CN111018811A - 一种制备α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯的方法 - Google Patents
一种制备α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及有机合成领域，公开了一种制备α‑氯代‑α‑乙酰基‑γ‑丁内酯的方法，包括：(1)在溶剂存在下，将α‑乙酰基‑γ‑丁内酯与选自NaOH、KOH、K2CO3和Na2CO3中的至少一种无机碱性物质进行成盐反应至产生沉淀，然后将所述沉淀进行溶清，得到第一溶液；(2)将所述第一溶液与氯气进行接触反应，得到第二溶液；(3)将所述第二溶液进行分层以得到所述α‑氯代‑α‑乙酰基‑γ‑丁内酯。本发明操作简单，绿色环保，反应条件温和，具有重要的现实意义。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种制备α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯的方法。
背景技术
α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯是化学合成维生素B1(VB1)的主要中间体之一，其纯度的高低直接影响着VB1的品质。
目前，市售α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯产品中因含有少量的多氯化物而明显影响其产品稳定性，不易保存。
因此，提供一种高纯度、稳定性好的α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯标准对照品，对于研究开发高品质的VB1产品具有积极的指导意义。
传统合成α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯工艺路线中，原料α-乙酰基-γ-丁内酯在低温条件下与磺酰氯等氯代试剂发生反应生成α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯，该工艺会产生大量有毒有害的二氧化硫、盐酸等废气，目标产物中含有较多的多氯化物，产品纯度一般在88％～92％。
随着研发人员的不断努力，科学技术的进步，α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯制备工艺有了很大的改进。目前，国内VB1主要生产厂家自制α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯中间体产品工艺主要为：将α-乙酰基-γ-丁内酯与碳酸氢钠水溶液混合后，低温下通入氯气，反应结束后停止通氯气，反应液静置分层，分出下层即为α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯。产品纯度一般在93～96％，产品收率约在90％。
CN106588832A中报道了将α-乙酰基-γ-丁内酯降至低温后直接通入氯气，反应结束停止通氯气后，用碳酸氢钠水溶液洗涤反应液，静置分层，下层有机层即为α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯产品，纯度达98％。
但是，无论是传统工艺还是目前制备α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯产品的主流工艺，不是存在产生大量有毒有害的二氧化硫、盐酸等废气问题，对人体、环境的危害大，就是所得目标产物纯度低，进一步制约着VB1产业的发展。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术制备α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯的方法中存在的纯度不高操作复杂的缺陷提供一种新的能够高纯度地制备α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯的方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种制备α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯的方法，该方法包括：
(1)在溶剂存在下，将α-乙酰基-γ-丁内酯与选自NaOH、KOH、K2CO3和Na2CO3中的至少一种无机碱性物质进行成盐反应至产生沉淀，然后将所述沉淀进行溶清，得到第一溶液；
(2)将所述第一溶液与氯气进行接触反应，得到第二溶液；
(3)将所述第二溶液进行分层以得到所述α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯。
随着国家进一步加大的环保力度及企业安全生产意识的提高，消费者对VB1产品的个性化品质需求越来越高。针对现有制备技术中存在的不足，本发明提供一种简便地制备α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯的方法，以α-乙酰基-γ-丁内酯、碱性物质及氯气为原料，经化学合成的方法，能够显著提高α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯产品的纯度，得到纯度大于99％的α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯标准品；并且，本发明的方法获得的产品收率较现行的主要制备方法也略有提高。
另外，本发明操作简单，绿色环保，反应条件温和，具有重要的现实意义。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
如前所述，本发明提供了一种制备α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯的方法，该方法包括：
(1)在溶剂存在下，将α-乙酰基-γ-丁内酯与选自NaOH、KOH、K2CO3和Na2CO3中的至少一种无机碱性物质进行成盐反应至产生沉淀，然后将所述沉淀进行溶清，得到第一溶液；
(2)将所述第一溶液与氯气进行接触反应，得到第二溶液；
(3)将所述第二溶液进行分层以得到所述α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯。
特别优选情况下，在步骤(1)中，所述无机碱性物质为NaOH。
优选地，在步骤(1)中，所述溶剂的用量使得所述成盐反应发生前的无机碱性物质的起始浓度为5-25重量％。本发明的发明人发现，控制所述溶剂的用量使得所述成盐反应发生前的无机碱性物质的起始浓度为5-25重量％时，能够明显提高获得的α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯的纯度。
优选情况下，在步骤(1)中，所述α-乙酰基-γ-丁内酯与所述无机碱性物质的用量摩尔比为1：(1-1.1)。
优选地，在步骤(1)中，所述成盐反应的起始温度为5-25℃。
优选情况下，在步骤(1)中，所述溶清通过将所述沉淀与水接触以实现。
特别优选情况下，在步骤(1)中，所述溶清使得所得所述第一溶液的浓度为10-30重量％。
优选地，在步骤(2)中，与所述氯气进行所述接触反应之前，所述第一溶液的温度为10℃以下。
优选情况下，在步骤(2)中，所述接触反应过程中的温度为5-15℃。
优选情况下，在步骤(2)中，所述接触反应进行至使得体系呈乳白色。
更优选地，在步骤(2)中，所述接触反应进行至使得体系的pH值为4-6，优选为5-5.5。
根据一种特别优选的具体实施方式，本发明所述制备α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯的方法包括：
(1)在溶剂存在下，将α-乙酰基-γ-丁内酯与选自NaOH、KOH、K2CO3和Na2CO3中的至少一种无机碱性物质进行成盐反应至产生沉淀，然后将所述沉淀与水接触以进行溶清，得到第一溶液，所述溶剂的用量使得所述成盐反应发生前的无机碱性物质的起始浓度为5-25重量％，所述溶清使得所得所述第一溶液的浓度为10-30重量％；
(2)将所述第一溶液与氯气进行接触反应，得到第二溶液，与所述氯气进行所述接触反应之前，所述第一溶液的温度为10℃以下，所述接触反应过程中的温度控制为5-15℃，所述接触反应进行至使得体系呈乳白色，以及体系的pH值为4-6，停止通入氯气以结束所述接触反应；
(3)将所述第二溶液进行分层以得到所述α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯。
需要说明的是，本发明的前述方法的中，可以包括本领域内常规的后处理操作，例如水洗、过滤、干燥、重结晶等，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
本发明提供的前述方法还具有如下具体的优点：
本发明与现行生产制备方法相比，操作条件简单温和，主反应由固液两相变成溶液均相反应，反应更充分，既减少了副反应，又提高了收率。
本发明的制备方法能显著提高α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯产品的纯度，产品收率也略有提高，为进一步制备高品质的VB1打下坚实的基础。
以下将通过实例对本发明进行详细描述。以下实例中，在没有特别说明的情况下，使用的各种原料均为市售品。
实施例1
取273g的15重量％的NaOH水溶液搅拌降温到10℃以下，开始缓慢滴加128g的α-乙酰-γ-丁内酯，冰水冷却，反应放热明显，控制内温在8-12℃，反应后期析出大量固体钠盐，滴加α-乙酰-γ-丁内酯结束后，搅拌保温30min，再加入350g的水将沉淀溶清，将体系降温至8℃后缓慢通入氯气，控制反应液温度在8-12℃，当反应液最终呈乳白色，溶液pH＝5.2时，结束通氯，氮气置换，真空抽气10min，静置分层，下层有机相即为α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯，气相含量99.6％，摩尔收率97.1％。
实施例2
取663g的8重量％的Na2CO3水溶液搅拌降温到20℃以下，开始缓慢滴加128g的α-乙酰-γ-丁内酯，控制内温在18-22℃，反应后期析出部分固体，滴加α-乙酰-γ-丁内酯滴加结束后，搅拌保温30min，再加入200g的水将沉淀溶清，将体系降温至10℃后缓慢通入氯气，控制反应液温度在10-12℃，当反应液最终呈乳白色，溶液pH＝5.8，结束通氯气，氮气置换，真空抽气10min，静置分层，下层有机相即为α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯，气相含量99.2％，摩尔收率96.8％。
实施例3
取347.5g的20重量％的K2CO3水溶液搅拌降温到10℃以下，开始缓慢滴加128g的α-乙酰-γ-丁内酯，冰水冷却，控制内温在8-12℃，析出大量固体，滴加α-乙酰-γ-丁内酯结束后，搅拌保温30min，过滤得固体钾盐，用580g水将固体钾盐溶清，将体系降温至8℃后缓慢通入氯气，控制反应液温度在8-12℃，当反应液最终呈乳白色，溶液pH＝5.5时，结束通氯，氮气置换，真空抽气10min，静置分层，下层有机相即为α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯，气相含量99.4％，摩尔收率96.4％。
实施例4
本实施例采用与实施例1相似的方法进行，所不同的是，本实施例中使用的NaOH水溶液的浓度为3重量％，用量为1365g，其余均与实施例1中相同。
结果：得到α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯，气相含量99.7％，摩尔收率92.3％。
实施例5
本实施例采用与实施例1相似的方法进行，所不同的是，本实施例中使用的NaOH水溶液的浓度为30重量％，用量为136.5g，其余均与实施例1中相同。
结果：得到α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯，气相含量98.6％，摩尔收率96.5％。
对比例1
将300g纯化水、90g碳酸氢钠及128g的α-乙酰-γ-丁内酯混合均匀，搅拌降温到10℃以下，缓慢通入氯气，控制反应液温度在10-12℃，反应溶液pH＝5.3时结束通氯气，氮气置换，真空抽气10min，静置分层，下层透明物料即为α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯，气相含量95.9％，摩尔收率96.3％。
对比例2
将128g的α-乙酰基-γ-丁内酯降温至-10℃以下，通入氯气并保持氯气饱和的状态反应5h，控制反应液温度在10-12℃，停止通氯气后用氮气置换，真空抽气10min，再用10重量％碳酸氢钠水溶液清洗，静置分层，下层透明物料即为α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯，气相含量97.8％，摩尔收率95.8％。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种制备α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯的方法，其特征在于，该方法包括：
(1)在溶剂存在下，将α-乙酰基-γ-丁内酯与选自NaOH、KOH、K2CO3和Na2CO3中的至少一种无机碱性物质进行成盐反应至产生沉淀，然后将所述沉淀进行溶清，得到第一溶液；
(2)将所述第一溶液与氯气进行接触反应，得到第二溶液；
(3)将所述第二溶液进行分层以得到所述α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述无机碱性物质为NaOH。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述溶剂的用量使得所述成盐反应发生前的无机碱性物质的起始浓度为5-25重量％。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述α-乙酰基-γ-丁内酯与所述无机碱性物质的用量摩尔比为1：(1-1.1)；
优选地，在步骤(1)中，所述成盐反应的起始温度为5-25℃。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述溶清通过将所述沉淀与水接触以实现。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述溶清使得所得所述第一溶液的浓度为10-30重量％。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，与所述氯气进行所述接触反应之前，所述第一溶液的温度为10℃以下。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述接触反应过程中的温度为5-15℃。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述接触反应进行至使得体系呈乳白色。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述接触反应进行至使得体系的pH值为4-6。
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