CN109851633A - 一种阿朴酯中间体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阿朴酯中间体的制备方法，包括以下步骤：在惰性气体保护下，亚甲基二膦酸四乙酯于醚类或非质子溶剂中在碱作用下生成碳负离子，再与2‑甲基‑3‑氧代丙酸乙酯发生HWE反应生成4‑(二乙氧基磷酰基)‑2‑丁烯酸乙酯，本发明仅一步反应即可生成目标产物，工艺路线简单便捷，工艺操作易实现，原料简单易得，反应条件温和，工艺所需人力物力财力少，适合大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及化学合成技术领域，尤其涉及一种阿朴酯中间体的制备方法。
背景技术
β-阿朴-8’-胡萝卜素酸乙酯，又叫阿朴胡萝卜素酸乙酯或阿朴酯，是类胡萝卜素中一种含氧的阿朴胡萝卜素类化合物。在食品工业中主要应用于食用油脂、人造奶油、果酱、果冻及饮品类产品的着色；在饲料工业中广泛应用于肉禽，尤其是肉鸡的皮肤、脚胫、脂肪的着色以及禽类蛋黄的着色，在目标组织中的沉积率高，是一种高效的类胡萝卜素添加剂。
4-(二乙氧基磷酰基)-2-丁烯酸乙酯，简称C5膦酸酯。4-(二乙氧基磷酰基)-2-丁烯酸乙酯是膦酸酯法合成阿朴酯的关键中间体，膦酸酯法合成阿朴酯具有反式含量高、无三苯基氧膦残留、无需异构化、原材料成本低等优点，符合绿色化学的发展理念，具有工业化发展的前景。
目前已报道的关于4-(二乙氧基磷酰基)-2-丁烯酸乙酯的合成方法不多，主要有以下两种：
2001年，Yamazaki等报道了以4-溴-2-甲基丁烯酸乙酯与亚磷酸三乙酯在高温条件下以“一锅煮”的方法发生Michaelis-Arbuzov反应制备得到4-(二乙氧基磷酰基)-2-丁烯酸乙酯，收率为59％，反应式如下：
上述合成方法具有以下缺陷：其一，反应温度较高，能耗较大；其二，目标产物的收率为59％，较低；其三，使用的原材料亚磷酸三乙酯具有恶臭味，较难除去，给周围环境造成严重影响，无法实现工业化生产。
2002年，Solberghe等在Tetrahedron Lett.上报道了4-(二乙氧基磷酰基)-2-丁烯酸乙酯与碘甲烷于四氢呋喃中在LiHMDS作用下，0℃左右反应60分钟以75％的收率得到目标产物，反应式如下：
该合成方法中碘甲烷为气味特臭的有机试剂，沸点较低，不易保存，且具有强毒性和腐蚀性；另一反应物4-(二乙氧基磷酰基)-2-丁烯酸乙酯为非常见的化工原料，较难获得，使得该路线进行工业化生产的可能性较小。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种反应原料简单易得、可实现工业化的方法来制备阿朴酯的中间体4-(二乙氧基磷酰基)-2-丁烯酸乙酯的方法。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种阿朴酯中间体的制备方法，包括以下步骤：在惰性气体保护下，亚甲基二膦酸四乙酯于醚类或非质子溶剂中在碱作用下生成碳负离子，再与2-甲基-3-氧代丙酸乙酯发生HWE反应生成4-(二乙氧基磷酰基)-2-丁烯酸乙酯，反应过程如反应式Ⅰ所示：
反应式Ⅰ。
进一步地，包括以下步骤：
步骤1)在惰性气体保护下，向反应瓶中加入碱，以及醚类溶剂或偶极非质子溶剂，一边搅拌一边滴加亚甲基二磷酸四乙酯；碱和亚甲基二磷酸四乙酯的摩尔比为(1.1～1.5)︰1；
步骤2)继续搅拌，滴加2-甲基-3-氧代丙酸乙酯，反应生成4-(二乙氧基磷酰基)2-丁烯酸乙酯；亚甲基二磷酸四乙酯与2-甲基-3-氧代丙酸乙酯的摩尔比为(1.0～1.2)︰1。
进一步地，步骤1)中，所述醚类溶剂为乙醚、四氢呋喃和乙二醇二甲醚中的至少一种。
进一步地，步骤1)中，所述非质子溶剂为环己烷、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和六甲基磷酰三胺中的至少一种。
进一步地，步骤1)中，所述碱为碱金属氢化物、醇类的碱金属盐或烷基锂。
进一步地，所述碱金属氢化物为氢化钠或氢化钾；所述醇类的碱金属盐为甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠和叔丁醇钾中的至少一种；所述烷基锂为丁基锂。
进一步地，步骤1)中，滴加亚甲基二膦酸四乙酯时，反应体系的温度为10～25℃。
进一步地，步骤1)中，所述惰性气体是氮气或氩气，或其它任何一种或多种惰性气体。
进一步地，步骤2)中，滴加2-甲基-3-氧代丙酸乙酯时，反应体系的温度为20～35℃，滴加完毕反应体系的温度为25～35℃，反应总用时为0.5～2.0h。
进一步地，还包括步骤3)：步骤2)反应完毕后，调节反应体系的pH为6-7，然后将反应体系转入分液漏斗中，静置分层，分出有机层，水层用醚类溶剂或非质子溶剂萃取至少2次，合并有机相用，接着用氯化钠水溶液洗涤，有机层用元明粉干燥，减压浓缩除去醚类溶剂或非质子溶剂，即得。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明所提供的阿朴酯中间体的制备方法，以亚甲基二膦酸四乙酯和2-甲基-3-氧代丙酸乙酯为原料，两者发生HWE反应得到目标产物4-(二乙氧基磷酰基)-2-丁烯酸乙酯；本发明仅一步反应即可生成目标产物，工艺路线简单便捷，工艺操作易实现，原料简单易得，反应条件温和，工艺所需人力物力财力少，适合大规模工业化生产。
(2)本发明所提供的阿朴酯中间体的制备方法，所采用的反应原料亚甲基二磷酸四乙酯、2-甲基-3-氧代丙酸乙酯等都是大宗工业产品，因此原料易得，成本低，极具工业价值。
(3)本发明所提供的阿朴酯中间体的制备方法，制备阿朴酯中间体4-(二乙氧基磷酰基)-2-丁烯酸乙酯的过程中没有使用有毒有害、气味难闻的原材料，也没有有毒有害的中间体生成，无大量的废水与废渣产生，符合绿色化学理念，有利于环境保护。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
一种阿朴酯中间体的制备方法，包括以下步骤：在惰性气体保护下，亚甲基二膦酸四乙酯于醚类或非质子溶剂中在碱作用下生成碳负离子，再与2-甲基-3-氧代丙酸乙酯发生HWE反应生成4-(二乙氧基磷酰基)-2-丁烯酸乙酯，反应过程如反应式Ⅰ所示：
作为进一步的实施方式，包括以下步骤：
步骤1)在惰性气体保护下，向反应瓶中加入碱，以及醚类溶剂或偶极非质子溶剂，一边搅拌一边滴加亚甲基二磷酸四乙酯；碱和亚甲基二磷酸四乙酯的摩尔比为(1.1～1.5)︰1；
步骤2)继续搅拌，滴加2-甲基-3-氧代丙酸乙酯，反应生成4-(二乙氧基磷酰基)2-丁烯酸乙酯；亚甲基二磷酸四乙酯与2-甲基-3-氧代丙酸乙酯的摩尔比为(1.0～1.2)︰1。
作为进一步的实施方式，步骤1)中，醚类溶剂为乙醚、四氢呋喃和乙二醇二甲醚中的至少一种。
作为进一步的实施方式，步骤1)中，非质子溶剂为环己烷、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和六甲基磷酰三胺中的至少一种。
作为进一步的实施方式，步骤1)中，碱为碱金属氢化物、醇类的碱金属盐或烷基锂。
作为进一步的实施方式，碱金属氢化物为氢化钠或氢化钾；醇类的碱金属盐为甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠和叔丁醇钾中的至少一种；烷基锂为丁基锂。
作为进一步的实施方式，步骤1)中，滴加亚甲基二膦酸四乙酯时，反应体系的温度为10～25℃。
作为进一步的实施方式，步骤1)中，惰性气体是氮气或氩气，或其它任何一种或多种惰性气体。
作为进一步的实施方式，步骤2)中，滴加2-甲基-3-氧代丙酸乙酯时，反应体系的温度为20～35℃，滴加完毕反应体系的温度为25～35℃，反应总用时为0.5～2.0h。
作为进一步的实施方式，还包括步骤3)：步骤2)反应完毕后，调节反应体系的pH为6-7，然后将反应体系转入分液漏斗中，静置分层，分出有机层，水层用醚类溶剂或非质子溶剂萃取至少2次，合并有机相用，接着用氯化钠水溶液洗涤，有机层用元明粉干燥，减压浓缩除去醚类溶剂或非质子溶剂，即得。
以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。
实施例1：
一种阿朴酯中间体的制备方法，包括以下步骤：
在氮气保护下，往500mL反应瓶中加入0.13mol乙醇钠和50mL二甲基甲酰胺，机械搅拌降温至10℃左右，缓慢滴加0.11mol亚甲基二磷酸四乙酯，滴加过程中控制内温不超过25℃，约30min滴加完毕，滴加完毕升温至25-30℃之间继续反应1.0h。反应完毕，接着滴加0.1mol 2-甲基-3-氧代丙酸乙酯溶于10ml二甲基甲酰胺的混合溶液，滴加过程中控制内温不超过25℃，约30min滴加完毕，滴加完毕继续在25℃条件下反应1.0h。
反应完毕，向反应体系中加入1.0％硫酸水溶液调节pH在6-7之间，将反应液转入500mL分液漏斗中，静置分层，分出有机层，水层分别用50mL二甲基甲酰胺萃取2次，合并有机相用50mL l5.0％氯化钠水溶液洗涤1次，有机层用元明粉干燥，减压浓缩除去二甲基甲酰胺，得25.05g C5膦酸酯粗品，为棕红色液体，气相色谱含量(GC含量)90.32％，收率为85.61％。
实施例2：
一种阿朴酯中间体的制备方法，包括以下步骤：
在氮气保护下，往500mL反应瓶中加入0.11mol叔丁醇钠和70mL环己烷，机械搅拌降温至10℃左右，缓慢滴加0.105mol亚甲基二磷酸四乙酯，滴加过程中控制内温不超过20℃，约30min滴加完毕，滴加完毕升温至25-30℃之间继续反应1.0h。反应完毕，接着滴加0.1mol 2-甲基-3-氧代丙酸乙酯溶于10ml环己烷的混合溶液，滴加过程中控制内温不超过30℃，约30min滴加完毕，滴加完毕继续在30℃条件下反应1.5h。
反应完毕，向反应体系中加入1.0％硫酸水溶液调节pH在6-7之间，将反应液转入500mL分液漏斗中，静置分层，分出有机层，水层分别用50mL环己烷萃取2次，合并有机相用50mL l5.0％氯化钠水溶液洗涤1次，有机层用元明粉干燥，减压浓缩除去环己烷，得24.73gC5膦酸酯粗品，为棕红色液体，气相色谱含量(GC含量)92.04％，收率为86.13％。
实施例3：
一种阿朴酯中间体的制备方法，包括以下步骤：
在氮气保护下，往500mL反应瓶中加入0.15mol甲醇钠和100mL四氢呋喃，机械搅拌降温至10℃左右，缓慢滴加0.12mol亚甲基二磷酸四乙酯，滴加过程中控制内温不超过25℃，约30min滴加完毕，滴加完毕升温至25-30℃之间继续反应1.0h。反应完毕，接着滴加0.1mol 2-甲基-3-氧代丙酸乙酯溶于10ml四氢呋喃的溶液，滴加过程中控制内温不超过35℃，约30min滴加完毕，滴加完毕继续在35℃条件下反应1.5h。
反应完毕，向反应体系中加入1.0％硫酸水溶液调节pH在6-7之间，将反应液转入500mL分液漏斗中，静置分层，分出有机层，水层分别用50mL四氢呋喃萃取2次，合并有机相用50mL l5.0％氯化钠水溶液洗涤1次，有机层用元明粉干燥，减压浓缩除去四氢呋喃，得25.15g C5膦酸酯粗品，为棕红色液体，气相色谱含量(GC含量)91.85％，收率为87.41％。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种阿朴酯中间体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在惰性气体保护下，亚甲基二膦酸四乙酯于醚类或非质子溶剂中在碱作用下生成碳负离子，再与2-甲基-3-氧代丙酸乙酯发生HWE反应生成4-(二乙氧基磷酰基)-2-丁烯酸乙酯，反应过程如反应式Ⅰ所示：
2.如权利要求1所述的阿朴酯中间体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)在惰性气体保护下，向反应瓶中加入碱，以及醚类溶剂或非质子溶剂，一边搅拌一边滴加亚甲基二磷酸四乙酯；碱和亚甲基二磷酸四乙酯的摩尔比为(1.1～1.5)︰1；
步骤2)继续搅拌，滴加2-甲基-3-氧代丙酸乙酯，反应生成4-(二乙氧基磷酰基)2-丁烯酸乙酯；亚甲基二磷酸四乙酯与2-甲基-3-氧代丙酸乙酯的摩尔比为(1.0～1.2)︰1。
3.如权利要求2所述的阿朴酯中间体的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述醚类溶剂为乙醚、四氢呋喃和乙二醇二甲醚中的至少一种。
4.如权利要求2所述的阿朴酯中间体的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述非质子溶剂为环己烷、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和六甲基磷酰三胺中的至少一种。
5.如权利要求2所述的阿朴酯中间体的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述碱为碱金属氢化物、醇类的碱金属盐或烷基锂。
6.如权利要求5所述的阿朴酯中间体的制备方法，其特征在于，所述碱金属氢化物为氢化钠或氢化钾；所述醇类的碱金属盐为甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠和叔丁醇钾中的至少一种；所述烷基锂为丁基锂。
7.如权利要求2所述的阿朴酯中间体的制备方法，其特征在于，步骤1)中，滴加亚甲基二膦酸四乙酯时，反应体系的温度为10～25℃。
8.如权利要求2所述的阿朴酯中间体的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述惰性气体是氮气或氩气。
9.如权利要求2所述的阿朴酯中间体的制备方法，其特征在于，步骤2)中，滴加2-甲基-3-氧代丙酸乙酯时，反应体系的温度为20～35℃，滴加完毕反应体系的温度为25～35℃，反应总用时为0.5～2.0h。
10.如权利要求2所述的阿朴酯中间体的制备方法，其特征在于，还包括步骤3)：步骤2)反应完毕后，调节反应体系的pH为6-7，然后将反应体系转入分液漏斗中，静置分层，分出有机层，水层用醚类溶剂或非质子溶剂萃取至少2次，合并有机相用，接着用氯化钠水溶液洗涤，有机层用元明粉干燥，减压浓缩除去醚类溶剂或非质子溶剂，即得。
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| CN113527359A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-10-22 | 万华化学集团股份有限公司 | 一锅法制备阿朴酯中间体c5磷酸酯的方法 |
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| CN106008599A (zh) * | 2016-06-01 | 2016-10-12 | 肇庆巨元生化有限公司 | 一种碳十五磷酸二乙酯的制备方法 |
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