CN110128470B - 一种制备甲酰亚甲基三苯基膦的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备甲酰亚甲基三苯基膦(又叫甲酰甲撑基三苯基膦，CAS：2136‑75‑6)的方法，本方法将氯乙醛水溶液直接滴加到三苯基膦的酯溶液中，通过酯与水的共沸带出氯乙醛中的部分水，其余水通过酯的水解消耗掉。所得季鏻盐常规方法溶于水，再滴入到碱的水溶液中，沉淀经过滤，直按得到甲酰亚甲基三苯基膦。本方法不使用昂贵试剂，直接使用氯乙醛水溶液，反应条件温和、操作简便、收率高、三废少，易于实现工业化。
Description
技术领域：本发明属于有机合成技术领域，具体涉及制备甲酰亚甲基三苯基膦的方法。
背景技术：甲酰亚甲基三苯基膦又叫甲酰甲撑基三苯基膦(CAS：2136-75-6)，是一种构建α,β-不饱和醛的Wittig试剂。该Wittig试剂由于含有甲酰基，相对比较稳定，反应活性较低，可以选择性的和底物分子中的醛羰基发生Wittig反应。目前甲酰亚甲基三苯基膦的制备方法主要有三种：(1)甲基三苯基溴化膦在强碱作用下生成亚甲基三苯基膦(Ph3P＝CH2)，然后与甲酸乙酯或其他甲酰化试剂如甲酰基咪唑在苯中反应制得甲酰亚甲基三苯基膦；(2)三苯基膦与溴乙醛进行亲核取代反应生成相应的溴化季鏻盐，然后在碳酸钠作用下脱除溴化氢得到甲酰亚甲基三苯基膦；(3)三苯基膦与氯乙醛在氯仿中进行亲核取代反应生成相应的氯化季鏻盐(Ph3P+CH2CHO Cl-)，然后在氢氧化钠、三乙胺或氢氧化钾作用下脱除氯化氢得到甲酰亚甲基三苯基膦。
上述第1种方法涉及到较昂贵的试剂如丁基锂、甲酰基咪唑等，而且中间体亚甲基三苯基膦很活泼，对水汽很敏感。第2种方法涉及到了较昂贵的溴乙醛。故上述两种方法均不适合工业化生产。相对而言，第3种方法因氯乙醛水溶液相对廉价易得而最为经济实用。第3种方法相关的文献中都是采用氯仿做溶剂，先加入氯乙醛共沸脱水，然后加入三苯基膦进行反应。而氯乙醛方法的核心关键问题是能否有效彻底脱除氯乙醛中的水。因为氯乙醛容易与水加成生成水和氯乙醛，水合氯乙醛反应活性低，且溶在水相中，难溶于氯仿相；而亲核试剂三苯基膦却溶在氯仿相中，很难进入水相。因此，只有先彻底把水除去，才能加入三苯基膦进行反应。此外，第3种方法还有如下缺点：1、氯仿是易制毒化学品，使用不方便。2、在共沸脱水过程中，由于长期加热会导致部分氯乙醛发生缩合反应生成4-氯巴豆醛等副产物，最终导致加入三苯基膦后发生亲核取代反应生成季鏻盐(Ph3P+CH2CHO Cl-)的收率低、纯度差。
发明内容：基于以上问题，我们选用与水合氯乙醛以及三苯基膦均相容的酯为溶剂，先加入三苯基膦使其溶解，然后滴加氯乙醛水溶液，一边共沸脱水一边进行反应。此外，酯既作为溶剂和脱水的共沸剂，又逐渐与氯乙醛中的水发生水解反应而起到彻底除水作用。由于采取后滴加氯乙醛的方式，使得氯乙醛之间的缩合副反应受到抑制，反应结束后，将所得季鏻盐过滤出来。本发明所提出的方法，原料便宜易得、反应操作简单、收率高、副产物少。所得季鏻盐采用常规方法，溶于60℃左右的温水，过滤后滴加到NaOH水溶液中，即可得到甲酰甲撑基三苯基膦。
本专利方法涉及到的反应有：
主反应式如下：
氯乙醛水解与缩合等副反应：
ClCH2CHO+H20→HOCH2CHO+HCl
乙酸乙酯水解消耗一分子水的反应：
具体实施例：
实施例1
(1)在一个带有机械搅拌、温度计、分水器、滴液漏斗的500mL四口瓶中加入100mL乙酸乙酯，三苯基膦(26.2g，0.10mol)，搅拌下加热至回流。
(2)取浓度为63％的氯乙醛水溶液(12.5g，0.10mol)，加40mL乙酸乙酯稀释，缓慢滴入到上述回流体系中，边滴边分水，滴加过程中有白色固体析出，约3h滴毕，继续回流反应4h，停止加热，共分出水2.8g。
(3)降至室温，用布氏漏斗减压抽滤，滤饼用10mL乙酸乙酯淋洗，60℃下烘干，得白色季鏻盐固体32.4g，收率95.3％。
(4)上述季鏻盐32.4g加到76g蒸馏水中，加热至60℃，用布氏漏斗减压抽滤除去少许不溶物，控温于20-30℃下将滤液滴入到配好的碱液(4.4gNaOH溶于100mL水)中，边滴边测pH值，保证碱性条件(pH>9)，约1h滴毕，继续搅拌0.5h。
(5)抽滤，滤饼水洗至中性，60℃下烘干，得土黄色产品26.1g，收率90.1％，mp：186-188℃。
实施例2
(1)在一个带有机械搅拌、温度计、分水器、滴液漏斗的500mL四口瓶中加入120mL乙酸异丙酯，26.2g三苯基膦，搅拌下加热至回流。
(2)取浓度为40％的氯乙醛水溶液(20.6g，0.105mol)，缓慢滴入到上述回流体系中，边滴边分水，滴加过程中有白色固体析出，约3h滴毕，继续回流反应4h，停止加热，共分出水10.2g。
(3)降至室温，用布氏漏斗减压抽滤，滤饼用10mL乙酸异丙酯淋洗，60℃下烘干，得白色季鏻盐固体32.8g，收率96.5％。
(4)将上述季鏻盐32.8g加入到78g蒸馏水中，加热至60℃，用布氏漏斗减压抽滤除去少许不溶物，控温于20-30℃下将滤液滴入到配好的碱液(4.4g NaOH溶于100mL水)中，边滴边测pH值，保证碱性条件(pH>9)，约1h滴毕，继续搅拌0.5h。
(5)抽滤，滤饼水洗至中性，60℃下烘干，得土黄色产品26.6g，收率90.8％，mp：186-188℃。
实施例3
(1)向装有机械搅拌、温度计、分水器、滴液漏斗的1000mL四口瓶中加入240mL乙酸丁酯，三苯基膦(52.4g，0.2mol)，水泵减压到系统真空度0.085MPa，加热至回流。
(2)取浓度为50％的氯乙醛水溶液(32.0g，0.204mol)，缓慢滴加到上述回流体系中，边滴边分水，滴加氯乙醛一半时有类白色季鏻盐固体生成，2h滴毕，继续回流反应6h，停止加热，共分出水12.8g。
(3)降至室温，用布氏漏斗减压抽滤，滤饼用10mL乙酸丁酯淋洗，60℃下烘干，得白色季鏻盐固体64.9g，收率95.5％。
(4)在500mL圆底烧瓶中加入150g蒸馏水，加热控温不超过60℃，加入上述季鏻盐64.9g，使之尽快溶解完全，用布氏漏斗减压抽滤除去少许不溶物，控制温度不超过30℃下将滤液滴加到配好的碱液(8.7g NaOH溶于200mL水)中。边滴边测pH值，保证碱性条件(pH>9)，约2h滴毕，然后继续室温搅拌1h。(5)抽滤，滤饼水洗至中性，60℃下烘干，得黄色产品58.4g，收率96.0％。熔点186-188℃。
实施例4
(1)向300L夹套反应釜A中加入200kg乙酸乙酯，三苯基膦(50Kg，190.6mol)，加热至回流。
(2)在50L高位槽中加入50％的氯乙醛水溶液(30.2Kg，192.4mol)，缓慢滴加到反应釜A中，一边滴加一边共沸脱水，滴加氯乙醛一半时有类白色季鏻盐固体生成并有水分出，2h滴毕，继续回流分水10h后停止反应，出水10.5Kg。
(3)降温至25℃，离心机甩干过滤，然后在60℃烘干得到季鏻盐61.1Kg，收率94.3％。
(4)在300L搪瓷反应釜A中加入150Kg蒸馏水，加热控温不超过60℃,加入上述61.1Kg季鏻盐，使之尽快溶解完全。然后吸到200L聚丙烯高位槽中，经过滤棒过滤后，控制温度不超过30℃，将滤液滴加到盛有配好的碱液(7.5Kg NaOH溶于150Kg水)的另一500L搪瓷反应釜B中。滴加过程有土黄色固体产品生成，边滴边测pH值，保证碱性条件(pH>9)，约2h滴毕，然后继续室温搅拌1h。
(5)离心机甩干过滤，滤饼水洗至中性，60℃下烘干，得黄色产品52.3Kg，收率95.6％。熔点186-188℃，液相纯度98.8％。以上两步总收率90.1％。
对比实施例
(1)在一个带有机械搅拌、温度计、分水器、滴液漏斗的500mL四口瓶中加入100mL氯仿，加入63％的氯乙醛水溶液(12.5g，0.10mol)，加热回流分水12小时，至无水分出，体系呈褐色。
(2)加入三苯基膦(26.2g，0.10mol)，继续回流反应6h，点板监测反应进度，三苯基膦反应完全后停止加热。
(3)降至室温，加入100mL水，分液，上层水相为季鏻盐水溶液。
(4)抽滤，除去季鏻盐水溶液中的不溶性杂质，控温于20-30℃下将滤液滴入到配好的碱液(4.4gNaOH溶于100mL水)中，有灰黄色固体析出，边滴边测pH值，保证碱性条件(pH>9)，约1h滴毕，继续搅拌0.5h。
(5)抽滤，滤饼水洗至中性，60℃下烘干，得灰黄色产品18.4g，收率60.5％，mp：182-188℃。
通过上述实施例和对比实施例的对比，可知本发明提供的方法操作简单，反应时间短，便于放大，产品纯度好，色泽好，收率高，明显优于对比例。
Claims (5)
1.一种制备甲酰亚甲基三苯基膦的方法，包括如下步骤：将三苯基膦溶于酯类溶剂，加热使酯回流，滴入氯乙醛水溶液，回流分水，通过酯与水的共沸带出氯乙醛中部分的水，其余水通过酯的水解消耗掉，冷却到室温，过滤分离所得季鏻盐固体Ph3P+CH2CHO Cl-，所得季鏻盐溶于60℃温水，过滤后滴加到NaOH水溶液中，即得到甲酰亚甲基三苯基膦，反应所用的酯类溶剂为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸丙酯、乙酸正丁酯、乙酸仲丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸异丙酯、丙酸丙酯或它们之中两种或多种混合物，反应的适当温度范围为40-100℃，三苯基膦与氯乙醛的物质的量的比为1:0.8-1.5。
2.根据权利要求1所述的制备方法，所述酯类溶剂为乙酸乙酯和乙酸异丙酯。
3.根据权利要求1所述的制备方法，所用氯乙醛水溶液浓度在30％-90％之间。
4.根据权利要求1所述的制备方法，反应温度为70-90℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，三苯基膦与氯乙醛的物质的量的比为1:0.97-1.05。
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