CN109354572A - 一种丙二酸单酯钾盐的制备方法 - Google Patents

一种丙二酸单酯钾盐的制备方法 Download PDF

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庄述坚
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    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
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Abstract

本发明提供了一种制备丙二酸单酯钾盐的方法。该方法以丙二酸单酯类系列化合物为原料，与碳酸氢钾反应得到丙二酸单酯钾盐，本发明开创了一条新的途径，非常温和的条件下安全环保的制备得到系列丙二酸单酯钾盐，该方法适合工业化生产，以满足该类化合物市场需求。

Description

一种丙二酸单酯钾盐的制备方法
技术领域
本发明涉及有机合成领域，具体是涉及到一种丙二酸单酯钾盐的制备方法。
背景技术
丙二酸单酯钾盐是一种有效的制备beta酮酸酯的试剂，该类试剂具有用途广泛，无毒，稳定性好，便于运输等特点。该类试剂在众多医药及农药兽药等关键中间体中得到广泛运用。
目前没有一种方法可以同时制备不同种类的丙二酸单酯钾盐；
2010年欧洲专利EP2221299公开了一种丙二酸单甲酯钾盐的合成方法，该方法采用丙二酸二甲酯与氢氧化钾反应，水解一个甲酯形成钾盐，该方法选择性差，容易产生双水解然后形成丙二酸二钾盐，最后分解为乙酸钾，该方法同样用于制备丙二酸单乙酯钾盐。该方法收率低，产品中丙二酸二钾盐难以出去，该方法也不是理想的工业化生产工艺。
文献Angewandte Chemie-International Edition,2011,vol.50,#19,p.4470–4474中公开了一种利用叔丁醇钾与丙二酸单酯反应制备丙二酸单酯钾盐的方法，该方法需要使用昂贵的叔丁醇钾试剂，同时，叔丁醇钾是一类危害性很大的强碱试剂，反应过程中释放出低沸点醇类溶剂具有易燃及爆炸性，该方法不适合大规模工业生产。
在国内也有对丙二酸单酯钾盐合成路线的研究，中国专利CN101774918A中采用丙二酸二乙脂与氢氧化钾或氢氧化钠反应，生成丙二酸单脂钾盐或钠盐。该方法采用氢氧化钾进行选择性枣花，然后再加入醋酸中和。由于氢氧化钾碱性太强，很难做到选择性皂化，反应过程难以控制，产品收率低。同时在反应中采用强碱，易造成危害和环境污染。
有鉴于此，本发明在经过一系列基础理论研究和实验的基础上，创造性地研发出一种反应温和，操作简单，无危害的绿色合成工艺，从而解决了现有技术中存在的各种问题。
发明内容
针对现有工艺技术的不足，本发明的目的是提供一种更加绿色环保，易于工业化放大的方法，制备丙二酸单酯钾盐，该方法以丙二酸单酯为起始原料，与碳酸氢钾在十分温和的条件下几乎定量转化为对映的丙二酸单酯钾盐。该方法安全，环保，符合当前绿色化学理念，高效快速的制备相应的丙二酸单酯钾盐。
本发明的目的是通过如下技术方案安全，环保，高效的制备丙二酸单酯钾盐：以丙二酸单酯为原料，碳酸氢钾为碱，制备出丙二酸单酯钾盐，其工艺路线如下：
其中，丙二酸单酯(I)中R为C1-C6脂肪烃或C1-C6取代的苯基或C1-C6取代的苄基。
优选地，该方法包括如下步骤：
a.将丙二酸单酯溶解于适当的溶剂中，搅拌形成溶液；
b.将碳酸氢钾溶解于水中或者直接以固体形式加入上述溶液中，加入过程控制溶液温度在适当范围内，加入完成后，保持该适当温度至反应结束；
c.将反应溶液浓缩至干得到丙二酸单酯钾盐。
优选地，搅拌过程控制温度在适当范围内。
优选地，在步骤c中，对于个别的丙二酸单酯钾盐直接在反应过程中从体系中析出固体，通过过滤干燥得到纯品。
优选地，反应的适当温度为0-100度，反应温度25-60度，更优选的反应温度为35-60度；
优选地，丙二酸单酯与碳酸氢钾的比例为1:0.5到1:5，优选为1:0.9至1：1.5；更优选的比例为1:0.9至1：1.2。
优选地，反应溶剂为水，甲醇，乙醇，异丙醇，叔丁醇，叔戊醇，甲苯，四氢呋喃，乙腈，乙酸乙酯，乙酸异丙酯，二氯甲烷，氯仿，丙酮等中的一种或者几种组合；更优选的溶剂为异丙醇，甲苯，乙酸异丙酯，二氯甲烷，丙酮中的一种或者组合。
与现有技术相比，本发明提供了一种新的制备丙二酸单酯钾盐的方法。该方法采用弱的无机碱碳酸氢钾，反应条件十分温和，所用溶剂，试剂均无危害性，反应不需要高温和强碱体系，几乎无废物排放，是现代绿色工艺化学的典型。采用本发明方法获得的丙二酸单酯钾盐纯度高，稳定性好，收率可达到95％以上。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以丙二酸单酯为原料，碳酸氢钾为碱，制备出丙二酸单酯钾盐，其工艺路线如下：
其中，丙二酸单酯(I)中R为C1-C6脂肪烃或C1-C6取代的苯基或C1-C6取代的苄基。
a.将丙二酸单酯溶解于适当的溶剂中，搅拌形成溶液；反应溶剂为水，甲醇，乙醇，异丙醇，叔丁醇，叔戊醇，甲苯，四氢呋喃，乙腈，乙酸乙酯，乙酸异丙酯，二氯甲烷，氯仿，丙酮等中的一种或者几种组合；更优选的溶剂为异丙醇，甲苯，乙酸异丙酯，二氯甲烷，丙酮中的一种或者组合。搅拌过程控制温度在适当范围内。
b.将碳酸氢钾溶解于水中或者直接以固体形式加入上述溶液中，丙二酸单酯与碳酸氢钾的比例为1:0.5到1:5，优选为1:0.9至1：1.5；更优选的比例为1:0.9至1：1.2。加入过程控制溶液温度在适当范围内，加入完成后，保持该适当温度至反应结束；反应的适当温度为0-100度，反应温度25-60度，更优选的反应温度为35-60度。
c.将反应溶液浓缩至干得到丙二酸单酯钾盐；对于个别的丙二酸单酯钾盐直接在反应过程中从体系中析出固体，通过过滤干燥得到纯品。
实施例1：丙二酸单叔丁酯钾盐的制备
将650g丙二酸单叔丁酯溶解于5.0升二氯甲烷中，在35-45度下搅拌至完全溶解，分批加入固体粉末状碳酸氢钾固体398g，加完后，在35-45度下搅拌30分钟，升温至回流，保温反应10-15小时，至无气体放出，反应液为澄清状。
降温，浓缩除去大部分溶剂，产品以白色固体形式析出，过滤，干燥得到白色结晶性粉末。
产品检测：
1H-NMR(400MHz,D2O,293K,TMS)δ1.42(s,9H),3.15(s,2H,H-D exchange in D2O).
13C-NMR(100MHz,D2O,293K,TMS)δ27.2,46.2,82.8,170.8,174.7.
实施例2：丙二酸单异丙酯钾盐的制备
将650g丙二酸单异丙酯溶解于5.0升异丙醇中，在15-25度下搅拌至完全溶解，分批加入固体粉末状碳酸氢钾固体405g，加完后，在15-25度下搅拌30分钟，升温至50度，保温反应10-15小时，至无气体放出，反应液为澄清状。
降温，浓缩除去大部分溶剂，产品以白色固体形式析出，过滤，干燥得到白色结晶性粉末。
产品检测：
1H-NMR(400MHz,D2O,293K,TMS)δ1.22(d,J＝3.3Hz,6H),3.22(s,2H,H-D exchange inD2O),4.90–5.03(m,1H).
13C-NMR(100MHz,D2O,293K,TMS)δ20.9,45.1,70.1,171.1,174.3.
实施例3：丙二酸单乙酯钾盐的制备
将300g丙二酸单乙酯溶解于2.5升丙酮中，在45-60度下搅拌至完全溶解，分批加入固体粉末状碳酸氢钾固体215g，加完后，在45-60度下搅拌30分钟，升温至回流，保温反应 10-15小时，至无气体放出，反应液为澄清状。
降温，浓缩除去大部分溶剂，产品以白色固体形式析出，过滤，干燥得到白色结晶性粉末。
产品检测：
1H-NMR(400MHz,D2O,293K,TMS)δ1.23(t,J＝6.8Hz,3H),3.25(s,2H,H-D exchange inD2O),4.15(q,J＝6.8Hz,2H).
13C-NMR(100MHz,D2O,293K,TMS)δ13.3,44.8,62.1,171.6,174.3.
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种丙二酸单酯钾盐的制备方法，其特征在于，以丙二酸单酯为原料，碳酸氢钾为碱，制备出丙二酸单酯钾盐，其工艺路线如下：
其中，丙二酸单酯(I)中R为C1-C6脂肪烃或C1-C6取代的苯基或C1-C6取代的苄基。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下工序：
a.将丙二酸单酯溶解于溶剂中，搅拌形成溶液；
b.将碳酸氢钾溶解于水中或者直接以固体形式加入上述溶液中，加入过程控制溶液温度在适当范围内，加入完成后，保持该适当温度至反应结束；
c.将反应溶液浓缩至干得到丙二酸单酯钾盐。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，搅拌过程控制温度在适当范围内。
4.根据权利要求2，3中任一所述的方法，其特征在于，在步骤c中，对于个别的丙二酸单酯钾盐直接在反应过程中从体系中析出固体，通过过滤干燥得到纯品。
5.根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于，反应的适当温度为0-100度，优选15-80度，更优选25-60度。
6.根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于，丙二酸单酯与碳酸氢钾的比例为1:0.5到1:5，优选1:0.8到1:2.5，更优选为1:0.9至1：1.5。
7.根据权利要求2，3中任一所述的方法，其特征在于，所用的溶剂为水，甲醇，乙醇，异丙醇，叔丁醇，叔戊醇，甲苯，四氢呋喃，乙腈，乙酸乙酯，乙酸异丙酯，二氯甲烷，氯仿，丙酮等中的一种或者几种组合，更优选的溶剂为异丙醇，甲苯，乙酸异丙酯，二氯甲烷，丙酮中的一种或者组合。
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