CN108358783B - 3-取代戊二酸二酯及戊烯二酸二酯的制备方法 - Google Patents

3-取代戊二酸二酯及戊烯二酸二酯的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及精细化工领域，具体涉及一种3‑取代戊二酸二酯及戊烯二酸二酯的制备方法。3‑取代戊二酸二酯及戊烯二酸二酯的制备方法，以丙二酸二酯和卤代甲烷为原料，在碱作用条件下进行取代反应，再经脱羧、酯化反应制备3‑取代戊二酸二酯或戊烯二酸二酯，3‑取代戊二酸二酯结构式见化合物(Ⅴ)、戊烯二酸二酯结构式见化合物(Ⅸ)。该方法反应条件温和、易操作，工艺安全的3‑取代戊二酸二酯及戊烯二酸二酯的制备方法。该制备方法反应条件温和、易操作，工艺安全。

Description

3-取代戊二酸二酯及戊烯二酸二酯的制备方法
技术领域
本发明涉及精细化工领域，具体涉及一种3-取代戊二酸二酯及戊烯二酸二酯的制备方法。
背景技术
3-取代戊二酸二酯及戊烯二酸二酯是重要的医药化工中间体，用于制备各种五元环化合物。德国专利(DE1200279)报道了二氯甲基甲醚与乙烯酮在异丁酸锌催化下反应制备3-甲氧基戊二酸，该方法使用到气体物料乙烯酮不安全，且后处理困难。Yamamoto等(Agric.Biol.Chem.1990，54(12)，3269-3274)报道了3-羟基戊二酸甲酯为原料，以碘甲烷甲基化反应制备3-甲氧基戊二酸甲酯，原料及碘甲烷价格高，制备成本高。国际专利(WO2010/121769)报道了以乙烯酮和原甲酸三甲酯为原料，在三氟化硼催化下制备3-甲氧基戊二酸甲酯，该制备过程需要特殊反应器。原料乙烯酮和三氟化硼为气体物质，使用不便，且三氟化硼遇湿气立即水解生成剧毒的氟化物烟雾。中国发明专利(CN101143824A)报道了一种以3-氧代戊二酸酯为原料催化加氢制备3-羟基戊二酸酯类化合物的方法，反应压力10-30公斤，需要使用氢气，设备要求高，存在较大安全风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种反应条件温和、易操作，工艺安全的3-取代戊二酸二酯及戊烯二酸二酯的制备方法。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：
3-取代戊二酸二酯及戊烯二酸二酯的制备方法，其特征在于，该制备方法是以丙二酸二酯和卤代甲烷为原料，在碱作用条件下进行取代反应，再经脱羧、酯化反应制备3-取代戊二酸二酯或戊烯二酸二酯，其中：丙二酸二酯的结构式：
Figure BDA0001627906030000011
合成3-取代戊二酸二酯时使用的卤代甲烷为单取代卤代甲烷，结构式为：
Figure BDA0001627906030000012
R2：C1-6烷氧基或C1-6烷基或C1-6酰氧基；
合成戊烯二酸二酯时使用的卤代甲烷为三卤代甲烷，结构式为：
Figure BDA0001627906030000021
3-取代戊二酸二酯结构式见化合物(Ⅴ)、戊烯二酸二酯结构式见化合物(Ⅸ)：
Figure BDA0001627906030000022
上述方案中，将合成粗品采取精馏纯化。
上述方案中，所述的3-取代戊二酸二酯的制备方法，以式(Ⅰ)所示的丙二酸二酯与式(Ⅱ)所示的单取代卤代甲烷在碱存在条件下反应，合成路线如下：
Figure BDA0001627906030000023
上述方案中，所述的戊烯二酸二酯的制备方法，以式(Ⅰ)所示的丙二酸二酯与式(Ⅵ)所示的三卤代甲烷在碱存在条件下反应，合成路线如下：
Figure BDA0001627906030000024
上述方案中，所述的碱主要为LiH、NaH、KH、n-BuLi、i-PrLi、LHMDS、NHMDS、KHMDS、醇钠中的一种。
上述方案中，所述的制备3-取代戊二酸二酯及戊烯二酸二酯，具体按照如下步骤获得：
1)向反应器中加入丙二酸二酯(Ⅰ)、溶剂和碱，在70-110℃下搅拌1小时，丙二酸二酯(Ⅰ)与碱的摩尔比为1:1-1.5；
2)在此温度下投入单取代二卤代甲烷(Ⅱ)或三卤代甲烷(Ⅵ)，单取代二卤代甲烷(Ⅱ)或三卤代甲烷(Ⅵ)与丙二酸二酯(Ⅰ)的摩尔比为1:2.1-2.2，反应完毕后，降温至-5至0℃，过滤，滤饼与盐酸反应1-2小时，再于80-100℃下反应1-4小时，萃取、脱溶，得到对应的二羧酸；
3)二羧酸与醇在催化剂存在下，加热回流3-8小时，二羧酸与醇摩尔比为1:6-10，所述的醇为含1-6个碳的醇；反应完毕后，脱溶，减压精馏，对应得到3-取代戊二酸二酯或戊烯二酸二酯；
上述方案中，所述的溶剂为四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、乙醚、异丙醚、甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种。
上述方案中，所述的催化剂为浓硫酸、对间苯磺酸或其他酯化催化剂。
本发明的有益效果为：
1、本发明原料为常规的化工品，价格便宜、市场来源广泛，常温下为液态或固体，克服了以气态物料为原料在制备过程中的安全风险。
2、本发明工艺为常规反应，制备条件要求较低，克服了制备过程需要特制气体反应装置或高压反应釜等缺点。
3、本发明原料易得成本低，反应温和操作简单，更容易实现工业化。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但下述实施例不应理解为对本发明的限制。
实施例1
3-甲氧基戊二酸甲酯的制备
向装有搅拌、温度计的50L搪瓷反应器中，加入丙二酸二甲酯(13.2kg，0.10kmol)、甲醇(16kg)、甲醇钠(6.48kg，0.12kmol)，于70℃下反应1小时，然后升温至回流，加入甲氧基二溴甲烷(9.80kg，0.048kmol)，反应2小时后降温至0℃，过滤，滤饼以5kg冰甲醇洗涤，所得固体分批加入浓盐酸中，加料完毕升温至90℃，反应3小时后降温至25℃，以乙酸乙酯萃取(20kg×3次)，合并油相，减压脱溶，得到3-甲氧基戊二酸7.20kg，收率92.5％，含量98.5％。
向装有搅拌、温度计的50L搪瓷反应器中，加入甲醇(10.0kg，3.1kmol)、3-甲氧基戊二酸(7.20kg，0.044kmol)、浓硫酸(72g)，加热回流4小时。反应完毕后，减压回收甲醇，降温至20℃，所得料液分别以水、碳酸钠水溶液洗涤，干燥，减压精馏，得到无水液体3-甲氧基戊二酸二甲酯7.52kg，收率89.9％，总收率79.7％，含量99.5％(GC)。
实施例2
戊烯二酸二甲酯的制备
向装有搅拌、温度计的100L搪瓷反应器中，加入丙二酸二甲酯(13.2kg，0.1kmol)、乙醇(32kg)、乙醇钠(7.48kg，0.11kmol)，于70℃下反应1小时，然后升温至回流，加入三氯甲烷(5.70kg，0.048kmol)，回流反应2小时后降温至0℃，过滤，滤饼以5kg冰乙醇洗涤，所得固体分批加入浓盐酸中，加料完毕升温至90℃，反应3小时后降温至25℃，以乙酸乙酯萃取(20kg×3次)，合并油相，减压脱溶，得到戊烯二酸5.57kg，收率89.2％，含量98.0％。
向装有搅拌、温度计的20L搪瓷反应器中，加入甲醇(10.0kg，3.1kmol)、戊烯二酸(5.57kg，0.043kmol)、浓硫酸(72.0g)，加热回流4小时。反应完毕后，减压回收甲醇，降温至20℃，所得料液分别以水、碳酸钠水溶液洗涤，干燥，减压精馏，得到无色液体戊烯二酸二甲酯6.22kg，收率91.5％，总收率81.6％，含量98.8％(GC测试，顺式22.4％，反式76.4％)。
说明书中通过具体例对本发明进行了详细说明，但本领域的技术人员在本发明的范围以及技术思想范围内，可对本发明进行各种变形以及变更，这些变形以及变更也属于本发明的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.3-取代戊二酸二酯的制备方法，其特征在于，以丙二酸二酯和卤代甲烷为原料，在碱作用条件下进行取代反应，再经脱羧、酯化反应制备3-取代戊二酸二酯，其中：丙二酸二酯的结构式：
Figure FDA0002891232220000011
合成3-取代戊二酸二酯时使用的卤代甲烷为单取代二卤代甲烷，结构式为：
Figure FDA0002891232220000012
X：Cl，Br，I R2：C1-6烷氧基或C1-6烷基；
3-取代戊二酸二酯结构式见化合物(V)
Figure FDA0002891232220000013
R2：C1-6烷氧基或C1-6烷基
R1：C1-6烷基。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的3-取代戊二酸二酯的制备方法为：以式(I)所示的丙二酸二酯与式(II)所示的单取代二卤代甲烷在碱存在条件下反应，合成路线如下：
Figure FDA0002891232220000021
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述的碱为LiH、NaH、KH、n-BuLi、i-PrLi、LHMDS、NHMDS、KHMDS、醇钠中的一种。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
1)向反应器中加入丙二酸二酯(Ⅰ)、溶剂和碱，在70-110℃下搅拌1小时，丙二酸二酯(Ⅰ)与碱的摩尔比为1:1-1.5；
2)在此温度下投入单取代二卤代甲烷(Ⅱ)，单取代二卤代甲烷(Ⅱ)与丙二酸二酯(Ⅰ)的摩尔比为1:2.1-2.2，反应完毕后，降温至-5至0℃，过滤，滤饼与盐酸反应1-2小时，再于80-100℃下反应1-4小时，萃取、脱溶，得到对应的二羧酸；
3)二羧酸与醇在催化剂存在下，加热回流3-8小时，二羧酸与醇摩尔比为1:6-10，所述的醇为含1-6个碳的醇；反应完毕后，脱溶，减压精馏，对应得到3-取代戊二酸二酯。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述的溶剂为四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、乙醚、异丙醚、甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述的催化剂为浓硫酸、对甲苯磺酸。
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