CN107141273A - 采用一锅法合成四氢呋喃‑3‑甲醇的新工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了采用一锅法合成四氢呋喃‑3‑甲醇的新工艺，解决了现有技术中反应压力较高不仅增加了设备成本，同时给氨气和氢气的回收使用带来了困难的问题。本发明包括在溶剂A中，反应温度为100‑130℃，2,5‑二氢呋喃与甲醛水溶液在催化剂A作用下生成3‑羟甲基‑2,5‑二氢呋喃，将溶剂A蒸干；向生成的3‑羟甲基‑2,5‑二氢呋喃内加入溶剂B和有机溶剂A，3‑羟甲基‑2,5‑二氢呋喃在催化剂B作用下被氢气还原生成3‑四氢呋喃甲醇，然后过滤，将溶剂B蒸干，通过精馏得到纯的产物。本发明具有原材料成本低，工艺稳定，适于工业化等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种第三代烟碱杀虫剂中间体3-四氢呋喃甲醇的合成方法，具体涉及采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺。
背景技术
3-四氢呋喃甲醇是第三代新烟碱杀虫剂呋虫胺的关键中间体，呋虫胺为日本三井化学公司所开发，主要作用于昆虫的神经传递系统，使害虫引发麻醉从而发挥杀虫作用，该药剂具有卓越的内吸收渗透作用，很低的剂量即显示很高的杀虫活性，可用于多种害虫的防治。对哺乳动物、鸟类及水生生物十分安全，对作物无药害，可用于水稻、果树、蔬菜等众多作物。
对于3-四氢呋喃的合成，文献报道路线如下：
世界专利WO2005065689报道了3-四氢呋喃甲醇的合成方法，以丙二酸二乙酯和氯乙酸乙酯为原料，乙醇钠为催化剂，反应得到2-乙氧基羰基-丁二酸二乙酯，然后2-乙氧基羰基-丁二酸二乙酯被硼氢化钠还原，得到2-羟甲基-1,4-丁二醇和大量的副产物硼酸，最后2-羟甲基-1,4-丁二醇脱水关环得到3-四氢呋喃甲醇。其合成路线如下：
中国专利CN104193701A报道了以丙二酸二乙酯和2-氯乙醇为原料，在乙醇钠的催化作用下生成2-羟乙基-丁二酸二乙酯，然后被硼氢化钠还原得到2-羟甲基-1,4-丁二醇，最后在脱水剂的作用下脱水关环得到3-四氢呋喃甲醇。其合成路线如下：
上述两个专利报道的合成路线至少经过三步反应才得到终产品，并且每步中间体须分离出来才能进行下一步反应，分离过程中会产生大量的三废，造成环境污染，而且整个过程具有操作繁琐，生产周期长，设备利用率低等特点。因此，开发一种操作简单，排污少，环境友好，设备生产成本低的生产工艺是我国当下工业转型迫切需要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有技术中反应压力较高不仅增加了设备成本，同时给氨气和氢气的回收使用带来了困难的问题，目的在于提供采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺，该工艺无需高压设备，无需昂贵的催化剂和无有毒性气体及剧毒原料参与反应，整个过程绿色环保，安全可靠，并且原材料成本低，工艺稳定，适于工业化。
本发明通过下述技术方案实现：
采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺，包括：
在溶剂A中，反应温度为100-130℃，2,5-二氢呋喃与甲醛水溶液在催化剂A作用下生成3-羟甲基-2,5-二氢呋喃，将溶剂A蒸干；向生成的3-羟甲基-2,5-二氢呋喃内加入溶剂B和有机溶剂A，3-羟甲基-2,5-二氢呋喃在催化剂B作用下被氢气还原生成3-四氢呋喃甲醇，然后过滤，将溶剂B蒸干，通过精馏得到纯的产物。
即，本发明在一锅中依次进行两个反应，不分离中间体，首先是Prins反应：在有机溶剂中，反应温度为100～130℃，2,5-二氢呋喃与甲醛水溶液在催化剂A作用下生成3-羟甲基-2,5-二氢呋喃；其次是还原反应：3-羟甲基-2,5-二氢呋喃在催化剂B作用下被氢气还原生成3-四氢呋喃甲醇，然后过滤回收催化剂，将溶剂蒸干，通过精馏得到纯的产物。本发明和合成路线如下：
通过本发明的一锅法，不经分离中间体直接得到四氢呋喃甲醇，该方法操作简单，排污少，环境友好，而且具有低的设备生产成本，适合大规模工业化生产。
进一步，所述溶剂A为四氢呋喃、甲苯、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二甲苯、庚烷、辛烷和DMF的其中一种或多种；所述溶剂B为碳原子数小于4的醇类。
更进一步，所述溶剂B为甲醇、乙醇、异丙醇、仲丁醇或叔丁醇。
进一步，所述催化剂A为无机酸，所述催化剂B为雷尼镍和钯碳。
更进一步，所述催化剂A为硫酸、盐酸或硝酸。
进一步，所述2,5-二氢呋喃与甲醛水溶液的摩尔比为1:1～10。
更进一步，所述2,5-二氢呋喃与甲醛水溶液的摩尔比为1:2。
进一步，所述氢气还原反应时的压力为0.1～0.5MPa，氢气还原反应的时间2～10h。
进一步，所述氢气还原反应的时间5～8h。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明采用一锅法的制备工艺，不经分离中间体直接得到四氢呋喃甲醇，该方法操作简单，排污少，环境友好，而且具有低的设备生产成本，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺，具体制备方法如下：
通过滴加罐向500L的高压釜中加入四氢呋喃280kg，2,5-二氢呋喃70kg和50％质量浓度的硫酸3.5kg，升温至110℃，搅拌1h，滴加入37％的甲醛水溶液85.1kg，2h内滴加完毕，然后在110℃保温反应6h,降温至50℃，缓慢升温减压将溶剂蒸干；通过入口，加入216kg异丙醇和雷尼镍4.3kg，关闭入口后，通入0.1MPa压力的氢气，50℃反应5h，氮气压滤，得到滤液粗品，精馏得到3-四氢呋喃甲醇41.11kg,收率40.3％，纯度99.5％。
实施例2
采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺，具体制备方法如下：
通过滴加罐向500L的高压釜中加入甲苯140kg，2,5-二氢呋喃35kg和31％质量浓度的盐酸1.75kg，升温至110℃，搅拌1h，滴加入37％的甲醛水溶液42.55kg，2h内滴加完毕，然后在110℃保温反应6h,降温至50℃，缓慢升温减压将溶剂蒸干；通过入口加入116kg叔丁醇和雷尼镍2.3kg，关闭入口后，通入0.2MPa压力的氢气，50℃反应5h，氮气压滤，得到滤液粗品，精馏得到3-四氢呋喃甲醇19.48kg,收率38.19％，纯度99.5％。
实施例3
采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺，具体制备方法如下：
通过滴加罐向1000L的高压釜中加入乙二醇二甲醚560kg，2,5-二氢呋喃140kg和50％质量浓度的硫酸11.2kg，升温至110℃，搅拌1h，滴加入37％的甲醛水溶液178.4kg，2h内滴加完毕，然后在110℃保温反应7h,降温至50℃，缓慢升温减压将溶剂蒸干；通过入口加入412kg异丙醇和雷尼镍8.2kg，关闭入口后，通入0.3MPa压力的氢气，50℃反应5h，氮气压滤，得到滤液粗品，精馏得到3-四氢呋喃甲醇80kg,收率39.2％，纯度99.3％。
实施例4
采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺，具体制备方法如下：
通过滴加罐向1000L的高压釜中加入乙二醇二乙醚340kg，2,5-二氢呋喃85kg和31％质量浓度的盐酸6.8kg，升温至120℃，搅拌1h，滴加入37％的甲醛水溶液108.8kg，2h内滴加完毕，然后在120℃保温反应8h,降温至50℃，缓慢升温减压将溶剂蒸干；通过入口加入290.8kg叔丁醇和雷尼镍5.9kg，关闭入口后，通入0.2MPa压力的氢气，50℃反应5h，氮气压滤，得到滤液粗品，精馏得到3-四氢呋喃甲醇52.18kg,收率42.15％，纯度99.5％。
实施例5
采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺，具体制备方法如下：
通过滴加罐向1000L的高压釜中加入二甲苯376kg，2,5-二氢呋喃94kg和50％质量浓度的硫酸7.52kg，升温至120℃，搅拌1h，滴加入37％的甲醛水溶液125.2kg，2h内滴加完毕，然后在120℃保温反应8h,降温至50℃，缓慢升温减压将溶剂蒸干；通过入口加入260kg异丙醇和雷尼镍5kg，关闭入口后，通入0.3MPa压力的氢气，50℃反应5h，氮气压滤，得到滤液粗品，精馏得到3-四氢呋喃甲醇55kg,收率40.17％，纯度99.6％。
实施例6
采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺，具体制备方法如下：
通过滴加罐向500L的高压釜中加入庚烷260kg，2,5-二氢呋喃65kg和31％质量浓度的盐酸6.5kg，升温至130℃，搅拌1h，滴加入37％的甲醛水溶液86.58kg，2h内滴加完毕，然后在130℃保温反应6h,降温至50℃，缓慢升温减压将溶剂蒸干；通过入口加入200kg叔丁醇和钯碳4kg，关闭入口后，通入0.2MPa压力的氢气，50℃反应5h，氮气压滤，得到滤液粗品，精馏得到3-四氢呋喃甲醇37.6kg,收率39.7％，纯度99.55％。
实施例7
采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺，具体制备方法如下：
通过滴加罐向500L的高压釜中加入二甲苯208kg，2,5-二氢呋喃52kg和50％质量浓度的硫酸5.2kg，升温至130℃，搅拌1h，滴加入37％的甲醛水溶液72.3kg，2h内滴加完毕，然后在130℃保温反应10h,降温至50℃，缓慢升温减压将溶剂蒸干；通过入口加入131kg异丙醇和钯碳3kg，关闭入口后，通入0.5MPa压力的氢气，50℃反应5h，氮气压滤，得到滤液粗品，精馏得到3-四氢呋喃甲醇26.27kg,收率34.67％，纯度99.5％。
实施例8
采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺，具体制备方法如下：
通过滴加罐向1000L的高压釜中加入N,N-二甲基甲酰胺412kg，2,5-二氢呋喃103kg和31％质量浓度的盐酸9.27kg，升温至125℃，搅拌1h，滴加入37％的甲醛水溶液143.2kg，2h内滴加完毕，然后在125℃保温反应6h,降温至50℃，缓慢升温减压将溶剂蒸干；通过入口加入312kg叔丁醇和钯碳7kg，关闭入口后，通入0.4MPa压力的氢气，50℃反应5h，氮气压滤，得到滤液粗品，精馏得到3-四氢呋喃甲醇61.32kg,收率40.88％，纯度99.45％。
以上所述的具体实施方式，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方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，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 (9)
1.采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺，其特征在于，包括：
在溶剂A中，反应温度为100～130℃，2,5-二氢呋喃与甲醛水溶液在催化剂A作用下生成3-羟甲基-2,5-二氢呋喃，将溶剂A蒸干；向生成的3-羟甲基-2,5-二氢呋喃内加入溶剂B和有机溶剂A，3-羟甲基-2,5-二氢呋喃在催化剂B作用下被氢气还原生成3-四氢呋喃甲醇，然后过滤，将溶剂B蒸干，通过精馏得到纯的产物。
2.根据权利要求1所述的采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺，其特征在于，所述溶剂A为四氢呋喃、甲苯、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二甲苯、庚烷、辛烷和DMF的其中一种或多种；所述溶剂B为碳原子数小于4的醇类。
3.根据权利要求2所述的采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺，其特征在于，所述溶剂B为甲醇、乙醇、异丙醇、仲丁醇或叔丁醇。
4.根据权利要求1所述的采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺，其特征在于，所述催化剂A为无机酸，所述催化剂B为雷尼镍和钯碳。
5.根据权利要求4所述的采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺，其特征在于，所述催化剂A为硫酸、盐酸或硝酸。
6.根据权利要求1所述的采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺，其特征在于，所述2,5-二氢呋喃与甲醛水溶液的摩尔比为1:1～10。
7.根据权利要求6所述的采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺，其特征在于，所述2,5-二氢呋喃与甲醛水溶液的摩尔比为1:2。
8.根据权利要求1所述的采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺，其特征在于，所述氢气还原反应时的压力为0.1～0.5MPa，氢气还原反应的时间2～10h。
9.根据权利要求8所述的采用一锅法合成四氢呋喃-3-甲醇的新工艺，其特征在于，所述氢气还原反应的时间5～8h。
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