CN112521350B - 3-甲胺基四氢呋喃的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种3‑甲胺基四氢呋喃的合成方法。该合成方法包括以下步骤:步骤S1,将氯乙酰氯与乙烯进行加成反应,得到1,4‑二氯‑2‑丁酮;步骤S2,将1,4‑二氯‑2‑丁酮在第一碱试剂和缚酸剂同时存在下进行合环反应,得到3‑羰基四氢呋喃;步骤S3,使3‑羰基四氢呋喃和硝基甲烷在第二碱试剂的作用下进行亲核加成反应,得到3‑硝基甲基‑3‑羟基四氢呋喃;步骤S4,将3‑硝基甲基‑3‑羟基四氢呋喃在氢气的作用下进行羟基氢解和硝基还原,得到3‑甲胺基四氢呋喃。本发明采用更为便宜的氯乙酰氯为起始原料,合成路线较短,产生的废水废气较少,收率较高,使得合成3‑甲胺基四氢呋喃的整体成本更加低廉。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域,具体而言,涉及一种3-甲胺基四氢呋喃的合成方法。
背景技术
3-甲胺基四氢呋喃是一种重要的中间体,主要用于合成高效低毒、低残留的杀虫剂呋虫胺。由于呋虫胺农药应用较广,3-甲胺基四氢呋喃又是其合成的关键中间体,所以近年来对3-甲胺基四氢呋喃合成方法的研究文献、工艺路线有很多种。其中已知而且验证可行的制备呋虫胺的常用方法,有以下两种方法,方法1:3-羟甲基四氢呋喃为原料,该中间体以丙二酸二乙酯与氯乙酸乙酯反应制备乙烷-1,1,2-三羧酸乙酯,然后与硼氢化钠反应制备2-羟甲基-1,4-丁二醇,再在对甲基苯磺酸作用下制备3-羟甲基四氢呋喃。方法2:以3-羟基四氢呋喃为原料,与氯化亚砜反应制备3-氯四氢呋喃,与氰化钠反应制备3-氰基四氢呋喃,再催化加氢制备3-甲胺基四氢呋喃,具体如下:
路线1:丙二酸二乙酯与氯乙酸乙酯在金属钠存在的条件下反应制备乙烷-1,1,2-三羧酸乙酯,然后在经硼氢化钠还原反应制备2-羟甲基-1,4-丁二醇,再经对甲基苯磺酸作用制备3-羟甲基四氢呋喃,如反应1-1所示:
该路线是最早被实现制备呋虫胺的工艺路线,优点是各步骤都是比较经典的化学反应,可以实现大规模工业化生产;缺点是需要使用大量价格较高的硼氢化钠和金属钠,反应有一定的危险性,而且工艺路线长、从起始原料丙二酸二乙酯和氯乙酸乙酯反应到最后得到3-羟基四氢呋喃总收率为30%,总体收率低导致成本很高。
路线2:3-羟基四氢呋喃与氯化亚砜反应制备3-氯四氢呋喃,与氰化钠反应制备3-氰基四氢呋喃,再催化加氢制备3-甲胺基四氢呋喃。如反应1-2所示:
该路线的优点是工艺路线较短;缺点是需要用到剧毒氰化钠,三废对环境污染较大;而且原料3-羟基四氢呋喃较难获取,总体生产成本比较高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,以解决现有技术中3-甲胺基四氢呋喃的合成路线长、收率低,或者不够环保、成本高等问题。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其包括以下步骤:步骤S1,将氯乙酰氯与乙烯进行加成反应,得到1,4-二氯-2-丁酮;步骤S2,将1,4-二氯-2-丁酮在第一碱试剂和缚酸剂同时存在下进行合环反应,得到3-羰基四氢呋喃;步骤S3,使3-羰基四氢呋喃和硝基甲烷在第二碱试剂的作用下进行亲核加成反应,得到3-硝基甲基-3-羟基四氢呋喃;步骤S4,将3-硝基甲基-3-羟基四氢呋喃在氢气的作用下进行羟基氢解和硝基还原,得到3-甲胺基四氢呋喃。
进一步地,步骤S1中,加成反应在加成催化剂的存在下进行;优选地,加成催化剂为无水三氯化铝、无水三氯化铁、无水氯化锌中一种或多种;优选地,加成催化剂与氯乙酰氯的摩尔比为1.2~1.5:1;优选地,乙烯和氯乙酰氯的摩尔比为1.5~3:1。
进一步地,步骤S1中,加成反应在第一溶剂中进行,第一溶剂选自液态环烷烃、液态卤代烷中的一种或多种;优选地,液态环烷烃为环己烷、甲基环己烷中的一种或多种;优选地,液态卤代烷为二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、二氯乙烷、氯丁烷中的一种或多种。
进一步地,步骤S1包括:将第一溶剂和加成催化剂混合,然后在惰性气体的保护下搅拌并降温至-10~10℃,其次将氯乙酰氯以滴加的形式加入;待体系不再有反应放热后,固液分离得到第一滤液;将第一滤液的温度保持在-10~20℃,然后向其中通入乙烯进行加成反应,得到第一反应液;将第一反应液加入到水中进行水解,水解温度0~30℃,得到1,4-二氯-2-丁酮;优选地,通入乙烯的过程中,保持体系温度为-10~20℃;且乙烯通入完毕后,继续保持体系温度为-10~20℃,并继续反应2~3h。
进一步地,步骤S2中,第一碱试剂为氢氧化钾,缚酸剂为碳酸铵;优选地,第一碱试剂与1,4-二氯-2-丁酮的摩尔比为1~1.3:1;优选地,缚酸剂与1,4-二氯-2-丁酮的摩尔比为2~2.5:1。
进一步地,步骤S2中,合环反应过程中还加入了相转移催化剂;优选地,相转移催化剂为四丁基溴化铵和/或苄基三甲基溴化铵;优选地,相转移催化剂与1,4-二氯-2-丁酮的摩尔比为0.1~1:1。
进一步地,步骤S2中,合环反应在第二溶剂中进行,第二溶剂为四氢呋喃、1,4-二氧六环、甲基叔丁基醚、乙二醇独甲醚、二乙二醇二甲醚中的一种或多种;优选地,合环反应的温度为20~60℃。
进一步地,步骤S3中,第二碱试剂为氨基钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种;优选地,第二碱试剂与3-羰基四氢呋喃的摩尔比为1~3:1;优选地,硝基甲烷与3-羰基四氢呋喃的摩尔比为1~1.2:1。
进一步地,步骤S3包括:将步骤S2中得到的3-羰基四氢呋喃的粗品和第二碱试剂混合后,在惰性气体的保护下搅拌并降温至-10~10℃,其次将硝基甲烷以滴加的形式加入,进行亲核加成反应;保持体系温度在-10~10℃,待硝基甲烷滴加完毕后继续反应3~6h,得到第二反应液;固液分离第二反应液,得到第二滤液;将第二滤液加水,并加酸调节水层的pH值至7~8,在10~20℃下水解20~60min,得到3-硝基甲基-3-羟基四氢呋喃。
进一步地,步骤S4中,羟基氢解和硝基还原过程在金属催化剂的作用下进行,金属催化剂为钯炭和/或兰尼镍;优选地,金属催化剂与3-硝基甲基-3-羟基四氢呋喃的质量比为0.01~0.02:1。
进一步地,步骤S4中,羟基氢解和硝基还原过程中还加入了助催化剂,助催化剂为氯化铵和/或溴化铵;优选地,助催化剂与3-硝基甲基-3-羟基四氢呋喃的摩尔比为0.5~2:1。
进一步地,步骤S4中,羟基氢解和硝基还原过程中的反应压力为0.1~1.2MPa,反应温度为40~70℃,反应时间为6~12h。
本发明提供了一种3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其是以氯乙酰氯为原料,先将其与乙烯进行加成反应得到1,4-二氯-2-丁酮;然后将1,4-二氯-2-丁酮与碱反应得到3-羰基四氢呋喃,再与硝基甲烷反应,加氢还原后得到目标产物。与现有的3-甲胺基四氢呋喃合成方法相比,本发明采用更为便宜的氯乙酰氯为起始原料,合成路线较短,产生的废水废气较少,收率较高,使得本发明的整体成本更加低廉。同时,该过程中无需采用氰化钠这样的剧毒物质,环境友好,具有良好的商业化放大应用前景。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术部分所描述的,现有技术中3-甲胺基四氢呋喃的合成路线长、收率低,或者不够环保、成本高等问题。
为了解决上述问题,本发明提供了一种3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其包括以下步骤:步骤S1,将氯乙酰氯与乙烯进行加成反应,得到1,4-二氯-2-丁酮步骤S2,将1,4-二氯-2-丁酮在第一碱试剂和缚酸剂同时存在下进行合环反应,得到3-羰基四氢呋喃步骤S3,使3-羰基四氢呋喃和硝基甲烷在第二碱试剂的作用下进行亲核加成反应,得到3-硝基甲基-3-羟基四氢呋喃步骤S4,将3-硝基甲基-3-羟基四氢呋喃在氢气的作用下进行羟基氢解和硝基还原,得到3-甲胺基四氢呋喃
本发明是以氯乙酰氯为原料,先将其与乙烯进行加成反应得到1,4-二氯-2-丁酮;然后将1,4-二氯-2-丁酮与碱反应得到3-羰基四氢呋喃,再与硝基甲烷反应,加氢还原后得到目标产物。具体反应路线如下:
与现有的3-甲胺基四氢呋喃合成方法相比,本发明采用更为便宜的氯乙酰氯为起始原料,合成路线较短,产生的废水废气较少,收率较高(四步反应的总收率能够达到60%以上),使得本发明的整体成本更加低廉。同时,该过程中无需采用氰化钠这样的剧毒物质,环境友好,具有良好的商业化放大应用前景。
需说明的是,上述步骤S2中,1,4-二氯-2-丁酮的合环反应过程中需要第一碱试剂和缚酸剂同时存在。如果只采用第一碱试剂,目标中间产出收率较低。比如单纯采用氢氧化钾时,会导致大部分1,4-二氯-2-丁酮脱卤或水解,形成只得到少量目标中间产物。比如只采用碳酸钠时,未发生反应。本发明经过多次探索和选择,同时使用第一碱试剂和缚酸剂,得到了较为理想的效果,反应效率更高且收率更高。
为了进一步提高步骤S1中的反应效率和收率,在一种优选的实施方式中,步骤S1中,加成反应在加成催化剂的存在下进行;优选地,加成催化剂为无水三氯化铝、无水三氯化铁、无水氯化锌中一种或多种。采用以上几种加成催化剂,催化活性更高,氯乙酰氯与乙烯的加成反应过程效率更高。优选地,加成催化剂与氯乙酰氯的摩尔比为1.2~1.5:1。将二者的用量关系控制在上述范围内,一方面能够促使反应更高效进行,另一方面也减少了原料浪费。优选地,乙烯和氯乙酰氯的摩尔比为1.5~3:1。
出于提高反应稳定性和安全性的考虑,在一种优选的实施方式中,步骤S1中加成反应在第一溶剂中进行,第一溶剂选自液态环烷烃、液态卤代烷中的一种或多种;优选地,液态环烷烃为环己烷、甲基环己烷中的一种或多种;优选地,液态卤代烷为二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、二氯乙烷、氯丁烷中的一种或多种。选用上述溶剂作为加成反应的溶剂,有利于进一步提高反应稳定性。具体的溶剂使用量是本领域技术人员可以调节的,优选加入需要使用的溶剂量的1~10倍,为足以使得氯乙酰氯与加成催化剂的络合物形成悬浊液状态,而且不过于粘稠,易被搅拌均匀。
在一种优选的实施方式中,步骤S1包括:将第一溶剂和加成催化剂混合,然后在惰性气体的保护下搅拌并降温至-10~10℃,其次将氯乙酰氯以滴加的形式加入;待体系不再有反应放热后,固液分离得到第一滤液(此时氯乙酰氯与加成催化剂已完成络合,络合完后通过固液分离除去多余的加成催化剂);将第一滤液的温度保持在-10~20℃,然后向其中通入乙烯进行加成反应,得到第一反应液;将第一反应液加入到水中进行水解,水解温度0~30℃,得到1,4-二氯-2-丁酮。上反应条件控制在上述范围内,能够进一步提高加成反应过程的稳定性和收率。优选地,通入乙烯的过程中,保持体系温度为-10~20℃;且乙烯通入完毕后,继续保持体系温度为-10~20℃,并继续反应2~3h。
更优选地,实际操作过程可按照以下步骤进行:反应1-3的操作过程为:先向反应容器中加入第一溶剂和加成催化剂,氮气保护下,搅拌并降温至-10~10℃之间,之后维持搅拌和液温在-10~10℃之间,滴加氯乙酰氯,滴完后继续搅拌至不再有反应放热,抽滤,将固体分离出体系,滤液保持-10~20℃,向反应体系内通入乙烯,并控制通入速度,使得反应液不因放热而超温;通入乙烯的总量,为氯乙酰氯的1.5~3.0倍摩尔数;通完后保持液温-10~20℃继续搅拌反应2-3个小时。在另一耐酸反应容器中,准备好氯乙酰氯的5~10倍摩尔数的水,并搅拌降温至0~10℃。把前述的反应液,慢慢加到水中水解;一边加入,一边继续搅拌和降温,并控制加入速度,使得水解温度保持在0~30℃之间。加完后,继续搅拌10分钟,静置、分液。有机层再多次水洗、分液,至水层的pH值达到5~7之间后,浓缩除去溶剂,即得1,4-二氯-2-丁酮粗品。
在一种优选的实施方式中,步骤S2中,第一碱试剂为氢氧化钾,缚酸剂为碳酸铵。以氢氧化钾作为第一碱试剂,辅以碳酸铵作为缚酸剂,能够进一步提高3-羰基四氢呋喃的收率,副产物较少且反应效率更高。优选地,第一碱试剂与1,4-二氯-2-丁酮的摩尔比为1~1.3:1;优选地,缚酸剂与1,4-二氯-2-丁酮的摩尔比为2~2.5:1。将各原料的用量关系控制在上述范围内,有利于在促进反应高效的同时,减少原料浪费。
在一种优选的实施方式中,步骤S2中,合环反应过程中还加入了相转移催化剂。加入相转移催化剂,有利于进一步提高反应速度,减少副反应。优选地,相转移催化剂为四丁基溴化铵和/或苄基三甲基溴化铵;优选地,相转移催化剂与1,4-二氯-2-丁酮的摩尔比为0.1~1:1。
为了进一步提高合环反应过程的稳定性,在一种优选的实施方式中,步骤S2中,合环反应在第二溶剂中进行,第二溶剂为四氢呋喃、1,4-二氧六环、甲基叔丁基醚、乙二醇独甲醚、二乙二醇二甲醚中的一种或多种。选用上述溶剂进行合环反应,反应更稳定高效。在实际合成过程中,第二溶剂的用量可以调整,只需使反应体系粘度合适即可,比如可以加入反应底物总体积的1~10倍。优选地,合环反应的温度为20~60℃。
具体的步骤S2优选采用以下方式进行:向反应容器中加入上一步的1,4-二氯-2-丁酮粗品溶液、第一碱试剂,第二溶剂,相转移催化剂及缚酸剂,在氮气保护下,搅拌并控温至20~60℃之间,反应完后,抽滤出固体,得到3-羰基四氢呋喃粗品溶液,该粗品溶液可直接用于下一步反应。
在一种优选的实施方式中,上述步骤S3中,第二碱试剂为氨基钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种。选用上述几种第一碱试剂,能够进一步促进亲核加成反应的高效进行。优选地,第二碱试剂与3-羰基四氢呋喃的摩尔比为1~3:1;优选地,硝基甲烷与3-羰基四氢呋喃的摩尔比为1~1.2:1。
为了使亲核加成反应更稳定进行,并相应减少副产物发生几率,提高整体目标产物收率,在一种优选的实施方式中,上述步骤S3包括:将步骤S2中得到的3-羰基四氢呋喃的粗品和第二碱试剂混合后,在惰性气体的保护下搅拌并降温至-10~10℃,其次将硝基甲烷以滴加的形式加入,进行亲核加成反应;保持体系温度在-10~10℃,待硝基甲烷滴加完毕后继续反应3~6h,得到第二反应液;固液分离第二反应液,得到第二滤液;将第二滤液加水,并加酸调节水层的pH值至7~8,在10~20℃下水解20~60min,得到3-硝基甲基-3-羟基四氢呋喃。在水解反应进行完毕后,优选上述步骤S3还包括对水解产物进行后处理的步骤,具体如下:将水解产物进行分液,水层用甲苯萃取1~2次,萃取液与有机层合并后,待下一步使用。
在一种优选的实施方式中,步骤S4中,羟基氢解和硝基还原过程在金属催化剂的作用下进行,金属催化剂为钯炭和/或兰尼镍。在上述金属催化剂的催化作用下能够进一步提高氢解还原效率。优选地,金属催化剂与3-硝基甲基-3-羟基四氢呋喃的质量比为0.01~0.02:1。
为了进一步提高羟基氢解效率,在一种优选的实施方式中,上述步骤S4中,羟基氢解和硝基还原过程中还加入了助催化剂,助催化剂为氯化铵和/或溴化铵。使用上述助催化剂,羟基氢解效率更高,尽量减少中间物的含量,进而提高目标产物的收率。优选地,助催化剂与3-硝基甲基-3-羟基四氢呋喃的摩尔比为0.5~2:1。
在一种优选的实施方式中,上述步骤S4中,羟基氢解和硝基还原过程中的反应压力为0.1~1.2MPa,反应温度为40~70℃,反应时间为6~12h。在上述工艺条件下,氢解和还原反应更稳定高效。
具体实施过程中优选采用以下方式实施步骤S4:反应1-6的操作过程为:先向反应容器中加入上一步的3-硝基甲基-3-羟基四氢呋喃粗品溶液、金属催化剂、助催化剂,氮气置换五次,氢气置换五次,充氢气至压力为0.1~1.2MPa,搅拌并控温至40~70℃之间,反应6~12小时;把反应液过滤,滤液浓缩,蒸馏,得到3-甲胺基四氢呋喃。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述,这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例1
采用的原料和目标产物如以下反应方程式所示:
(1)先向500ml的玻璃三口瓶中,加入100ml的甲基环己烷,和20g(0.15mol)的无水三氯化铝,氮气保护下,搅拌并降温至-10~0℃。之后维持搅拌,向反应瓶中滴加11.3g(0.1mol)的氯乙酰氯,并控制滴加和降温速度,使得反应液温度保持在-10~-8℃之间;滴完后,继续保温和搅拌至不再有反应放热现象,然后快速抽滤。取滤液放入500ml的玻璃三口瓶中,一边搅拌和保温在-10~-8℃,一边向反应容器内通入总计5.6g(0.2mol)的乙烯;通完后继续保温和搅拌3个小时。把上述的反应液,慢慢加入到180g(10mol)自来水中,一边加一边搅拌,并控制水温在0~5℃之间。加完后,继续搅拌10分钟,静置、分液。有机层再多次水洗、分液,至水层的pH值达到6~7之间后,浓缩除去溶剂,即得1,4-二氯-2-丁酮粗品;将其溶于100ml的四氢呋喃中,备用。
(2)向另一个500ml的玻璃三口瓶中,加入上一步的1,4-二氯-2-丁酮溶液(0.1mol),7.28g(0.13mol)的氢氧化钾、3.2g(0.01mol)的四丁基溴化铵,19.2g(0.2mol)碳酸铵和200ml的四氢呋喃。氮气保护下,搅拌并控温至50~60℃。反应完后把反应液降温至接近室温、过滤,得到3-羰基四氢呋喃的四氢呋喃溶液,可直接用于下一步反应。
(3)先向500的玻璃三口瓶中加入上一步的3-羰基四氢呋喃粗品溶液(0.1mol)、3.9g(0.1mol)氨基钠,氮气保护下,搅拌并控温至5~8℃之间,慢慢滴加硝基甲烷6.1g(0.1mol),并控制滴加速度,使得反应温度保持在5~8℃之间。滴完后,继续保持液温5~8℃之间搅拌5~6小时;把反应液过滤,滤液加50g水水解,并加酸调节水层的pH值到7~8之间,水解温度为15~20℃,水解时间为20~60分钟。分液,水层用甲苯50ml萃取一次,萃取液与有机层合并后,备用。
(4)向500ml的高压釜中,加入上一步3-硝基甲基-3-羟基四氢呋喃粗品溶液(计14.7g,0.1mol),5.3g(0.1mol)氯化铵,0.15g兰尼镍,氮气置换五次,氢气置换五次,充氢气至压力为1-1.2MPa,搅拌并控温至60~70℃,反应12小时;把反应液过滤,滤液减压浓缩除去溶剂,分馏,得到3-甲胺基四氢呋喃6.1g,纯度约98.4%,收率60.4%。
产品的氢谱数据如下:1H NMR(400MHz,CDCl3),δ:4.83(s,2H),3.91~3.83(m,2H),3.79~3.71(m,1H),3.53~3.48(m,1H),2.73~2.71(m,1H),2.37~2.23(m,1H),2.10~1.99(m,1H),1.64~1.53(m,2H)。
实施例2
与实施例1的区别在于:
步骤(1)中无水三氯化铝用量降至16g(0.12mol),乙烯用量提升至8.4g(0.3mol);
步骤(2)中的氢氧化钾用量降至5.6g(0.1mol),水解温度提升至25~30℃
步骤(3)中的碱替换成12g(0.3mol)氢氧化钠,反应时间3~4小时;
步骤(4)中催化剂替换为0.3g钯炭,助催化剂替换成9.8g(0.1mol)溴化铵,压力降低至0.8~1.0Mpa,反应6h,得到3-甲胺基四氢呋喃6.2g,收率61.4%。
实施例3
与实施例1的区别在于:
步骤(1)中采用溶剂替换为二氯甲烷,加成催化剂替换成无水氯化锌;
步骤(2)中的催化剂替换成苄基三甲基溴化铵,把四氢呋喃替换成1,4-二氧六环;
步骤(3)中的碱替换成4g(0.1mol)氢氧化钠,硝基甲烷的用量提升至7.3g(0.12mol);
步骤(4)中兰尼镍用量提升至0.3g,压力降低至0.4~0.6Mpa,得到3-甲胺基四氢呋喃6.4g,反应8h,收率63.4%。
实施例4
与实施例1的区别在于:
步骤(1)中采用溶剂替换为二氯甲烷,通入乙烯的温度提升至15~20℃;
步骤(2)中四丁基溴化铵用量提升至32g(0.1mol),反应温度降低至20~30℃
步骤(3)中反应温度降低至-10~-8℃,硝基甲烷的用量提升至7.3g(0.12mol);
步骤(4)中兰尼镍用量提升至0.3g,氯化铵提升至10.6g(0.2mol),压力降低至0.1~0.3Mpa,反应温度降低至40~50℃,反应12h,得到3-甲胺基四氢呋喃6.2g,收率61.4%。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围。
Claims (20)
1.一种3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,所述合成方法包括以下步骤:
步骤S1,将氯乙酰氯与乙烯进行加成反应,得到1,4-二氯-2-丁酮;
步骤S2,将所述1,4-二氯-2-丁酮在第一碱试剂和缚酸剂同时存在下进行合环反应,得到3-羰基四氢呋喃;
步骤S3,使所述3-羰基四氢呋喃和硝基甲烷在第二碱试剂的作用下进行亲核加成反应,得到3-硝基甲基-3-羟基四氢呋喃;
步骤S4,将所述3-硝基甲基-3-羟基四氢呋喃在氢气的作用下进行羟基氢解和硝基还原,得到所述3-甲胺基四氢呋喃;
所述步骤S3包括:
将所述步骤S2中得到的所述3-羰基四氢呋喃的粗品和所述第二碱试剂混合后,在惰性气体的保护下搅拌并降温至-10~10℃,其次将所述硝基甲烷以滴加的形式加入,进行所述亲核加成反应;
保持体系温度在-10~10℃,待所述硝基甲烷滴加完毕后继续反应3~6h,得到第二反应液;固液分离所述第二反应液,得到第二滤液;
将所述第二滤液加水,并加酸调节水层的pH值至7~8,在10~20℃下水解20~60min,得到所述3-硝基甲基-3-羟基四氢呋喃。
2.根据权利要求1所述的3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,所述步骤S1中,所述加成反应在加成催化剂的存在下进行。
3.根据权利要求2所述的3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,
所述加成催化剂为无水三氯化铝、无水三氯化铁、无水氯化锌中一种或多种;
所述加成催化剂与所述氯乙酰氯的摩尔比为1.2~1.5:1;
所述乙烯和所述氯乙酰氯的摩尔比为1.5~3:1。
4.根据权利要求2所述的3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,所述步骤S1中,所述加成反应在第一溶剂中进行,所述第一溶剂选自液态环烷烃、液态卤代烷中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,所述液态环烷烃为环己烷、甲基环己烷中的一种或多种;所述液态卤代烷为二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、二氯乙烷、氯丁烷中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,所述步骤S1包括:
将所述第一溶剂和所述加成催化剂混合,然后在惰性气体的保护下搅拌并降温至-10~10℃,其次将所述氯乙酰氯以滴加的形式加入;
待体系不再有反应放热后,固液分离得到第一滤液;
将所述第一滤液的温度保持在-10~20℃,然后向其中通入所述乙烯进行所述加成反应,得到第一反应液;
将所述第一反应液加入到水中进行水解,水解温度0~30℃,得到所述1,4-二氯-2-丁酮。
7.根据权利要求6所述的3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,通入所述乙烯的过程中,保持体系温度为-10~20℃;且所述乙烯通入完毕后,继续保持体系温度为-10~20℃,并继续反应2~3h。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,所述步骤S2中,所述第一碱试剂为氢氧化钾,所述缚酸剂为碳酸铵。
9.根据权利要求8所述的3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,所述第一碱试剂与所述1,4-二氯-2-丁酮的摩尔比为1~1.3:1;所述缚酸剂与所述1,4-二氯-2-丁酮的摩尔比为2~2.5:1。
10.根据权利要求8所述的3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,所述步骤S2中,所述合环反应过程中还加入了相转移催化剂。
11.根据权利要求10所述的3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,所述相转移催化剂为四丁基溴化铵和/或苄基三甲基溴化铵;所述相转移催化剂与所述1,4-二氯-2-丁酮的摩尔比为0.1~1:1。
12.根据权利要求10所述的3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,所述步骤S2中,所述合环反应在第二溶剂中进行,所述第二溶剂为四氢呋喃、1,4-二氧六环、甲基叔丁基醚、乙二醇独甲醚、二乙二醇二甲醚中的一种或多种。
13.根据权利要求12所述的3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,所述合环反应的温度为20~60℃。
14.根据权利要求1至7中任一项所述的3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,所述步骤S3中,所述第二碱试剂为氨基钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种。
15.根据权利要求14所述的3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,所述第二碱试剂与所述3-羰基四氢呋喃的摩尔比为1~3:1;所述硝基甲烷与所述3-羰基四氢呋喃的摩尔比为1~1.2:1。
16.根据权利要求1至7中任一项所述的3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,所述步骤S4中,所述羟基氢解和硝基还原过程在金属催化剂的作用下进行,所述金属催化剂为钯炭和/或兰尼镍。
17.根据权利要求16所述的3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,所述金属催化剂与所述3-硝基甲基-3-羟基四氢呋喃的质量比为0.01~0.02:1。
18.根据权利要求16所述的3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,所述步骤S4中,所述羟基氢解和硝基还原过程中还加入了助催化剂,所述助催化剂为氯化铵和/或溴化铵。
19.根据权利要求18所述的3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,所述助催化剂与所述3-硝基甲基-3-羟基四氢呋喃的摩尔比为0.5~2:1。
20.根据权利要求18所述的3-甲胺基四氢呋喃的合成方法,其特征在于,所述步骤S4中,所述羟基氢解和硝基还原过程中的反应压力为0.1~1.2MPa,反应温度为40~70℃,反应时间为6~12h。
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