CN110078597A - 一种甘油1,3-二乙醚的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机合成领域,公开了一种甘油1,3‑二乙醚的制备方法,包括:1)以甘油、乙酸或乙酸酐为原料、三甲苯为溶剂,加入催化剂,回流反应至甘油反应完全,降至室温,过滤除去催化剂,得有机相;将有机相用碱液水洗至中性,得到中间体I的三甲苯溶液;2)向中间体I的三甲苯溶液中加入硼氢化钠或硼氢化钾,升温至40‑60℃,搅拌使反应液中产品含量不再变化,停止反应;降温至10℃以下;向反应液中加入氯化铵水溶液淬灭反应,分层,得有机相,真空精馏得目标产物。本发明采用了工业化常用的原料,原料价格较低,工艺安全可控,后处理简单,溶剂回收率高且产生三废少,同时产物收率较高,适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域,尤其涉及一种甘油1,3-二乙醚的制备方法。
背景技术
甘油1,3-二乙醚是一种医药中间体,在有机合成和药物合成领域中具有重要的应用价值。甘油1,3-二乙醚的合成方法较多。
WO2014/20477, 2014, A1中介绍了使用一定比例的甘油和乙醇混合物在180℃下,通入含有Amberlyst-36的固定气化床中反应,此方法对设备要求较高,且选择性较低,只有20%左右。
Doyle, Michael P.; Tedrow, Jason S. - [Journal of Organic Chemistry,1999, vol. 64, # 24, p. 8907 - 8915]等介绍了使用低温滴加1,3-二氯-2-丙醇到新鲜制备的乙醇钠溶液中进行反应,收率较高。但是该方法需要使用到金属钠,工艺安全性较低,且1,3-二氯-2-丙醇价格较高。本申请人经过多次实验验证,其实际收率为81%左右。Garca; Pires; Aldea; Lomba; Perales; Giner [Green Chemistry, 2015, vol. 17, #8, p. 4326 - 4333]介绍了使用环氧氯丙烷和新鲜制备的乙醇钠溶液反应来制备甘油1,3-二乙醚的方法,收率没有报道,本申请人经过实验验证,收率在65-70%之间。但是这个方法面临和前一工艺同样的问题,且环氧氯丙烷毒性较大,工艺安全性低。
因此,亟需开发出一种低成本、高安全性、高收率的甘油1,3-二乙醚的合成新路径。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种甘油1,3-二乙醚的制备方法,本发明采用了工业化常用的原料,原料价格较低,工艺安全可控,后处理简单,溶剂回收率高且产生三废少,同时产物收率较高,适合工业化生产。
本发明的具体技术方案为:一种甘油1,3-二乙醚的制备方法,包括以下步骤:
1)以甘油、乙酸或乙酸酐为原料、三甲苯为溶剂,加入固体催化剂Amberlyst-15,直接回流反应至甘油反应完全,降至室温,过滤除去催化剂,得有机相;将有机相用碱液水洗至中性,得到中间体I的三甲苯溶液。
2)向中间体I的三甲苯溶液中加入硼氢化钠或硼氢化钾,升温至40-60℃,搅拌使反应液中产品含量不再变化,停止反应;降温至10℃以下;向反应液中加入氯化铵水溶液淬灭反应,分层,得有机相,真空精馏得目标产物。
采用本发明上述反应路线,所得产物的收率以及纯度都较高,原因在于:1、反应第一步为酯化反应,其收率一般较高,且反应为热力学反应,温度高有利于形成1,3位酯化的酯。不会因为温度低导致只能形成单酯的现象出现。且由于位阻原因,不易形成1,2,3位均被酯化的现象。2、第二步为还原反应,反应温和,不易产生其他副产物。
此外,本发明选用三甲苯作为溶剂,原因在于其沸点较高,而反应为热力学反应,温度高对合成产物有利。反应温度低容易生成其他位置的酯化产物。本发明使用Amberlyst-15催化剂,其热稳定性较高,酸性强度较高,能够实现后处理的简单化和重复使用,有利于降低成本。
作为优选,步骤1)中,所述甘油与乙酸或乙酸酐的摩尔比为3:1-4:1。
作为优选,步骤1)中,所述三甲苯的质量为甘油质量的5-8倍。
作为优选,步骤1)中,所述固体催化剂Amberlyst-15的质量为甘油质量的0.05-0.1倍。
作为优选,步骤1)中,回流反应的温度为140-180℃。
作为优选,步骤1)中,所述碱液为8-12wt%的碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液、3-5wt%的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。
作为优选,步骤2)中,所述硼氢化钠或硼氢化钾的摩尔量为甘油摩尔量的2-4倍。
作为优选,步骤2)中,所述硼氢化钠或硼氢化钾为固体或其醇溶液;所述醇溶液的浓度以可溶解硼氢化钠或硼氢化钾为最少限。
作为优选,步骤2)中,所述氯化铵水溶液为饱和水溶液;所述氯化铵的摩尔量为硼氢化钠或硼氢化钾摩尔量的0.5-2倍;
作为优选,步骤2)中,真空精馏的真空度为1-5mmHg。
与现有技术对比,本发明的有益效果是:
1、本发明采用了工业化常用的原料,原料价格较低,工艺安全可控,后处理简单,溶剂回收率高且产生三废少。
2、本发明方法所得产物收率较高,产品总收率在81-88%之间。含量在98.2-99.5%之间,适合工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
总实施例
一种甘油1,3-二乙醚的制备方法,包括以下步骤:
1)以甘油、乙酸或乙酸酐为原料(甘油与乙酸或乙酸酐的摩尔比为3:1-4:1)、三甲苯为溶剂(质量为甘油质量的5-8倍),加入固体催化剂Amberlyst-15(质量为甘油质量的0.05-0.1倍),直接140-180℃回流反应至甘油反应完全,降至室温,过滤除去催化剂,得有机相;将有机相用碱液(8-12wt%的碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液、3-5wt%的氢氧化钠或氢氧化钾溶液)水洗至中性,得到中间体I的三甲苯溶液。
2)向中间体I的三甲苯溶液中加入硼氢化钠或硼氢化钾(摩尔量为甘油摩尔量的2-4倍,硼氢化钠或硼氢化钾为固体或其醇溶液;所述醇溶液的浓度以可溶解硼氢化钠或硼氢化钾为最少限),升温至40-60℃,搅拌使反应液中产品含量不再变化,停止反应;降温至10℃以下;向反应液中加入氯化铵饱和水溶液(为硼氢化钠或硼氢化钾摩尔量的0.5-2倍)淬灭反应,分层,得有机相,在1-5mmHg下真空精馏得目标产物。
实施例1
1)确保2000mL反应烧瓶干净干燥。反应烧瓶配备温度计(0-200℃)、机械搅拌、冷凝器,油浴锅。
2)向反应烧瓶内加入180g乙酸,700g的三甲苯和9g的Amberlyst-15,开启搅拌,加热至回流温度(约148℃)。向其中缓慢滴加甘油92.1g,同时及时排出体系中的水分。滴加完毕,保温反应直至甘油反应完全,降温至室温,过滤出固体催化剂。得有机相,向有机相中加入10%的碳酸氢钠溶液洗涤有机相至中性。
3)向有机相中加入硼氢化钠114g,升温至45℃。保温搅拌9h,反应完毕。降温至5℃,搅拌,向反应液中缓慢加入饱和氯化铵水溶液200g,搅拌至无固体存在。静置分层,得有机层。将有机层用4mmHg高真空精馏。得产品:127.4g,GC测得含量为98.2%,收率:86%。
实施例2
1)确保2000mL反应烧瓶干净干燥。反应烧瓶配备温度计(0-200℃)、机械搅拌、冷凝器,油浴锅。
2)向反应烧瓶内加入306g乙酸酐,700g的三甲苯和5g的Amberlyst-15,开启搅拌,加热至回流温度(约155℃)。向其中缓慢滴加甘油92.1g,滴加完毕,保温反应直至甘油反应完全。降温至室温,过滤出固体催化剂。得有机相,向有机相中加入10%的碳酸氢钠溶液洗涤有机相至中性。
3)向有机相中加入硼氢化钾210g,升温至55℃,保温搅拌11h,反应完毕。降温至10℃,搅拌,向反应液中缓慢加入饱和氯化铵水溶液500g,搅拌至无固体存在。静置分层,得有机层。将有机层用4mmHg高真空精馏。得产品:130.4g,GC测得含量为98.7%,收率:88%。
实施例3
1)确保2000L反应釜干净干燥。反应烧瓶配备温度计(0-200℃)、机械搅拌、冷凝器。
2)向反应烧瓶内加入180kg乙酸,500kg的三甲苯和8kg的Amberlyst-15,开启搅拌,加热至回流温度(约152℃)。向其中缓慢滴加甘油92.1kg,同时及时排出体系中的水分。滴加完毕,保温反应直至甘油反应完全,降温至室温,过滤出固体催化剂。得有机相,向有机相中加入10%的碳酸钠溶液洗涤有机相至中性。
3)向有机相中加入硼氢化钠(80kg)和甲醇(80kg)的混合物160kg,升温至60℃,保温搅拌11h,反应完毕。降温至5℃,搅拌,向反应液中缓慢加入饱和氯化铵水溶液160kg,搅拌至无固体存在,静置分层,得有机层。将有机层用4mmHg高真空精馏。得产品:123kg,GC测得含量为98.9%,收率:83%。
对比例1
向1000ml的烧瓶中加入375ml的无水乙醇,降温至0℃搅拌,分批次向其中加入新鲜切割的金属钠,共计30g,制备乙醇钠溶液。保持反应温度在0℃,向其中缓慢滴加1,3-二氯-2-丙醇64.4g,1个小时内滴加完毕,滴加完毕后升温至回流,保持90分钟。降温至室温,向物料中加入500ml的乙醚,物料中析出固体,过滤,用50ml乙醚洗涤滤饼,合并有机相,常压蒸馏,回收乙醚和乙醇。得到釜液90g,将釜液在13mmhg下精馏,得到产品60g,收率81%。
对比例2(溶剂、催化剂不同)
1)确保2000mL反应烧瓶干净干燥。反应烧瓶配备温度计(0-200℃)、机械搅拌、冷凝器,油浴锅。
2)向反应烧瓶内加入306g乙酸酐,700g的甲苯和5g的对甲苯磺酸,开启搅拌,加热至回流温度(约114℃)。向其中缓慢滴加甘油92.1g,滴加完毕,保温反应直至甘油反应完全。降温至室温,过滤出固体催化剂。得有机相,向有机相中加入10%的碳酸氢钠溶液洗涤有机相至中性。
3)向有机相中加入硼氢化钾210g,升温至55℃,保温搅拌11h,反应完毕。降温至10℃,搅拌,向反应液中缓慢加入饱和氯化铵水溶液500g,搅拌至无固体存在。静置分层,得有机层。将有机层用4mmHg高真空精馏。得产品:117.1g,GC测得含量为98.5%,收率:79%。
本发明中所用原料、设备,若无特别说明,均为本领域的常用原料、设备;本发明中所用方法,若无特别说明,均为本领域的常规方法。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换,均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种甘油1,3-二乙醚的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)以甘油、乙酸或乙酸酐为原料、三甲苯为溶剂,加入固体催化剂Amberlyst-15,直接回流反应至甘油反应完全,降至室温,过滤除去催化剂,得有机相;将有机相用碱液水洗至中性,得到中间体I的三甲苯溶液;
2)向中间体I的三甲苯溶液中加入硼氢化钠或硼氢化钾,升温至40-60℃,搅拌使反应液中产品含量不再变化,停止反应;降温至10℃以下;向反应液中加入氯化铵水溶液淬灭反应,分层,得有机相,真空精馏得目标产物。
2.如权利要求1所述的一种甘油1,3-二乙醚的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述甘油与乙酸或乙酸酐的摩尔比为3:1-4:1。
3.如权利要求1或2所述的一种甘油1,3-二乙醚的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述三甲苯的质量为甘油质量的5-8倍。
4.如权利要求1或2所述的一种甘油1,3-二乙醚的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述固体催化剂Amberlyst-15的质量为甘油质量的0.05-0.1倍。
5.如权利要求1或2所述的一种甘油1,3-二乙醚的制备方法,其特征在于,步骤1)中,回流反应的温度为140-180℃。
6.如权利要求1或2所述的一种甘油1,3-二乙醚的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述碱液为8-12wt%的碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液、3-5wt%的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。
7.如权利要求1所述的一种甘油1,3-二乙醚的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述硼氢化钠或硼氢化钾的摩尔量为甘油摩尔量的2-4倍。
8.如权利要求1或7所述的一种甘油1,3-二乙醚的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述硼氢化钠或硼氢化钾为固体或其醇溶液;所述醇溶液的浓度以可溶解硼氢化钠或硼氢化钾为最少限。
9.如权利要求1或7所述的一种甘油1,3-二乙醚的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述氯化铵水溶液为饱和水溶液;所述氯化铵的摩尔量为硼氢化钠或硼氢化钾摩尔量的0.5-2倍。
10.如权利要求1所述的一种甘油1,3-二乙醚的制备方法,其特征在于,步骤2)中,真空精馏的真空度为1-5mmHg。
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