CN109503372A - 一种甲基丙二酸二乙酯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机合成技术领域,尤其涉及一种甲基丙二酸二乙酯的制备方法。本发明提供的甲基丙二酸二乙酯的制备方法用酸进行氰基水解,工艺流程简单;用乙醇‑氯化亚砜体系进行酯化可以有效的避免有毒溶剂的使用,并且可以提高最终产物的收率。根据实施例的记载,采用本发明提供的制备方法,DEMM的收率≥62.5%,且纯度≥98%。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域,尤其涉及一种甲基丙二酸二乙酯的制备方法。
背景技术
甲基丙二酸二乙酯(DEMM)是合成医药麝香酮及抗癫痫药物抗癫灵的重要中间体。随着市场需求的增大及日益严峻的安全生产压力,寻找一种安全高效的生产DEMM的方法显得日益重要。
目前,合成DEMM的路线主要有两种:
1)以丙二酸二乙酯为原料,在乙酸钠等有机碱的存在下,与甲基化试剂(如:碘甲烷、溴甲烷及硫酸二甲酯等)发生甲基化取代反应。该路线成本高,且甲基化试剂多为有毒有害试剂,从生产成本和安全角度考虑,该路线不适合工业化生产。
2)以2-氯丙酸为原料经中和、氰化、碱水解、酸化酯化制得甲基丙二酸二乙酯。该路线原料价廉、分离方便;但该过程用苯作为带水溶剂,对环境和人有很大危害,且总收率仅能达到41%。
因此,如何得到一种收率高、环境友好和成本低的生产甲基丙二酸二乙酯的方法,现有技术中还没有相关记载。
发明内容
本发明的目的在于提供一种甲基丙二酸二乙酯的制备方法,所述方法成本低、环境友好且收率高。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了一种甲基丙二酸二乙酯的制备方法,包括以下步骤:
将2-氯丙酸和碳酸盐水溶液混合,发生成盐反应,得到2-氯丙酸盐的产物体系;
将所述2-氯丙酸盐的产物体系和氰化盐水溶液混合,发生氰化反应,得到2-氰基丙酸盐的产物体系;
将所述2-氰基丙酸盐的产物体系和盐酸溶液混合发生酸化反应后,依次进行水解反应、减压蒸馏,得到2-甲基丙二酸的产物体系;
将所述2-甲基丙二酸的产物体系、乙醇和SOCl2混合,发生酯化反应,得到甲基丙二酸二乙酯。
优选的,所述2-氯丙酸和所述碳酸盐水溶液中的碳酸盐的摩尔比为1:(0.5~0.6)。
优选的,所述成盐反应的温度为20~40℃。
优选的,所述2-氯丙酸和所述氰化盐水溶液中的氰化盐的摩尔比为1:(1.1~1.5)。
优选的,所述氰化反应的温度为50~80℃。
优选的,所述2-氯丙酸和所述盐酸溶液中的HCl的摩尔比为1:(3.0~6.0)。
优选的,所述水解反应的温度为80~90℃,所述水解反应的时间为5~10h。
优选的,所述减压蒸馏的温度为65~75℃。
优选的,所述2-氯丙酸、乙醇和SOCl2的摩尔比为1:(5.0~12.0):(2.5~5.0)。
优选的,所述酯化反应的温度为60~70℃,所述酯化反应的时间为4~10h。
本发明提供了一种甲基丙二酸二乙酯的制备方法,包括以下步骤:将2-氯丙酸和碳酸盐水溶液混合,发生成盐反应,得到2-氯丙酸盐的产物体系;将所述2-氯丙酸盐的产物体系和氰化盐水溶液混合,发生氰化反应,得到2-氰基丙酸盐的产物体系;将所述2-氰基丙酸盐的产物体系和盐酸溶液混合发生酸化反应后,依次进行水解反应、减压蒸馏,得到2-甲基丙二酸的产物体系;将所述2-甲基丙二酸的产物体系、乙醇和SOCl2混合后,发生酯化反应,得到甲基丙二酸二乙酯。本发明用酸进行氰基水解,工艺流程简单;用乙醇-氯化亚砜体系进行酯化避免了使用带水剂,而带水剂一般为有毒溶剂,可以有效的避免有毒溶剂的使用。由于乙醇-氯化亚砜体系在酯化反应过程中氯化亚砜首先参与反应生成酰氯后,再与乙醇反应生成酯,在这个过程中避免了水的生成,可以使酯化反应更加彻底,产品收率高。根据实施例的记载,本发明提供的制备方法可以得到收率≥62.5%的DEMM,且纯度≥98%。
具体实施方式
本发明提供了一种甲基丙二酸二乙酯的制备方法,包括以下步骤:
将2-氯丙酸和碳酸盐水溶液混合,发生成盐反应,得到2-氯丙酸盐的产物体系;
将所述2-氯丙酸盐的产物体系和氰化盐水溶液混合,发生氰化反应,得到2-氰基丙酸盐的产物体系;
将所述2-氰基丙酸盐的产物体系和盐酸溶液混合发生酸化反应后,依次进行水解反应、减压蒸馏,得到2-甲基丙二酸的产物体系;
将所述2-甲基丙二酸的产物体系、乙醇和SOCl2混合,发生酯化反应,得到甲基丙二酸二乙酯。
在本发明中,若无特殊说明,所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。
本发明将2-氯丙酸和碳酸盐水溶液混合,发生成盐反应,得到2-氯丙酸盐的产物体系。在本发明中,所述碳酸盐水溶液中的碳酸盐优选为碳酸钠或碳酸钾;所述碳酸盐水溶液的质量浓度优选为20%~30%,更优选为22%~28%,最优选为24%~26%。
在本发明中,所述2-氯丙酸和所述碳酸盐水溶液中的碳酸盐的摩尔比优选为1:(0.5~0.6),更优选为1:(0.52~0.58),最优选为1:(0.54~0.56)。
在本发明中,所述2-氯丙酸和碳酸盐水溶液的混合,优选为将碳酸盐水溶液滴加至2-氯丙酸中。本发明对所述滴加的速度没有任何特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的滴加速度进行滴加即可。
在本发明中,所述滴加过程优选在搅拌的条件下进行;本发明对所述搅拌速率没有任何特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的搅拌速率进行即可。
滴加完成后,本发明优选将得到的混合物体系继续进行搅拌;本发明对所述搅拌的速率没有任何特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的搅拌速率即可;在本发明中,所述搅拌的时间优选为15~40min,更优选为20~30min。
在本发明中,开始滴加碳酸盐水溶液时即为开始发生成盐反应,搅拌结束即为完成成盐反应;即成盐反应的时间优选为滴加碳酸盐水溶液的时间和滴加完成后继续搅拌的时间之和。
在本发明中,所述成盐反应的温度优选为20~40℃,更优选为25~35℃,最优选为28~32℃。
得到2-氯丙酸盐的产物体系后,本发明将所述2-氯丙酸盐的产物体系和氰化盐水溶液混合,发生氰化反应,得到2-氰基丙酸盐的产物体系。在本发明中,所述氰化盐水溶液中的氰化盐优选为氰化钠和/或氰化钾;当所述氰化盐为氰化钠和氰化钾时,本发明对氰化钠和氰化钾的配比没有任何特殊的限定,按任意配比进行混合即可。在本发明中,所述氰化盐水溶液的质量浓度优选为20%~50%,更优选为25%~45%,最优选为30%~40%。
在本发明中,所述2-氯丙酸和所述氰化盐水溶液中的氰化盐的摩尔比优选为1:(1.1~1.5),更优选为1:(1.2~1.4)。
在本发明中,所述2-氯丙酸盐的产物体系和氰化盐水溶液的混合优选为将所述氰化盐水溶液滴加至2-氯丙酸盐的产物体系中;本发明对所述滴加速度没有任何特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的滴加速度进行滴加即可。
在本发明中,所述滴加过程优选在搅拌的条件下进行;本发明对所述搅拌速率没有任何特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的搅拌速率进行即可。
滴加完成后,本发明优选将得到的混合物体系继续进行搅拌;本发明对所述搅拌的速率没有任何特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的搅拌速率即可;在本发明中,所述搅拌的时间优选为2~5h,更优选为3~4h。在本发明中,所述继续进行搅拌的目的是为了使氰化反应更加充分。
在本发明中,开始滴加氰化盐水溶液时即为开始发生氰化反应,搅拌结束即为完成氰化反应;即氰化反应的时间优选为滴加氰化盐水溶液的时间和滴加完成后继续进行搅拌的时间之和。
在本发明中,所述氰化反应的温度优选为50~80℃,更优选为55~75℃,最优选为60~70℃。
得到2-氰基丙酸盐的产物体系后,本发明将所述2-氰基丙酸盐的产物体系和盐酸溶液混合发生酸化反应后,依次进行水解反应、减压蒸馏,得到2-甲基丙二酸的产物体系。在本发明中,氰化反应后优选将得到的2-氰基丙酸盐的产物体系降温至室温后,再与盐酸溶液混合。
在本发明中,所述盐酸溶液的质量浓度优选为30%~36%,更优选为32%~34%。
在本发明中,所述2-氯丙酸和所述盐酸溶液中的HCl的摩尔比优选为1:(3.0~6.0),更优选为1:(3.5~5.5),最优选为1:(4~5)。
在本发明中,所述2-氰基丙酸盐的产物体系和盐酸溶液的混合优选为将所述盐酸溶液加入所述2-氰基丙酸盐的产物体系中,本发明对所述盐酸溶液的加入速度没有任何特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的加入速度加入即可。在本发明中,所述加入的过程即为2-氰基丙酸盐的产物体系中的2-氰基丙酸盐的酸化过程。
在本发明中,2-氰基丙酸盐的产物体系和盐酸溶液混合完成后,酸化后的产物体系优选进行水解反应;在本发明中,所述水解反应的温度优选为80~90℃,更优选为82~88℃,最优选为84~86℃;所述水解反应的时间优选为5~10h,更优选为6~8h。
在本发明中,所述2-氰基丙酸盐的产物体系和盐酸溶液混合和水解反应的过程优选在搅拌的条件下进行;本发明对所述搅拌的速率没有任何特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的搅拌速率进行即可。
在本发明中,所述减压蒸馏的温度优选为65~75℃,更优选为68~72℃。在本发明中,所述减压蒸馏的目的是为了去除水解反应后产物体系中的水,得到2-甲基丙二酸的产物体系。
减压蒸馏完成后,本发明优选对得到的产物体系进行冷却;本发明对所述冷却没有任何特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的冷却过程将体系的温度降至室温即可。
得到2-甲基丙二酸的产物体系后,本发明将所述2-甲基丙二酸的产物体系、乙醇和SOCl2混合,发生酯化反应,得到甲基丙二酸二乙酯。
在本发明中,所述2-甲基丙二酸的产物体系、乙醇和SOCl2混合优选为先将2-甲基丙二酸的产物体系和乙醇混合后,再向得到的混合体系中加入SOCl2;在本发明中,向所述混合体系中加入SOCl2时混合体系的温度优选为25~40℃,更优选为30~35℃。
在本发明中,所述2-氯丙酸、乙醇和SOCl2的摩尔比优选为1:(5.0~12.0):(2.5~5.0),更优选为1:(6.0~10.0):(3.5~4.5),最优选为1:(7.0~8.0):(3.8~4.2)。
在本发明中,所述酯化反应的温度优选为60~70℃,更优选为62~68℃,最优选为64~66℃;所述酯化反应的时间优选为4~10h,更优选为6~8h。
在本发明中,所述2-甲基丙二酸的产物体系、乙醇和SOCl2混合以及酯化反应优选为在搅拌的条件下进行,本发明对所述搅拌的速率没有任何特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的搅拌速率进行搅拌即可。
酯化反应完成后,本发明优选对得到的产物体系进行减压蒸馏和减压精馏;在本发明中,所述减压蒸馏的温度优选为60~70℃,更优选为62~68℃;在本发明中,所述减压蒸馏的目的是为了去除体系中的溶剂。
在本发明中,所述减压精馏的压强优选为-0.009~0.1MPa,更优选为0.0~0.05MPa;所述减压精馏的温度优选为120~125℃,更优选为122~123℃。
在本发明中,所述减压精馏的目的是为了去除反应物中的杂质,得到目标产物甲基丙二酸二乙酯。
下面结合实施例对本发明提供的甲基丙二酸二乙酯的制备方法进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
在搅拌的条件下,将110.0g质量浓度为25%的碳酸钠溶液缓慢滴加至温度为30℃的2-氯丙酸(50.0g)中,滴加完毕后,继续搅拌30min,得到2-氯丙酸盐的产物体系;
将所述2-氯丙酸盐的产物体系升温至70℃后,向所述2-氯丙酸盐的产物体系中滴加85.0g质量浓度为30%的氰化钠溶液,滴加完毕后,在70℃下继续反应5h,得到2-氰基丙酸盐的产物体系;
将所述2-氰基丙酸盐的产物体系降温至25℃后,向所述体系中缓慢加入280.0g质量浓度为30%的盐酸,加毕,将反应体系升温至85℃反应5h后,在70℃下减压蒸馏去除体系中的水,降至室温,得到2-甲基丙二酸的产物体系;
向所述2-甲基丙二酸的产物体系中加入220.0g无水乙醇后,在40℃的条件下再加入160.0g二氯亚砜,加毕,体系升温至70℃,反应5h,减压蒸馏去除溶剂后,在0.1MPa、120℃的条件下进行减压精馏,得到甲基丙二酸二乙酯;所述甲基丙二酸二乙酯的GC纯度为98%,收率为62.5%。
实施例2
在搅拌的条件下,将110.0g质量浓度为25%的碳酸钠溶液缓慢滴加至温度为40℃的2-氯丙酸(50.0g)中,滴加完毕后,继续搅拌30min,得到2-氯丙酸盐的产物体系;
将所述2-氯丙酸盐的产物体系升温至65℃后,向所述2-氯丙酸盐的产物体系中滴加85.0g质量浓度为30%的氰化钠溶液,滴加完毕后,在65℃下继续反应7h,得到2-氰基丙酸盐的产物体系;
将所述2-氰基丙酸盐的产物体系降温至25℃后,向所述体系中缓慢加入280.0g质量浓度为31%的盐酸,加毕,将反应体系升温至80℃反应7h后,在70℃下减压蒸馏去除体系中的水,降至室温,得到2-甲基丙二酸的产物体系;
向所述2-甲基丙二酸的产物体系中加入250g无水乙醇后,在30℃的条件下再加入160.0g二氯亚砜,加毕,体系升温至70℃,反应6h,减压蒸馏去除溶剂后,在0.1MPa,120℃的条件下进行减压精馏,得到甲基丙二酸二乙酯;所述甲基丙二酸二乙酯的GC纯度为98.5%,收率为65.5%。
实施例3
在搅拌的条件下,将110.0g质量浓度为25%的碳酸钠溶液缓慢滴加至温度为25℃的2-氯丙酸(50.0g)中,滴加完毕后,继续搅拌30min,得到2-氯丙酸盐的产物体系;
将所述2-氯丙酸盐的产物体系升温至65℃后,向所述2-氯丙酸盐的产物体系中滴加85g质量浓度为30%的氰化钠溶液,滴加完毕后,在65℃下继续反应8h,得到2-氰基丙酸盐的产物体系;
将所述2-氰基丙酸盐的产物体系降温至30℃后,向所述体系中缓慢加入280.0g质量浓度为31%的盐酸,加毕,将反应体系升温至85℃反应5h后,在75℃下减压蒸馏去除体系中的水,降至室温,得到2-甲基丙二酸的产物体系;
向所述2-甲基丙二酸的产物体系中加入220.0g无水乙醇后,在25℃的条件下再加入160.0g二氯亚砜,加毕,体系升温至70℃,反应6h,减压蒸馏去除溶剂后,在0.1MPa,120℃的条件下进行减压精馏,得到甲基丙二酸二乙酯;所述甲基丙二酸二乙酯的GC纯度为99.1%,收率为63.5%。
由以上实施例可知,本发明提供的甲基丙二酸二乙酯的制备方法制备得到的甲基丙二酸二乙酯的收率和纯度高,使用的反应原料对环境友好,工艺简单。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种甲基丙二酸二乙酯的制备方法,包括以下步骤:
将2-氯丙酸和碳酸盐水溶液混合,发生成盐反应,得到2-氯丙酸盐的产物体系;
将所述2-氯丙酸盐的产物体系和氰化盐水溶液混合,发生氰化反应,得到2-氰基丙酸盐的产物体系;
将所述2-氰基丙酸盐的产物体系和盐酸溶液混合发生酸化反应后,依次进行水解反应、减压蒸馏,得到2-甲基丙二酸的产物体系;
将所述2-甲基丙二酸的产物体系、乙醇和SOCl2混合,发生酯化反应,得到甲基丙二酸二乙酯。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述2-氯丙酸和所述碳酸盐水溶液中的碳酸盐的摩尔比为1:(0.5~0.6)。
3.如权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述成盐反应的温度为20~40℃。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述2-氯丙酸和所述氰化盐水溶液中的氰化盐的摩尔比为1:(1.1~1.5)。
5.如权利要求1或4所述的制备方法,其特征在于,所述氰化反应的温度为50~80℃。
6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述2-氯丙酸和所述盐酸溶液中的HCl的摩尔比为1:(3.0~6.0)。
7.如权利要求1或6所述的制备方法,其特征在于,所述水解反应的温度为80~90℃,所述水解反应的时间为5~10h。
8.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述减压蒸馏的温度为65~75℃。
9.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述2-氯丙酸、乙醇和SOCl2的摩尔比为1:(5.0~12.0):(2.5~5.0)。
10.如权利要求1或9所述的制备方法,其特征在于,所述酯化反应的温度为60~70℃,所述酯化反应的时间为4~10h。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190322 |
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