求5所述一种维生素D3中间体7-酮胆固醇乙酸酯的合成方法,其特征在于季铵盐在催化烯丙位氧化反应进行0.5~8h后加入,优选在催化烯丙位氧化反应进行2~6h后加入,最好在反应进行4h后加入。
10.如权利要求1所述维生素D3中间体7-酮胆固醇乙酸酯的合成方法,其特征在于所述产物的提纯步骤具体操作如下:催化烯丙位氧化反应结束后,浓缩、过滤回收主催化剂,滤液进一步浓缩、结晶,得到所述7-酮胆固醇乙酸酯。
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