CN109206388A - 一种苯并呋喃-2-甲酸的制备方法 - Google Patents

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王思南
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    • C07D307/78—Benzo [b] furans; Hydrogenated benzo [b] furans
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Abstract

一种苯并呋喃‑2‑甲酸的制备方法，属于苯并呋喃‑2‑甲酸技术领域。是以金属铁卟啉催化氧气氧化2‑甲基苯并呋喃制备苯并呋喃‑2‑甲酸，属于有机合成和绿色化学领域。该方法以2‑甲基苯并呋喃为原料，以乙醇或乙醇水溶液为溶剂，金属卟啉四(邻‑氯苯基)铁卟啉作为催化剂，氧气作为氧化剂，氢氧化钠或氢氧化钾作为助催化剂，于80～130℃下反应1～4小时，反应物经酸化、过滤、重结晶得到产物苯并呋喃‑2‑甲酸。本发明方法催化剂用量占原料重量0.02～0.05％，催化剂用量少且无需分离，清洁的氧气作为氧化剂，压力为0.5～2.0MPa，溶剂环境友好，反应温度较低，反应原料经过简单的分离，又能循环使用。

Description

一种苯并呋喃-2-甲酸的制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属卟啉四(邻-氯苯基)铁卟啉催化氧化2-甲基苯并呋喃制备苯并呋喃-2-甲酸的方法，属于苯并呋喃-2-甲酸技术领域。
背景技术
苯并呋喃-2-羧酸是精细化工、制药等化工行业广泛应用合成的中间体，是合成一些肽类以及蛋白酶抑制剂的重要原料。其衍生物具有拥有较高的生物活性和一定的杀虫抗菌活性。因此，苯并呋喃-2-羧酸在医药、农药领域具有广泛的实际应用。
目前，合成苯并呋喃-2-羧酸的方法主要有以下三种：(1)以草酰氯单乙酯、水杨醇等作为反应物，DMF作为溶剂，经过一系列反应得到终产物，产率69％。(2)使用2，3-苯并呋喃、CCl4及乙醇作为原料，三乙酰丙酮铁作为催化剂，160℃反应4h，得到终产物，产率为92％；(3)以溴乙酸乙酯K2CO3及水杨醛作为原料，DMF作为溶剂，反应生成中间产物(2-甲酰基苯氧基)乙酸乙酯，提纯干燥；再在高温下关环、解酯，得到终产物，产率为60～77％。
方法(1)所用原料较为昂贵，而且毒性较大；实际操作中原料的采购比较难以实现；方法(2)反应过程相对简单方案可行,但催化剂用量大，合成成本高。方法(3)过程复杂，耗时较长，产率不是非常可观。但溴乙酸乙酯价格相对昂贵，并且易挥发具有强烈的刺激性，对人体和环境有较大的污染，并非反应的最佳原料
CN103833711A(公开日：2014年6月4日)公开了一种苯并呋喃-2-羧酸的制备方法，所述制备苯并呋喃-2-羧酸方法具体含有以下步骤：
(1)将水杨醛加入碱和以有机物作为溶剂形成的反应体系中升温至40℃；然后加入氯乙酸乙酯升温回流反应，至水杨醛完全反应得到中间产物苯并呋喃-2-羧酸乙酯；将混合物趁热过滤；采用旋蒸法除去溶剂后；加入去离子水0-4℃冷藏过夜，抽滤即得到粗的苯并呋喃-2-羧酸乙酯；(2)将苯并呋喃-2-羧酸乙酯固体粗品加入碱或酸中回流，至苯并呋喃-2-羧酸乙酯完全水解；反应物冷却后，浓缩至干；析出浅棕色固体，抽滤，干燥，然后用去离子水洗涤至白色即可得到精品苯并呋喃-2-羧酸。
该方法的缺点是进行两步反应，尤其第二步水解反应，中间产物加浓盐酸回流，会产生大量的氯化氢气体，造成严重的环境污染；同时，中间体苯并呋喃-2-羧酸乙酯的制备需要过夜，生产时间长，增大了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种催化剂用量少且无需分离，反应温度较低，溶剂环境友好的金属卟啉催化氧化2-甲基苯并呋喃制备苯并呋喃-2-甲酸的方法。
本发明所提供的一种金属卟啉催化氧气氧化2-甲基苯并呋喃制备苯并呋喃-2-甲酸的方法，其步骤为：以2-甲基苯并呋喃为原料，以乙醇或乙醇的水溶液为溶剂，溶剂中乙醇的体积含量为60％-100％；金属卟啉四(邻-氯苯基)铁卟啉为催化剂，催化剂用量占原料重量0.02-0.05％，在氢氧化钠或氢氧化钾存在下，在0.5-2.5MPa氧气压力下，于80-130℃下反应1-4小时，反应后的产物经酸化、过滤、热水重结晶后得到苯并呋喃-2-甲酸。
氢氧化钠或氢氧化钾作为助催化剂，用量为原料重量的50％-80％。每克2-甲基苯并呋喃对应5-20mL溶剂。
四(邻-氯苯基)铁卟啉的结构式如下：
金属卟啉四(邻-氯苯基)铁卟啉催化氧气氧化2-甲基苯并呋喃制备苯并呋喃-2-甲酸的反应方程式如下：
本发明方法与现有方法相比具有以下有益效果：
(1)以清洁且廉价易得的氧气作为氧化剂，降低了反应成本且环境友好；
(2)本发明方法反应温度为80-130℃，低温反应不仅降低了能耗和操作费用，且减少了操作的危险性；
(3)本发明方法以金属卟啉为催化剂，其用量极少(占原料重量0.02-0.05％)，且反应后金属卟啉自动降解，不需要分离回收；
(4)本发明方法选用乙醇或乙醇与水的混合溶液为溶剂，消除了有害有毒溶剂对环境的污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
在200mL的高压釜内依次加入1.41g氢氧化钾，2.82g 2-甲基苯并呋喃，30mL无水乙醇，14mg金属卟啉四(邻-氯苯基)铁卟啉，通入1.5MPa的氧气，在110℃下反应2小时，产物经酸化、过滤、热水重结晶后得到苯并呋喃-2-甲酸，收率为20.0％。
实施例2
在200mL的高压釜内依次加入1.41g氢氧化钾，2.82g 2-甲基苯并呋喃，30mL 80％乙醇，14mg金属卟啉四(邻-氯苯基)铁卟啉，通入1.5MPa的氧气，在110℃下反应2小时，产物经酸化、过滤、热水重结晶后得到苯并呋喃-2-甲酸，收率为19.3％。
实施例3
在200mL的高压釜内依次加入1.41g氢氧化钾，2.82g 2-甲基苯并呋喃，30mL 70％乙醇，10mg金属卟啉四(邻-氯苯基)铁卟啉，通入2.5MPa的氧气，在100℃下反应1小时，产物经酸化、过滤、热水重结晶后得到苯并呋喃-2-甲酸，收率为10.1％。
实施例4
在200mL的高压釜内依次加入1.41g氢氧化钾，2.82g 2-甲基苯并呋喃，30mL无水乙醇，10mg金属卟啉四(邻-氯苯基)铁卟啉，通入1.0MPa的氧气，在130℃下反应1.5小时，产物经酸化、过滤、热水重结晶后得到苯并呋喃-2-甲酸，收率为13.6％。
实施例5
在200mL的高压釜内依次加入1.41g氢氧化钠，2.82g 2-甲基苯并呋喃，30mL无水乙醇，6mg金属卟啉四(邻-氯苯基)铁卟啉，通入0.5MPa的氧气，在80℃下反应4小时，产物经酸化、过滤、热水重结晶后得到苯并呋喃-2-甲酸，收率为11.0％。
实施例6
在200mL的高压釜内依次加入1.41g氢氧化钾，2.82g 2-甲基苯并呋喃，30mL无水乙醇，18mg金属卟啉四(邻-氯苯基)铁卟啉，通入2.0MPa的氧气，在130℃下反应2小时，产物经酸化、过滤、热水重结晶后得到苯并呋喃-2-甲酸，收率为21.7％。
实施例7
在200mL的高压釜内依次加入1.41g氢氧化钾，2.82g 2-甲基苯并呋喃，30mL 80％乙醇，,14mg金属卟啉四(邻-氯苯基)铁卟啉，通入1.0MPa的氧气，在130℃下反应2.5小时，产物经酸化、过滤、热水重结晶后得到苯并呋喃-2-甲酸，收率为18.9％。
实施例8
在200mL的高压釜内依次加入1.41g氢氧化钾，2.82g 2-甲基苯并呋喃，30mL无水乙醇,10mg金属卟啉四(邻-氯苯基)铁卟啉，通入2.5MPa的氧气，在130℃下反应3小时，产物经酸化、过滤、热水重结晶后得到苯并呋喃-2-甲酸，收率为21.5％。
实施例9
在200mL的高压釜内依次加入1.41g氢氧化钾，2.82g 2-甲基苯并呋喃，30mL 70％乙醇，6mg具有金属卟啉四(邻-氯苯基)铁卟啉，通入2.0MPa的氧气，在100℃下反应3.5小时，产物经酸化、过滤、热水重结晶后得到苯并呋喃-2-甲酸，收率为10.5％。
实施例10
在200mL的高压釜内依次加入1.41g氢氧化钾，2.82g 2-甲基苯并呋喃，30mL无水乙醇,10mg金属卟啉四(邻-氯苯基)铁卟啉，通入2.5MPa的氧气，在130℃下反应2小时，产物经酸化、过滤、热水重结晶后得到苯并呋喃-2-甲酸，收率为18.3％。
实施例11
在200mL的高压釜内依次加入1.41g氢氧化钠，2.82g 2-甲基苯并呋喃，30mL无水乙醇，10mg金属卟啉四(邻-氯苯基)铁卟啉，通入2.0MPa的氧气，在130℃下反应2小时，产物经酸化、过滤、热水重结晶后得到苯并呋喃-2-甲酸，收率为19.7％。
实施例12
在200mL的高压釜内依次加入1.41g氢氧化钾，2.82g 2-甲基苯并呋喃，30mL无水乙醇，18mg金属卟啉四(邻-氯苯基)铁卟啉，通入2.5MPa的氧气，在100℃下反应2小时，产物经酸化、过滤、热水重结晶后得到苯并呋喃-2-甲酸，收率为21.0％。
实施例13
在200mL的高压釜内依次加入1.41g氢氧化钠，2.82g 2-甲基苯并呋喃，30mL 60％乙醇，10mg金属卟啉四(邻-氯苯基)铁卟啉，通入2.0MPa的氧气，在130℃下反应2小时，产物经酸化、过滤、热水重结晶后得到苯并呋喃-2-甲酸，收率为16.3％。
实施例14
在200mL的高压釜内依次加入1.41g氢氧化钾，2.82g 2-甲基苯并呋喃，30mL 80％乙醇，6mg具有金属卟啉四(邻-氯苯基)铁卟啉，通入2.0MPa的氧气，在100℃下反应3.5小时，产物经酸化、过滤、热水重结晶后得到苯并呋喃-2-甲酸，收率为11.5％。
实施例7
在200mL的高压釜内依次加入1.41g氢氧化钾，2.82g 2-甲基苯并呋喃，30mL 60％乙醇，,14mg金属卟啉四(邻-氯苯基)铁卟啉，通入1.0MPa的氧气，在130℃下反应2.5小时，产物经酸化、过滤、热水重结晶后得到苯并呋喃-2-甲酸，收率为17.2％。

Claims (4)

1.一种苯并呋喃-2-甲酸的制备方法，其特征在于，以2-甲基苯并呋喃为原料，以乙醇或乙醇的水溶液为溶剂，溶剂中乙醇的体积含量为60％-100％；金属卟啉四(邻-氯苯基)铁卟啉为催化剂，在氢氧化钠或氢氧化钾存在下，在0.5-2.5MPa氧气压力下，于80-130℃下反应1-4小时，反应后的产物经酸化、过滤、热水重结晶后得到苯并呋喃-2-甲酸。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，催化剂用量占原料重量0.02-0.05％。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，氢氧化钠或氢氧化钾作为助催化剂，用量为原料重量的50％-80％。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，每克2-甲基苯并呋喃对应5-20mL溶剂。
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