CN112321543A - 一种α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种α‑氯代‑α乙酰基‑γ‑丁内酯的制备方法，包括以下步骤：将γ‑丁内酯、酰化试剂和碱性试剂为原料进行反应，再将其进行氯代反应，经后处理制得α‑氯代‑α乙酰基‑γ‑丁内酯。本发明所述α‑氯代‑α乙酰基‑γ‑丁内酯的制备方法减少了氯代反应中缚酸剂的引入，避免了磷酸和碱的消耗，同时省去了蒸馏纯化步骤，简化了制备工艺，且大大减少了制备过程中产生的废盐量，不但有效降低了制备成本，减少了工业三废的产生，还制得了具有较高纯度和收率的产物。

Description

一种α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯的制备方法

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种γ-丁内酯合成α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯的合成方法。

背景技术

α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯是合成维生素B1和农药丙硫菌唑的重要中间体。

目前的工业化路线：γ-丁内酯和乙酸乙酯在金属钠作用下进行claisen缩合，用磷酸中和后生成α-乙酰基-γ-丁内酯；α-乙酰基-γ-丁内酯和Cl₂反应生成α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯。这条路线第一步需要消耗磷酸并且产生大量的磷酸盐废水，污染严重，第二步需要用碱做缚酸剂中和产生的HCl，消耗碱并产生大量的氯化钠废水。

路线1：

因此，如何减少废盐的产生，提高反应收率，减少磷酸和碱的消耗，降低制备成本是目前面临的问题。

发明内容

基于上述技术背景，本发明人进行了锐意进取，结果发现：采用γ-丁内酯、酰化试剂和碱性试剂为原料进行反应，再将其进行氯代反应，最后经后处理制得α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯。本发明所述α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯的制备方法减少了氯代步骤中缚酸剂的引入，避免了磷酸和碱的消耗，同时省去了蒸馏纯化步骤，简化了制备工艺，且制备过程中产生的废盐量大大减少，不但有效降低了制备成本，减少了三废的产生，且制得产物具有较高的纯度和收率。

本发明的第一方面在于提供一种α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯制备的方法，所述制备方法以γ-丁内酯、酰化试剂和碱性试剂为原料。

具体的，所述制备方法包括以下步骤：

步骤1、γ-丁内酯、酰化试剂和碱性试剂进行反应；

步骤2、步骤1制得产物进行氯代反应；

步骤3、经后处理，制得α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯。

本发明的第二方面在于提供一种根据本发明第一方面所述α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯的制备方法制得的α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯。

本发明提供的α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯制备方法及由此制备的α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯具有以下优势：

(1)本发明所述的α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯的制备方法简单、制备成本较低，具有较好的经济价值；

(2)本发明所述的α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯的制备方法避免了调酸和蒸馏纯化步骤，简化了制备工艺；

(3)本发明所述的α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯的制备方法减少了氯代步骤中缚酸剂碱的引入，避免了磷酸和碱的消耗，同时产生的废盐量大大减少；

(4)本发明所述的α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯的制备方法反应选择性好，产物纯度高、收率高。

具体实施方式

下面将对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

本发明的第一方面在于提供一种α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯的制备方法，所述制备方法以γ-丁内酯、酰化试剂和碱性试剂为原料。

具体的，所述方法包括以下步骤：

步骤1、γ-丁内酯、酰化试剂和碱性试剂进行反应；

步骤2、步骤1制得产物进行氯代反应；

步骤3、经后处理，制得α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯。

以下对该步骤进行具体描述和说明。

步骤1、γ-丁内酯、酰化试剂和碱性试剂进行反应。

在本发明中，所述酰化试剂选自乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丁酯和乙酸异丙酯中的一种或几种，优选地，所述酰化试剂选自乙酸乙酯、乙酸甲酯或乙酸丁酯，更优选地，所述酰化试剂为乙酸乙酯或乙酸甲酯。

根据本发明，所述γ-丁内酯与酰化试剂的摩尔比为1：(0.5～5)，优选为1：(1～3)，更优选为1：(1.5～2.5)。经试验发现，当γ-丁内酯与酰化试剂的摩尔比为1：(0.5～5)时，本发明所述的酰化反应进行的较完全，最终制得产物产率较高。

根据本发明，所述碱性试剂选自金属钠、甲醇钠、乙醇钠、甲醇钾、乙醇钾、甲醇镁和乙醇镁中的一种或几种；优选地，所述碱性试剂选自金属钠、甲醇钠、乙醇钠、甲醇钾和乙醇钾中的一种或几种；更优选地，所述碱性试剂为金属钠。

经试验发现，金属钠、甲醇钠、乙醇钠、甲醇钾、乙醇钾、甲醇镁和乙醇镁中的一种或几种都可作为本发明中的碱性试剂，其制得最终产物的收率都较高，本发明人进一步试验发现，当碱性试剂为金属钠时，制得产物的反应收率明显高于其他碱性试剂，且产物纯度大幅度提高，这可能是由于用醇盐作为碱性试剂时，在反应过程中会生成醇，对反应有抑制效果，从而不利于产率提高，同时用金属钠做碱性试剂，由于金属钠碱性更强，拔氢能力更高，对提高反应的选择性和收率有优异的效果。

本发明人发现，用碱性试剂与γ-丁内酯和酰化试剂直接反应得到α-乙酰基-γ-丁内酯盐，然后再与氯气反应生成α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯，省去了酸化过程，避免了磷酸的消耗和由此产生的大量的磷酸盐废水及废盐，减轻了环境污染，同时有效的降低了生产成本。

所述碱性试剂的添加量为：碱性试剂与γ-丁内酯的摩尔比为(0.5～5)：1，优选为(0.5～2):1，更优选为(1～1.5)：1。碱性试剂的添加摩尔量应比γ-丁内酯的添加量多，才可保证γ-丁内酯经反应后完全转化为α-乙酰基-γ-丁内酯盐，经试验发现，当碱性试剂与γ-丁内酯的摩尔比为(1～1.5)：1时，可在尽量降低碱性试剂添加量的情况下，得到最高收率的α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯。

本发明所述反应温度为50～120℃，优选为50～100℃，更优选为60～80℃。本发明人发现，当反应温度为50～120℃时，α-乙酰基-γ-丁内酯盐的制备产率较高，同时具有较高的制备效率。

所述反应时间为6-16h，优选地，所述反应时间为8-12h，更优选地，反应时间为10h。

在本发明中，所述反应优选γ-丁内酯的残留量小于4％后结束反应，更优选γ-丁内酯的残留量小于2％后结束反应。本发明人发现，当γ-丁内酯的残留量小于4％后制得α-乙酰基-γ-丁内酯盐的纯度较高，其纯度在95％以上，优选为95％～97％，有利于后续氯代反应的进行，进而有利于最终产物收率和纯度的提高，特别当γ-丁内酯的残留量小于2％时，最终产物的纯度可达99％以上，收率可以达85％以上。

反应结束后，对反应后的体系进行脱溶处理，优选为常压脱溶，脱溶的目的为除去未反应的乙酸乙酯，以及反应中产生的其它物质，如甲醇和乙醇等。

在本发明中，采用直接脱溶处理，避免了后续过程中固液分离的步骤，有效简化了反应步骤。

步骤2、步骤1制得产物进行氯代反应。

脱溶结束后向反应体系中加水，对水的加入量没有特别限定，优选水与γ-丁内酯的质量比为(1～4)：1，更优选为(1～2)：1。本发明脱溶后直接加水、通氯气即可进行氯代反应，简化了工艺步骤，同时避免了固体物料转移，使整个反应过程可实现无人工转料的连续化生产，不但提高了制备过程的安全性，还降低了制备成本。

本发明所述的氯代反应在通入氯气反应气氛下进行，将步骤1制得的α-乙酰基-γ-丁内酯盐直接与氯气进行反应，避免了酸化和蒸馏纯化过程，同时避免了由此产生的磷酸盐废水以及氯代步骤中缚酸剂碱的引入，简化了工艺过程，降低了环境污染。

所述氯代反应温度为-20～60℃，优选为0～40℃，更优选为0～20℃。经试验发现，当氯代反应温度为-20～60℃时，经步骤1制得的α-乙酰基-γ-丁内酯盐反应更完全，制得产物的收率和纯度更高。

本发明所述α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯的总体制备过程为：

在本发明中，所述氯代反应优选为α乙酰基-γ-丁内酯盐的残留量小于4％后结束反应，更优选为α乙酰基-γ-丁内酯盐的残留量小于2％后结束反应。经试验发现，当氯代反应中α乙酰基-γ-丁内酯盐的残留量小于2％时结束反应，最终产物具有较高的纯度，同时具有较高收率。

步骤3、经后处理，制得α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯。

本发明所述后处理包括抽滤和蒸馏。待氯代反应结束后，对其进行抽滤后分液，然后对其进行蒸馏。

所述蒸馏优选为减压蒸馏。减压蒸馏可在较低的温度下蒸馏出产品，不需要高温加热装置，有效节省能源，且蒸馏容器不需要耐高温，使成本降低。

本发明的整个反应过程中都在常压下进行，相比加压反应而言，反应收率更高，这可能是加压反应过程中产生的醇类物质无法从反应体系中脱离出来，对反应有抑制效应，从而不利于反应的进行，导致收率降低。同时常压反应比加压反应更安全。

本发明所述制备方法制得的α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯具有较高的纯度和收率，其纯度可达99％以上，收率均在80％以上。

本发明的第二方面在于提供一种根据本发明第一方面所述一种α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯的制备方法制得的α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯。

本发明所具有的有益效果：

(1)本发明所述的α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯的制备方法直接脱溶后无需固液分离，直接加水即可反应，同时避免了调酸和蒸馏纯化步骤，简化了制备工艺，避免了固体物料转移，反应过程可实现无人工转料的连续化生产，不但提高了制备安全性，还降低了制备成本；

(2)本发明所述的α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯的制备方法减少了氯代步骤中缚酸剂碱的引入，避免了将α-乙酰基-γ-丁内酯钠盐酸化，减少了磷酸和碱的消耗，同时产生的废盐量大大减少，减少了三废的产生；

(3)本发明所述的α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯的制备方法避免了将α-乙酰基-γ-丁内酯钠盐酸化，减少了酸性环境对α-乙酰基-γ-丁内酯的破坏，大大提高了反应的总收率；

(4)本发明所述的α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯的制备方法制得的产物具有较高的纯度和收率，其纯度可达99％以上，收率在80％以上。

实施例

以下通过具体实例进一步阐述本发明，这些实施例仅限于说明本发明，而不用于限制本发明范围。

实施例1

将γ-丁内酯172g(2mol)和乙酸乙酯352g(4mol,2.0eq)加入到四口烧瓶中，然后将反应体系升温70℃，加入金属钠50.6g(2.2mol，1.1eq)回流反应直至γ-丁内酯的残留<2％结束反应。此时α-乙酰基-r-丁内酯的含量在95-97％

反应结束后常压脱溶除去乙酸乙酯和乙醇，脱溶结束后向四口瓶内加300g水，15℃通入氯气直至α-乙酰基-γ-丁内酯的残留<2％结束反应。

反应结束后抽滤后分液，油泵减压蒸产品得α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯278.6g(GC纯度：99.4％)，收率85.2％。

实施例2

将γ-丁内酯172g(2mol)和乙酸甲酯296g(4mol,2.0eq)加入到四口烧瓶中，然后将反应体系升温60℃，加入甲醇钠118.8g(2.2mol，1.1eq)回流反应直至γ-丁内酯的残留<2％结束反应。

反应结束后常压脱溶除去乙酸甲酯和甲醇，然后向四口瓶内加300g水，5℃通入氯气直至α-乙酰基-γ-丁内酯的残留<2％结束反应。

反应结束后抽滤后分液，油泵减压蒸产品得α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯265g(GC纯度：99.2％)，收率80.8％。

对比例

对比例1

将100gγ-丁内酯、300g乙酸甲酯和90g固体甲醇钠置于高压釜中，密闭好高压釜后，升温到65℃，压力控制在0.2MPa，保温反应5h。

保温结束后，降温到室温，取出反应液用过滤漏斗过滤，分离出钠盐，分出钠盐177g，加水将钠盐配置成20％的水溶液，降温至0℃。控制反应温度为0～5℃通氯气，通氯气至颜色为乳白色，倒入分层漏斗分层，分出α-氯代-α-乙酰基-γ-丁内酯，收率为73.2％。

表1为本发明实施例1、实施例2和对比例1制得产物收率的对照表。

表1产物收率对照表

由表1可以清楚直观的看出，实施例1制得的产物收率高于实施例2制得的产物收率，说明用金属钠做碱性试剂制得产物的反应收率高于甲醇钠做碱性试剂的反应收率，这可能是由于甲醇钠做碱性试剂有甲醇生成，对反应有抑制作用。

还可以看出，实施例2制得的产物收率高于对比例1制得的产物收率，说明常压反应不但更安全，且反应收率更高，这可能是由于加压反应中甲醇无法从体系中脱离出来，对反应不利，因而反应收率较低。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯的制备方法，其特征在于，所述制备方法主要以γ-丁内酯、酰化试剂和碱性试剂为原料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、γ-丁内酯、酰化试剂和碱性试剂进行反应；

步骤2、步骤1制得产物进行氯代反应；

步骤3、经后处理，制得α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述酰化试剂选自乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丁酯和乙酸异丙酯中的一种或几种；

所述碱性试剂选自金属钠、甲醇钠、乙醇钠、甲醇钾、乙醇钾、甲醇镁和乙醇镁中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述γ-丁内酯与酰化试剂的摩尔比为1：(0.5～5)。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，碱性试剂与γ-丁内酯的摩尔比为(0.5～5)：1。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述反应温度为50～120℃；

反应优选γ-丁内酯的残留量小于4％结束反应。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述的氯代反应在通入氯气反应气氛下进行。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述氯代反应温度为-20～60℃；

氯代反应优选为α乙酰基-γ-丁内酯盐的残留量小于4％结束反应。

9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述后处理包括抽滤和蒸馏；

所述蒸馏优选为减压蒸馏。

10.一种α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯，其特征在于，所述α-氯代-α乙酰基-γ-丁内酯由权利要求1至9之一所述的制备方法制得。