CN107501063A - 一种藜芦醛的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种藜芦醛的制备工艺。该工艺包括下列步骤:步骤A:在反应容器中加入藜芦醚和硫酰氯,再向其中以预设的速度不断滴加N‑甲基甲酰苯胺,并且在所述滴加的过程中控制所述反应容器中溶液的温度为30~40℃;步骤B:在所述N‑甲基甲酰苯胺滴加完后,向其中加入甲苯和水,在65~85℃进行水解反应,再静置分层,从上层有机相中提取藜芦醛。以上工艺以藜芦醚为原料,采用甲酰化——水解的合成路线合成藜芦醛,期间不需要加入路易斯酸或吡啶等催化剂,降低了提纯难度。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域,尤其是涉及一种藜芦醛的制备工艺。
背景技术
藜芦醛(Veratraldehyde),又称甲基香兰素、甲基香草精、甲基香兰醛,化学名:3,4-二甲氧基苯甲醛,分子式为C9H10O3,是一种具有香荚兰型香味的合成香料,也是用途较多的医药中间体,例如,藜芦醛是多巴类药物合成的重要中间体,如左旋多巴L-DOPA、甲基多巴(Methyldopa)、甲基多巴乙酯(Methyldopate)、卡比多巴(Carbidopa)等,而且用它可以合成抗过敏药物曲尼克博,降压药物哌唑嗪和治疗关节炎的四氢巴马腾,对心脏有选择性的肾上腺素β-受体阻断剂藜芦心胺,用于防止过敏性哮喘及过敏性鼻炎的药物—利喘贝,还可以用来合成一些重要的医药中间体如6.7-二甲氧基-2-苯乙烯喹啉、6.7-二甲氧基-2.4二羟基喹唑啉、N、N′-二(3.4-二甲氧基苄基)-1.2-乙二胺(DB-乙二胺)、3.4-二甲氧基苯乙胺等。
现有技术中,藜芦醛的制备工艺主要如下:
1、以香兰素为原料,与硫酸二甲酯在碱溶液中反应制得,这类工艺成本高,且收率只在50%-80%之间。
2、以相应的羟基甲氧基苯甲醛为原料,在碱水溶液中与硫酸二甲酯进行甲基化反应制得。该方法反应方向不宜控制,副产物多。
3、以对羟基苯甲醛为原料,先溴化,再进行还原,最后进行甲氧基化得到。该方法主原料虽然价格不贵,但是溴化不宜控制,造成收率不稳定,副产多。
为解决以上工艺存在的问题,现有技术中已经提出以藜芦醚为原料,经过甲酰化、水解的步骤制得藜芦醛,但是其甲酰化的反应过程复杂,需要加入路易斯酸或吡啶等催化剂,导致原料成分复杂,必然会提高产物提取难度。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种藜芦醛的制备工艺,所述的制备工艺解决了现有技术引入催化剂导致提纯难度提高的问题。
为了解决以上技术问题,本发明提供了以下技术方案:
一种藜芦醛的制备工艺,包括下列步骤:
步骤A:在反应容器中加入藜芦醚和硫酰氯,再向其中以预设的速度不断滴加N-甲基甲酰苯胺,并且在所述滴加的过程中控制所述反应容器中溶液的温度为30~40℃;
步骤B:在所述N-甲基甲酰苯胺滴加完后,向其中加入甲苯和水,在65~85℃进行水解反应,再静置分层,从上层有机相中提取藜芦醛。
本发明的上述制备工艺具有以下特点:
1、在第一步的甲酰化时不需要外加溶剂,而是以反应物藜芦醚为溶剂,即藜芦醚发挥双重作用,这不仅减少了溶剂用量,而且避免了后期提纯时要去除外源杂质的问题。
2、在第一步的甲酰化时不需要加入催化剂,既降低了原料成本,也降低了提取难度。本发明仅仅采用藜芦醚、硫酰氯和N-甲基甲酰苯胺三种原料为反应物的反应机理是:在20~40℃下硫酰氯和N-甲基甲酰苯胺县发生亲核取代反应,生成弱的亲电试剂,然后再攻击藜芦醚,并发生分子重排,最终生成藜芦醛。
3、第二步加入甲苯和水有两个目的,一是完成水解,使第一步生成的偶联物中的N-甲基苯胺基离去,生成目标产物;二是萃取。而现有技术所采用的反应机理与本发明不同,现有技术最后加入有机溶剂和水的目的仅仅是为了萃取,与本发明存在本质区别。
综上,本发明利用具备以上特点的合成路线,不仅降低了提纯难度,而且提高了产率和产品纯度,产率可达到89%以上。
以上制备工艺还可以进一步改进,以达到更多的技术效果:
优选地,所述藜芦醚、所述硫酰氯和所述N-甲基甲酰苯胺的摩尔比为1:0.8~2:0.8~2。
合理优化藜芦醚、硫酰氯和N-甲基甲酰苯胺的摩尔比,不仅可以节省原料,提高产率,而且可以降低提纯时去除过量原料的难度。经综合比较,当三者的摩尔比为1:0.8~2:0.8~2时,藜芦醛的产率较高,反应耗时也短,克选用的摩尔比包括1:0.8:0.8、1:2:2、1:1:1、1:0.8:2、1:2:0.8、1:0.8~2:0.8~2、1:1.2:1.5等。
优选地,所述藜芦醚、所述硫酰氯和所述N-甲基甲酰苯胺的摩尔比为1:0.8~1.5:0.8~1.5,更优选1:1.2~1.5:1.2~1.5。
若再考虑副产物的产量,则所述藜芦醚、所述硫酰氯和所述N-甲基甲酰苯胺的摩尔比优选为1:0.8~1.5:0.8~1.5,以降低副产物量,更优选1:1.2~1.5:1.2~1.5,例如1:1.5:1.2、1:1.2:1.2、1:1.5:1.5、1:1.5:1.3、1:1.3:1.3等。
优选地,在所述滴加的过程中控制所述反应容器中溶液的温度为30~35℃。
相比现有技术的同类工艺,本发明的优势在于甲酰化反应的温度低,然而产率并没有降低,甚至有所提高。本发明可采用的反应温度有30℃、31℃、32℃、33℃、34℃、35℃等。
优选地,所述预设的速度为0.78~2.3g/min,优选1~2.3g/min。
N-甲基甲酰苯胺的滴加速度一方面亲核反应的完全性,一方面影响反应速率,综合考虑,滴加速度以0.78~2.3g/min为宜,更优选1~2.3g/min。
优选地,所述水解反应的温度为70~85℃。
水解反应条件直接影响藜芦醛的产率和纯度,当采用较好的水解温度70~85℃时,藜芦醛的产率提高,例如在70℃、73℃、75℃、77℃、79℃、80℃、83℃、85℃等温度下水解。
优选地,所述甲苯和所述水的加入体积比为1~1.2:1。
当甲苯和水以1~1.2:1的体积比加入时,提取的藜芦醛的纯度可达到99.5%以上。
优选地,所述水解反应的时间为2~6小时,优选3-4小时。
2~6小时内水解反应基本完全,若考虑性价比,则优选3-4小时。
优选地,所述分层后形成的水层经以下处理:向其中加入碱反应,之后回收生成的有机质。
此时回收的有机质主要包含N-甲基甲酰苯胺,将其回收利用可降低生产成本。
优选地,所述从上层有机相中提取藜芦醛的方法为:
将所述有机相浓缩至原体积的50~60%,并回收蒸发出的甲苯,在将浓缩后的物质精馏,根据不同馏程分别收集藜芦醚和藜芦醛。
浓缩可以降低精馏的难度和耗能,而浓缩的程度则对藜芦醛的收率和纯度有重要影响,综合考虑,以浓缩至原体积的50~60%为优。
综上,与现有技术相比,本发明达到了以下技术效果:
(1)以藜芦醚为原料,采用甲酰化——水解的合成路线合成藜芦醛,期间不需要加入路易斯酸或吡啶等催化剂,降低了提纯难度。
(2)选用硫酰氯(即磺酰氯)为氯化剂及亲核取代反应原料,降低了反应温度,从而降低能耗。
(3)优化水解的温度和时间,提高了藜芦醛的产率和纯度。
(4)优化甲酰化反应的温度、原料滴加速度等条件提高了藜芦醛的产率和纯度。
(5)通过改良萃取得到的油层的处理方式提高了藜芦醛的产率和纯度。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,但是本领域技术人员将会理解,下列所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
藜芦醛的制备工艺
(1)在接有尾气吸收装置并已经干燥好的的四口烧瓶中加入藜芦醚,开启搅拌,再加入硫酰氯,加热升温到30℃时,开始滴加N-甲基甲酰苯胺,控制烧瓶中的溶液温度在30℃,控制藜芦醚、硫酰氯和N-甲基甲酰苯胺的摩尔比为1:0.8:0.8,控制N-甲基甲酰苯胺的滴加速度为0.78g/min。
(2)在另一烧瓶内加入甲苯待用。合格后将步骤(1)得到的物料转移至装有甲苯的烧瓶内,搅拌下慢慢加入清水,控制水的加入温度使烧瓶中溶液的温度保持在65℃,控制甲苯和水的体积比为0.8:1,加完后继续在65℃水解6小时,静止,分层,水层加碱回收有机质;油层浓缩至原体积的一半,蒸出甲苯,剩余物高真空简单精馏,先接收未反应完的藜芦醚,再接收藜芦醛成品,接收时为浅黄色液体,冷却后呈白色至淡黄色针状晶体,经检测,藜芦醛的产率为89.2%,纯度为99.1%,熔点44℃。
实施例2
与实施例1的区别主要在于反应原料的配比不同,具体如下。
(1)在接有尾气吸收装置并已经干燥好的的四口烧瓶中加入藜芦醚,开启搅拌,再加入硫酰氯,加热升温到30℃时,开始滴加N-甲基甲酰苯胺,控制烧瓶中的溶液温度在30℃,控制藜芦醚、硫酰氯和N-甲基甲酰苯胺的摩尔比为1:2:2,控制N-甲基甲酰苯胺的滴加速度为2.3g/min。
(2)在另一烧瓶内加入甲苯待用。合格后将步骤(1)得到的物料转移至装有甲苯的烧瓶内,搅拌下慢慢加入清水,控制水的加入温度使烧瓶中溶液的温度保持在65℃,控制甲苯和水的体积比为0.8:1,加完后继续在65℃水解6小时,静止,分层,水层加碱回收有机质;油层浓缩至原体积的一半,蒸出甲苯,剩余物高真空简单精馏,先接收未反应完的藜芦醚,再接收藜芦醛成品,接收时为浅黄色液体,冷却后呈白色至淡黄色针状晶体,经检测,藜芦醛的产率为89.3%,纯度为99%,熔点44℃。
实施例3
与实施例1的区别主要在于反应原料的配比不同,具体如下。
(1)在接有尾气吸收装置并已经干燥好的的四口烧瓶中加入藜芦醚,开启搅拌,再加入硫酰氯,加热升温到30℃时,开始滴加N-甲基甲酰苯胺,控制烧瓶中的溶液温度在30℃,控制藜芦醚、硫酰氯和N-甲基甲酰苯胺的摩尔比为1:1.2:1.5,控制N-甲基甲酰苯胺的滴加速度为2.3g/min。
(2)在另一烧瓶内加入甲苯待用。合格后将步骤(1)得到的物料转移至装有甲苯的烧瓶内,搅拌下慢慢加入清水,控制水的加入温度使烧瓶中溶液的温度保持在65℃,控制甲苯和水的体积比为0.8:1,加完后继续在65℃水解6小时,静止,分层,水层加碱回收有机质;油层浓缩至原体积的一半,蒸出甲苯,剩余物高真空简单精馏,先接收未反应完的藜芦醚,再接收藜芦醛成品,接收时为浅黄色液体,冷却后呈白色至淡黄色针状晶体,经检测,藜芦醛的产率为91.4%,纯度为99.1%以上,熔点44℃。
实施例4
与实施例1的区别主要在于反应原料的配比不同,具体如下。
(1)在接有尾气吸收装置并已经干燥好的的四口烧瓶中加入藜芦醚,开启搅拌,再加入硫酰氯,加热升温到30℃时,开始滴加N-甲基甲酰苯胺,控制烧瓶中的溶液温度在30℃,控制藜芦醚、硫酰氯和N-甲基甲酰苯胺的摩尔比为1:1.5:1.2,控制N-甲基甲酰苯胺的滴加速度为2.3g/min。
(2)在另一烧瓶内加入甲苯待用。合格后将步骤(1)得到的物料转移至装有甲苯的烧瓶内,搅拌下慢慢加入清水,控制水的加入温度使烧瓶中溶液的温度保持在65℃,控制甲苯和水的体积比为0.8:1,加完后继续在65℃水解6小时,静止,分层,水层加碱回收有机质;油层浓缩至原体积的一半,蒸出甲苯,剩余物高真空简单精馏,先接收未反应完的藜芦醚,再接收藜芦醛成品,接收时为浅黄色液体,冷却后呈白色至淡黄色针状晶体,经检测,藜芦醛的产率为91.7%,纯度为99.2%以上,熔点44℃。
实施例5
与实施例1的区别主要在于第一步反应的温度不同,具体如下。
(1)在接有尾气吸收装置并已经干燥好的的四口烧瓶中加入藜芦醚,开启搅拌,再加入硫酰氯,加热升温到40℃时,开始滴加N-甲基甲酰苯胺,控制烧瓶中的溶液温度在40℃,控制藜芦醚、硫酰氯和N-甲基甲酰苯胺的摩尔比为1:0.8:0.8,控制N-甲基甲酰苯胺的滴加速度为0.78g/min。
(2)在另一烧瓶内加入甲苯待用。合格后将步骤(1)得到的物料转移至装有甲苯的烧瓶内,搅拌下慢慢加入清水,控制水的加入温度使烧瓶中溶液的温度保持在65℃,控制甲苯和水的体积比为0.8:1,加完后继续在65℃水解6小时,静止,分层,水层加碱回收有机质;油层浓缩至原体积的一半,蒸出甲苯,剩余物高真空简单精馏,先接收未反应完的藜芦醚,再接收藜芦醛成品,接收时为浅黄色液体,冷却后呈白色至淡黄色针状晶体,经检测,藜芦醛的产率为89.2%,纯度为99.1%以上,熔点44℃。
实施例6
与实施例1的区别主要在于第一步反应的温度不同,具体如下。
(1)在接有尾气吸收装置并已经干燥好的的四口烧瓶中加入藜芦醚,开启搅拌,再加入硫酰氯,加热升温到35℃时,开始滴加N-甲基甲酰苯胺,控制烧瓶中的溶液温度在35℃,控制藜芦醚、硫酰氯和N-甲基甲酰苯胺的摩尔比为1:0.8:0.8,控制N-甲基甲酰苯胺的滴加速度为0.78g/min。
(2)在另一烧瓶内加入甲苯待用。合格后将步骤(1)得到的物料转移至装有甲苯的烧瓶内,搅拌下慢慢加入清水,控制水的加入温度使烧瓶中溶液的温度保持在65℃,控制甲苯和水的体积比为0.8:1,加完后继续在65℃水解6小时,静止,分层,水层加碱回收有机质;油层浓缩至原体积的一半,蒸出甲苯,剩余物高真空简单精馏,先接收未反应完的藜芦醚,再接收藜芦醛成品,接收时为浅黄色液体,冷却后呈白色至淡黄色针状晶体,经检测,藜芦醛的产率为93.4%,纯度为99.3%以上,熔点44℃。
实施例7
与实施例1的区别主要在于第一步反应滴加N-甲基甲酰苯胺的速度不同,具体如下。
(1)在接有尾气吸收装置并已经干燥好的的四口烧瓶中加入藜芦醚,开启搅拌,再加入硫酰氯,加热升温到30℃时,开始滴加N-甲基甲酰苯胺,控制烧瓶中的溶液温度在30℃,控制藜芦醚、硫酰氯和N-甲基甲酰苯胺的摩尔比为1:0.8:0.8,控制N-甲基甲酰苯胺的滴加速度约为1g/min。
(2)在另一烧瓶内加入甲苯待用。合格后将步骤(1)得到的物料转移至装有甲苯的烧瓶内,搅拌下慢慢加入清水,控制水的加入温度使烧瓶中溶液的温度保持在65℃,控制甲苯和水的体积比为0.8:1,加完后继续在65℃水解6小时,静止,分层,水层加碱回收有机质;油层浓缩至原体积的一半,蒸出甲苯,剩余物高真空简单精馏,先接收未反应完的藜芦醚,再接收藜芦醛成品,接收时为浅黄色液体,冷却后呈白色至淡黄色针状晶体,经检测,藜芦醛的产率为89.7%,纯度为99.1%以上,熔点44℃。
实施例8
与实施例3的区别主要在于水解的温度不同,具体如下。
(1)在接有尾气吸收装置并已经干燥好的的四口烧瓶中加入藜芦醚,开启搅拌,再加入硫酰氯,加热升温到30℃时,开始滴加N-甲基甲酰苯胺,控制烧瓶中的溶液温度在30℃,控制藜芦醚、硫酰氯和N-甲基甲酰苯胺的摩尔比为1:1.2:1.5,控制N-甲基甲酰苯胺的滴加速度为2.3g/min。
(2)在另一烧瓶内加入甲苯待用。合格后将步骤(1)得到的物料转移至装有甲苯的烧瓶内,搅拌下慢慢加入清水,控制水的加入温度使烧瓶中溶液的温度保持在85℃,控制甲苯和水的体积比为0.8:1,加完后继续在85℃水解2小时,静止,分层,水层加碱回收有机质;油层浓缩至原体积的一半,蒸出甲苯,剩余物高真空简单精馏,先接收未反应完的藜芦醚,再接收藜芦醛成品,接收时为浅黄色液体,冷却后呈白色至淡黄色针状晶体,经检测,藜芦醛的产率为91.4%,纯度为99.4%以上,熔点44℃。
实施例9
与实施例3的区别主要在于水解的温度不同,具体如下。
(1)在接有尾气吸收装置并已经干燥好的的四口烧瓶中加入藜芦醚,开启搅拌,再加入硫酰氯,加热升温到30℃时,开始滴加N-甲基甲酰苯胺,控制烧瓶中的溶液温度在30℃,控制藜芦醚、硫酰氯和N-甲基甲酰苯胺的摩尔比为1:1.2:1.5,控制N-甲基甲酰苯胺的滴加速度为2.3g/min。
(2)在另一烧瓶内加入甲苯待用。合格后将步骤(1)得到的物料转移至装有甲苯的烧瓶内,搅拌下慢慢加入清水,控制水的加入温度使烧瓶中溶液的温度保持在70℃,控制甲苯和水的体积比为1:1,加完后继续在70℃水解4小时,静止,分层,水层加碱回收有机质;油层浓缩至原体积的一半,蒸出甲苯,剩余物高真空简单精馏,先接收未反应完的藜芦醚,再接收藜芦醛成品,接收时为浅黄色液体,冷却后呈白色至淡黄色针状晶体,经检测,藜芦醛的产率为92.1%,纯度为99.6%以上,熔点44℃。
实施例10
与实施例3的区别主要在于水解时浓缩的程度以及加入的水量不同,具体如下。
(1)在接有尾气吸收装置并已经干燥好的的四口烧瓶中加入藜芦醚,开启搅拌,再加入硫酰氯,加热升温到30℃时,开始滴加N-甲基甲酰苯胺,控制烧瓶中的溶液温度在30℃,控制藜芦醚、硫酰氯和N-甲基甲酰苯胺的摩尔比为1:1.2:1.5,控制N-甲基甲酰苯胺的滴加速度为2.3g/min。
(2)在另一烧瓶内加入甲苯待用。合格后将步骤(1)得到的物料转移至装有甲苯的烧瓶内,搅拌下慢慢加入清水,控制水的加入温度使烧瓶中溶液的温度保持在65℃,控制甲苯和水的体积比为1:1,加完后继续在65℃水解6小时,静止,分层,水层加碱回收有机质;油层浓缩至原体积的60%,蒸出甲苯,剩余物高真空简单精馏,先接收未反应完的藜芦醚,再接收藜芦醛成品,接收时为浅黄色液体,冷却后呈白色至淡黄色针状晶体,经检测,藜芦醛的产率为89.2,纯度为99.5%以上,熔点44℃。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种藜芦醛的制备工艺,其特征在于,包括下列步骤:
步骤A:在反应容器中加入藜芦醚和硫酰氯,再向其中以预设的速度不断滴加N-甲基甲酰苯胺,并且在所述滴加的过程中控制所述反应容器中溶液的温度为30~40℃;
步骤B:在所述N-甲基甲酰苯胺滴加完后,向其中加入甲苯和水,在65~85℃进行水解反应,再静置分层,从上层有机相中提取藜芦醛。
2.根据权利要求1所述的藜芦醛的制备工艺,其特征在于,所述藜芦醚、所述硫酰氯和所述N-甲基甲酰苯胺的摩尔比为1:0.8~2:0.8~2。
3.根据权利要求1所述的藜芦醛的制备工艺,其特征在于,所述藜芦醚、所述硫酰氯和所述N-甲基甲酰苯胺的摩尔比为1:0.8~1.5:0.8~1.5,更优选1:1.2~1.5:1.2~1.5。
4.根据权利要求1所述的藜芦醛的制备工艺,其特征在于,在所述滴加的过程中控制所述反应容器中溶液的温度为30~35℃。
5.根据权利要求1所述的藜芦醛的制备工艺,其特征在于,所述预设的速度为0.78~2.3g/min,优选1~2.3g/min。
6.根据权利要求1所述的藜芦醛的制备工艺,其特征在于,所述水解反应的温度为70~85℃。
7.根据权利要求1所述的藜芦醛的制备工艺,其特征在于,所述甲苯和所述水的加入体积比为1~1.2:1。
8.根据权利要求1所述的藜芦醛的制备工艺,其特征在于,所述水解反应的时间为2~6小时,优选3-4小时。
9.根据权利要求1所述的藜芦醛的制备工艺,其特征在于,所述分层后形成的水层经以下处理:向其中加入碱反应,之后回收生成的有机质。
10.根据权利要求1所述的藜芦醛的制备工艺,其特征在于,所述从上层有机相中提取藜芦醛的方法为:
将所述有机相浓缩至原体积的50~60%,并回收蒸发出的甲苯,在将浓缩后的物质精馏,根据不同馏程分别收集藜芦醚和藜芦醛。
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