CN111138269A - 一种制备2-丁酮酸钠盐的工艺方法 - Google Patents

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    • C07C67/343Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton by increase in the number of carbon atoms

Abstract

本发明公开了一种制备2‑丁酮酸钠盐的工艺方法,包括以下步骤:S1:以甲基丙二酸二乙酯或甲基丙二酸二甲酯为原料,与草酸二乙酯或草酸二甲酯在适量碱性化合物催化下反应得到1‑羰基丙烷‑1,2,2‑三羧酸酯中间体;S2:将所述S1中得到的1‑羰基丙烷‑1,2,2‑三羧酸酯中间体与水在适量酸性化合物催化下反应得到2‑丁酮酸;S3:将步骤S2中得到的2‑丁酮酸与碱性化合物反应得到2‑丁酮酸钠盐。其路线设计合理,安全可靠,成本较低,能够量化生产。

Description

一种制备2-丁酮酸钠盐的工艺方法
技术领域
本发明涉及了诊断试剂—2-丁酮酸钠盐的制备领域,具体的是一种制备2-丁酮酸钠盐的工艺方法。
背景技术
2-丁酮酸钠盐是一种重要的诊断试剂,是用于检测α-羟丁酸脱氢酶的底物,也可用于合成抗病毒剂6-氮杂嘧啶-2′-脱氧-4′-硫代核苷。2-丁酮酸钠盐所配置的试剂盒对α-羟丁酸脱氢酶的检测结果,在临床上被用作肝硬化、白血病等多种疾病的诊断依据。
2-丁酮酸钠盐目前已经报道的合成路线已经有多条,但其中能进行十克级放大只有一条,就是专利CN103073411A所报道的如下合成路线:
Figure BDA0002333385820000011
该路线采用的是草酸二甲酯作为起始原料,与乙基溴化镁格氏试剂在零下78度反应制得丁酮酸甲酯,再经酸性水解和碱化成盐得到2-丁酮酸钠盐。
但是该方法也存在两个比较严重的问题,第一是反应条件非常苛刻,必须零下78度,第二是格氏试剂价格比较昂贵,并且反应活性非常高,危险性比较大。这两个问题也使得该产品进行进一步的公斤级和十公斤放大会比较困难。
为了解决2-丁酮酸钠盐现有工艺路线反应条件苛刻,合成成本较高,反应危险性大的问题,寻找一种路线设计合理,成本可控,安全可靠的2-丁酮酸钠盐合成方法具有非常重要的意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术 描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一 些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些 附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1的核磁谱图;
图2是本发明实施例2的核磁谱图。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷,本发明实施例提供了一种制备2-丁酮酸钠盐的工艺方法,其路线设计合理,安全可靠,成本较低,能够量化生产。
为实现上述目的,本申请实施例公开了一种制备2-丁酮酸钠盐的工艺方法,包括:
S1:以甲基丙二酸二乙酯或甲基丙二酸二甲酯为原料,与草酸二乙酯或草酸二甲酯在适量碱性化合物催化下反应得到1-羰基丙烷-1,2,2-三羧酸酯中间体;
S2:将所述S1中得到的1-羰基丙烷-1,2,2-三羧酸酯中间体与水在适量酸性化合物催化下反应得到2-丁酮酸;
S3:将步骤S2中得到的2-丁酮酸与碱性化合物反应得到2-丁酮酸钠盐。
优选的,所述S1中的碱性化合物为以下物质中的一种或多种:甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钾、钠氢、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、正丁基锂。
优选的,所述S1中甲基丙二酸二乙酯或甲基丙二酸二甲酯与草酸二乙酯或草酸二甲酯在碱性化合物的催化下的反应在有机溶剂中进行,所述有机溶剂为以下物质中的一种或者多种:甲醇、乙醇、乙腈、甲苯、二甲苯、乙醚、叔丁基甲醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二氧六环、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、DMF、DMSO。
优选的,所述S1中草酸二乙酯或草酸二甲酯的用量为0.5-5当量;所述碱性化合物的用量为0.01-10当量;所述S1反应的温度为-20~200℃。
优选的,所述S2中的酸性化合物为以下物质中的一种或多种:盐酸、硫酸、磷酸、盐酸甲醇溶液、三氟乙酸、三氟甲磺酸、甲磺酸。
优选的,所述S2中1-羰基丙烷-1,2,2-三羧酸酯中间体与水的反应在溶剂中进行,所述溶剂是以下物质中的一种或者多种:水、二氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、2-丁酮、NMP。
优选的,所述S2中的酸性化合物的用量为0.1-10当量;所述S2的反应温度为-20~200℃。
优选的,所述S3中的碱性化合物为以下物质中的一种或多种:氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、乙醇钠、甲醇钠。
优选的,所述S3中2-丁酮酸与碱性化合物的反应在溶剂中进行,所述溶剂是以下物质中的一种或者多种:水、二氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、2-丁酮、NMP。
优选的,所述S3中的碱性化合物的用量为0.1-10当量;所述S3反应的温度为-20~200℃。
本发明的有益效果如下:
1、本发明所采用的制备原料甲基丙二酸二乙酯或甲基丙二酸二甲酯、草酸二乙酯或草酸二甲酯均便宜易得,毒性较低,避免了使用格氏试剂等危险昂贵试剂;
2、合成工艺简单,反应条件温和,不需要使用零下78度等极端低温反应条件;反应收率高,产品纯度高,大大降低了生产成本,能充分满足产品大规模工业化生产的需求。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,作详细说明如下。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为达到上述目的,本发明提供一种制备2-丁酮酸钠盐的工艺方法,包括以下步骤:
S1:以甲基丙二酸二乙酯或甲基丙二酸二甲酯为原料,与草酸二乙酯或草酸二甲酯在适量碱性化合物催化下反应得到1-羰基丙烷-1,2,2-三羧酸酯中间体;
S2:将所述S1中得到的1-羰基丙烷-1,2,2-三羧酸酯中间体与水在适量酸性化合物催化下反应得到2-丁酮酸;
S3:将步骤S2中得到的2-丁酮酸与碱性化合物反应得到2-丁酮酸钠盐。
进一步的,所述S1中的碱性化合物为以下物质中的一种或多种:甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钾、钠氢、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、正丁基锂。
进一步的,所述S1中甲基丙二酸二乙酯或甲基丙二酸二甲酯与草酸二乙酯或草酸二甲酯在碱性化合物的催化下的反应在有机溶剂中进行,所述有机溶剂为以下物质中的一种或者多种:甲醇、乙醇、乙腈、甲苯、二甲苯、乙醚、叔丁基甲醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二氧六环、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、DMF、DMSO。
进一步的,所述S1中草酸二乙酯或草酸二甲酯的用量为0.5-5当量;所述碱性化合物的用量为0.01-10当量;所述S1反应的温度为-20~200℃。
进一步的,所述S2中的酸性化合物为以下物质中的一种或多种:盐酸、硫酸、磷酸、盐酸甲醇溶液、三氟乙酸、三氟甲磺酸、甲磺酸。
进一步的,所述S2中1-羰基丙烷-1,2,2-三羧酸酯中间体与水的反应在溶剂中进行,所述溶剂是以下物质中的一种或者多种:水、二氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、2-丁酮、NMP。
进一步的,所述S2中的酸性化合物的用量为0.1-10当量;所述S2的反应温度为-20~ 200℃。
进一步的,所述S3中的碱性化合物为以下物质中的一种或多种:氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、乙醇钠、甲醇钠。
进一步的,所述S3中2-丁酮酸与碱性化合物的反应在溶剂中进行,所述溶剂是以下物质中的一种或者多种:水、二氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、2-丁酮、NMP。
进一步的,所述S3中的碱性化合物的用量为0.1-10当量;所述S3反应的温度为-20~ 200℃。
实施例1
Figure BDA0002333385820000041
S1:1-羰基丙烷-1,2,2-三羧酸三乙酯中间体的制备
Figure BDA0002333385820000042
室温搅拌下,向50L玻璃反应釜中依次加入25L叔丁基甲醚、8.7Kg甲基丙二酸二乙酯和7.5Kg草酸二乙酯,搅匀。
进一步的,再向其中分批次加入0.4Kg乙醇钠,加完后,反应液室温搅拌6小时,GC(气相测谱法)确认反应完全。
进一步的,向反应液中滴加氯化氢乙醇溶液,将反应液pH调至7。
进一步的,反应液先常压蒸馏回收溶剂,然后减压蒸馏收集到11.8Kg黄色液体状1-羰基丙烷-1,2,2-三羧酸三乙酯中间体,收率86%。
S2:2-丁酮酸的制备
Figure BDA0002333385820000043
在室温搅拌下,向加装有氢氧化钠碱性吸收装置的50L玻璃反应釜中依次加入11.8Kg 黄色液体状1-羰基丙烷-1,2,2-三羧酸三乙酯中间体和5Kg水,搅匀。
进一步的,向反应液中快速滴加15kg的盐酸,约1h滴加完成。滴完后,反应液升温至60度进行反应,反应过程中有大量气泡生成。保温反应6h后,GC监控反应完全,反应结束。
进一步的,反应液分液,收集上层有机相,下层水相用乙酸乙酯萃取,合并有机相,用无水硫酸钠进行干燥。有机相减压蒸馏收集到4.1Kg 2-丁酮酸,收率95%。
S3:2-丁酮酸钠盐的制备
Figure BDA0002333385820000051
室温搅拌下,向50L玻璃反应釜中依次加入30L甲醇和4.1Kg 2-丁酮酸,搅匀得到反应液。
进一步的,再向反应液中分批加入1.6Kg氢氧化钠,搅匀。加完后室温搅拌反应1小时,反应完成。
进一步的,对反应液减压抽滤,收集滤液。
进一步的,将滤液旋干,得到白色固体粗品。该粗品用二氯甲烷打浆洗涤,真空烘干得到4.6Kg白色固体粉末状2-丁酮酸钠盐纯品,收率92%。
产品滴定纯度:98.54%。
产品熔点:202-206℃。
核磁数据:1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ2.49(m,2H),0.90(t,3H)。
核磁谱图请参考图1.
本实施例所采用的制备原料甲基丙二酸二乙酯、草酸二乙酯均便宜易得,毒性较低,避免了使用格氏试剂等危险昂贵试剂;合成工艺简单,反应条件温和,不需要使用零下78度等极端低温反应条件;反应收率高,产品纯度高,大大降低了生产成本,能充分满足产品大规模工业化生产的需求。
实施例2
Figure BDA0002333385820000061
S1:1-羰基丙烷-1,2,2-三羧酸三甲酯中间体的制备
Figure BDA0002333385820000062
室温搅拌下,向50L玻璃反应釜中依次加入25L四氢呋喃、4.4Kg甲基丙二酸二甲酯和7.1Kg草酸二甲酯,搅匀。
进一步的,再向其中分批次加入0.3Kg甲醇钠,加完后,反应液加热至50℃,保温搅拌5小时,GC(气相测谱法)确认反应完全。
进一步的,向反应液中滴加氯化氢甲醇溶液,将反应液pH调至7。
进一步的,反应液先常压蒸馏回收溶剂,然后减压蒸馏回收过量的草酸二甲酯,再减压蒸馏收集到6.4Kg黄色液体状1-羰基丙烷-1,2,2-三羧酸三甲酯中间体,收率92%。
S2:2-丁酮酸的制备
Figure BDA0002333385820000063
在室温搅拌下,向加装有氢氧化钠碱性吸收装置的50L玻璃反应釜中依次加入6.4Kg黄色液体状1-羰基丙烷-1,2,2-三羧酸三甲酯中间体,10Kg水和15Kg甲苯,搅匀。
进一步的,向反应液中快速滴加5kg甲磺酸,约1h滴加完成。滴完后,反应液升温至90 度进行反应,反应过程中有大量气泡生成。保温反应6h后,GC监控反应完全,反应结束。进一步的,反应液分液,收集上层有机相,下层水相用甲苯萃取,合并有机相,用无水硫酸镁进行干燥。有机相减压蒸馏收集到2.6Kg 2-丁酮酸,收率92%。
S3:2-丁酮酸钠盐的制备
Figure BDA0002333385820000064
室温搅拌下,向50L玻璃反应釜中依次加入20L乙醇和2.6Kg 2-丁酮酸,搅匀得到反应液。
进一步的,再向反应液中分批加入2.4Kg碳酸氢钠,搅匀,有大量气泡生成。加完后室温搅拌反应3小时,反应液中基本无气泡生成,反应完成。
进一步的,对反应液减压抽滤,收集滤液。
进一步的,将滤液旋干,得到白色固体粗品。该粗品用二氯甲烷打浆洗涤,真空烘干得到3Kg白色固体粉末状2-丁酮酸钠盐纯品,收率95%。
产品滴定纯度:99.1%。
产品熔点:203-206℃。
核磁数据:1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ2.49(m,2H),0.90(t,3H)。
核磁谱图请参考图2。
本实施例所采用的制备原料甲基丙二酸二甲酯、草酸二甲酯均便宜易得,毒性较低,避免了使用格氏试剂等危险昂贵试剂;合成工艺简单,反应条件温和,不需要使用零下78度等极端低温反应条件;反应收率高,产品纯度高,大大降低了生产成本,能充分满足产品大规模工业化生产的需求。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种制备2-丁酮酸钠盐的工艺方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:以甲基丙二酸二乙酯或甲基丙二酸二甲酯为原料,与草酸二乙酯或草酸二甲酯在适量碱性化合物催化下反应得到1-羰基丙烷-1,2,2-三羧酸酯中间体;
S2:将所述S1中得到的1-羰基丙烷-1,2,2-三羧酸酯中间体与水在适量酸性化合物催化下反应得到2-丁酮酸;
S3:将步骤S2中得到的2-丁酮酸与碱性化合物反应得到2-丁酮酸钠盐。
2.如权利要求1所述的一种制备2-丁酮酸钠盐的工艺方法,其特征在于,所述S1中的碱性化合物为以下物质中的一种或多种:甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钾、钠氢、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、正丁基锂。
3.如权利要求1所述的一种制备2-丁酮酸钠盐的工艺方法,其特征在于,所述S1中甲基丙二酸二乙酯或甲基丙二酸二甲酯与草酸二乙酯或草酸二甲酯在碱性化合物的催化下的反应在有机溶剂中进行,所述有机溶剂为以下物质中的一种或者多种:甲醇、乙醇、乙腈、甲苯、二甲苯、乙醚、叔丁基甲醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二氧六环、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、DMF、DMSO。
4.如权利要求1所述的一种制备2-丁酮酸钠盐的工艺方法,其特征在于,所述S1中草酸二乙酯或草酸二甲酯的用量为0.5-5当量;所述碱性化合物的用量为0.01-10当量;所述S1反应的温度为-20~200℃。
5.如权利要求1所述的一种制备2-丁酮酸钠盐的工艺方法,其特征在于,所述S2中的酸性化合物为以下物质中的一种或多种:盐酸、硫酸、磷酸、盐酸甲醇溶液、三氟乙酸、三氟甲磺酸、甲磺酸。
6.如权利要求1所述的一种制备2-丁酮酸钠盐的工艺方法,其特征在于,所述S2中1-羰基丙烷-1,2,2-三羧酸酯中间体与水的反应在溶剂中进行,所述溶剂是以下物质中的一种或者多种:水、二氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、2-丁酮、NMP。
7.如权利要求1所述的一种制备2-丁酮酸钠盐的工艺方法,其特征在于,所述S2中的酸性化合物的用量为0.1-10当量;所述S2的反应温度为-20~200℃。
8.如权利要求1所述的一种制备2-丁酮酸钠盐的工艺方法,其特征在于,所述S3中的碱性化合物为以下物质中的一种或多种:氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、乙醇钠、甲醇钠。
9.如权利要求1所述的一种制备2-丁酮酸钠盐的工艺方法,其特征在于,所述S3中2-丁酮酸与碱性化合物的反应在溶剂中进行,所述溶剂是以下物质中的一种或者多种:水、二氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、2-丁酮、NMP。
10.如权利要求1所述的一种制备2-丁酮酸钠盐的工艺方法,其特征在于,所述S3中的碱性化合物的用量为0.1-10当量;所述S3反应的温度为-20~200℃。
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