CN114539055A - 一种微通道反应器实现相转移催化β-二羰基化合物烷基化反应的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机合成技术领域，提供了一种微通道反应器实现相转移催化β‑二羰基化合物烷基化反应的方法。该方法利用负载型相转移催化剂在微通道反应器实现相转移催化β‑二羰基化合物烷基化反应，反应温度为20～100℃，停留时间为10～120min，产物收率最高大于95％。该方法中负载型相转移催化剂在降低催化剂用量、提高反应速率的同时，催化剂易回收，降低了反应成本。同时，在微通道反应器中实现“液‑液”两相的相转移反应，极大的缩短了反应时间，实现连续化合成，具有规模生产成本低的优势。
Description
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种微通道反应器实现相转移催化β-二羰基化合物烷基化反应的方法。
背景技术
α-烷基化-β-二羰基化合物是许多药物的关键结构。例如三环吡唑并嘧啶、甲基维生素D衍生物和八角茴香倍半萜天然产物等化合物均含有该类结构。专利CN101460448A介绍了一种羰基不对称烷基化的方法，主要针对的是抗抑郁药伊地普伦的立构选择性制备。专利CN107519828A和CN107523328A介绍了一种新型微通道反应器的烷基化方法及装置，主要针对异丁烷和烯烃在酸催化下发生烷基化反应得到烷基化油。专利CN110872232A介绍了利用小分子的金鸡纳碱衍生的季铵盐为相转移催化剂实现β-酮酸酯不对称α-二氟甲基化的方法。专利CN112225643A介绍了一种酸性离子液体在微反应器进行甲酚烷基化反应的方法，主要针对制备4-甲基-2-叔丁基酚和甲基二叔丁基酚。专利109293506A介绍了通过微反应器实现可见光催化分子氧氧化连续制备手性α-羟基-β-二羰基化合物的方法，针对是β-二羰基化合物的氧化反应。
在实际放大过程中采用相转移催化的方式实现β-二羰基化合物烷基化反应，受制于两相间的传质效率导致反应时间延长。小分子的相转移催化剂也通常溶解在其中一相(有机相或水相)中，回收比较困难。
发明内容
本发明属于的目的在于提供一种微通道反应器实现相转移催化β-二羰基化合物烷基化反应的方法。该方法一方面利用微通道反应器强化“液-液”两相间的传质，提高反应速率，缩短反应时间，且反应无放大效应。另一方面采用负载型相转移催化剂在保证良好的催化效果的同时可实现催化剂的高效回收。能够保证β-二羰基化合物烷基化反应的连续化生产，稳定放大和安全生产过程。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案为：
一种微通道反应器实现相转移催化β-二羰基化合物烷基化反应的方法，包括：
β-二羰基化合物、烷基化试剂、负载型相转移催化剂和溶剂混合得到有机相，碱溶解于水中得到水相；有机相和水相通入微通道反应器中进行烷基化反应，得到相应的产物；
所述的β-二羰基化合物和烷基化试剂的摩尔比为1:(1～3)；β-二羰基化合物和负载型相转移催化剂的质量比为1:(0.01～0.2)。
可选的，所述的有机相和水相的流速比为1:(0.1～10)。
可选的，所述的烷基化反应的温度为20～100℃；所述的烷基化反应的时间为10～120min。
可选的，所述的β-二羰基化合物和烷基化试剂的摩尔比为1:(1～1.8)；β-二羰基化合物和负载型相转移催化剂的质量比为1:(0.01～0.1)。
可选的，所述的有机相和水相的流速比为1:(0.5～3)；
所述的烷基化反应的温度为60～100℃；
所述的烷基化反应的时间为10～60min。
可选的，所述的负载型相转移催化剂由载体部分和相转移催化剂部分组成；
所述的载体部分为介孔分子筛、聚苯乙烯树脂和聚乙二醇；
所述的相转移催化剂部分为季铵盐和季鏻盐。
可选的，所述的载体部分与相转移催化剂部分的质量比为1:(0.1～3)。
可选的，所述的β-二羰基化合物为A，烷基化试剂为B，烷基化反应的原理为：
其中，n为1或2，R1为氢原子、卤素、烷基、烷氧基、硝基和三氟甲基中的一种，R2为烷基、环烷基或苄基，R3为芳基或烷基，R4为溴或碘。
可选的，所述的溶剂为甲苯、二甲苯、均三甲苯、对氯甲苯、邻氯甲苯、三氟甲苯、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、乙醚和乙酸乙酯中的至少一种。
可选的，所述的碱为碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、氢氧化钠、氢氧化钾和磷酸氢二钾中的至少一种。
本发明的有益效果：
与间歇反应相比，利用微通道反应器强化“液-液”两相间的传质，提高反应速率，提高了反应产物的收率，缩短反应时间，且反应无放大效应；利用负载型相转移催化剂在保证良好的催化效果的同时可实现催化剂的高效回收，催化剂在循环多次后产物仍保持良好的收率；利用微通道反应器能够精准的控制物料的停留时间，自动化程度高，保证β-二羰基化合物烷基化反应的连续化生产，稳定放大和安全生产过程。
具体实施方式
下面结合技术方案详细叙述本发明的具体实施例，但工艺条件不仅限于这些实施例。
本发明利用负载型相转移催化剂在微通道反应器实现相转移催化β-二羰基化合物烷基化反应。将β-二羰基化合物、烷基化试剂、负载型相转移催化剂和溶剂混合得到有机相，将碱溶解于水中得到水相。将有机相和水相通入微通道反应器中进行烷基化反应，得到相应的产物。采用微通道反应器强化“液-液”两相间的传质，提高反应速率，同时反应过程无放大效应。而采用负载型相转移催化剂有利于催化剂的回收，特别是固体类的相转移催化剂，在保证良好的催化效果的同时催化剂经过滤即可实现回收。能够实现β-二羰基化合物烷基化反应的连续化生产，稳定放大和安全生产过程。
本发明中使用的微通道反应器为市场上常见的微通道反应器。
负载型相转移催化剂由载体部分和相转移催化剂部分组成。载体部分为介孔分子筛、聚苯乙烯树脂和聚乙二醇，相转移催化剂部分为季铵盐和季鏻盐。负载型相转移催化剂具有良好的催化活性且易于回收循环套用。
载体部分与相转移催化剂部分的质量比为1:0.1～1:3。
β-二羰基化合物为A，烷基化试剂为B，相转移催化β-二羰基化合物烷基化反应的方法包括以下反应：
其中，n为1或2，R1为氢原子、卤素、烷基、烷氧基、硝基或三氟甲基，R2为烷基、环烷基或苄基，R3为芳基或烷基，R4为溴或碘。
β-二羰基化合物和烷基化试剂的摩尔比为1:1～1:3，优选为1:1～1:1.8。
β-二羰基化合物和负载型相转移催化剂的质量比为1:0.01～1:0.2，优选为1:0.01～1:0.1。
溶剂为甲苯、二甲苯、均三甲苯、对氯甲苯、邻氯甲苯、三氟甲苯、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、乙醚和乙酸乙酯中的至少一种，包含一种、两种及两种以上。
碱为碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、氢氧化钠、氢氧化钾和磷酸氢二钾中的至少一种，包含一种、两种及两种以上。
有机相和水相的流速比为1:0.1～1:10，优选为1:0.5～1:3。
反应温度为20～100℃，优选为60～100℃。
停留时间为10～120min，优选为10～60min。
本发明利用微通道反应器实现β-二羰基化合物烷基化反应的连续流工艺；采用负载型相转移催化剂提高催化剂活性且催化剂易回收和循环套用，降低反应成本。关键工艺条件为：催化剂用量和反应温度。
以下结合具体的实施例对本发明的技术方案作出详细说明，如无特殊说明，以下所用原料均为市售，所用方法均为本领域常用方法，所用溶液出现的％为质量百分含量。
实施例1:
将10g SBA-15(介孔分子筛)、5g四丁基溴化铵(TBAB，季铵盐)和50mL甲苯加至100mL反应瓶中，加热回流反应24h，减压蒸馏脱除甲苯，真空干燥得SBA-15负载四丁基溴化铵的相转移催化剂14.9g(50％TBAB/SBA-15)。
将0.310g(1mmol)1-茚酮-2-甲酸金刚酯(A-1)、0.257g(1.5mmol)溴化苄(B-1)、0.03g 50％TBAB/SBA-15分散于20mL甲苯中，得到有机相。配制1％KOH溶液得到水相。有机相流速为5mL/min，水相流速为5mL/min通入微通道反应器中进行烷基化反应，反应温度为80℃，停留时间30min，得到0.368g产物(C-1，收率92％)。将反应液过滤，水洗后得到回收催化剂(50％TBAB/SBA-15-re)，进行套用。
利用回收催化剂(50％TBAB/SBA-15-re)按照实施例1的条件进行套用实验，见表1。
表1催化剂套用产物收率
| 编号 | 套用次数 | 产物(C-1)收率 |
| 实施例2 | 1 | 92％ |
| 实施例3 | 2 | 92％ |
| 实施例4 | 3 | 91％ |
| 实施例5 | 4 | 91％ |
| 实施例6 | 5 | 90％ |
对比例1：
将0.310g(1mmol)1-茚酮-2-甲酸金刚酯(A-1)、0.257g(1.5mmol)溴化苄(B-1)、0.03g 50％TBAB/SBA-15加至反应瓶中，加入20mL甲苯和20mL 10％KOH溶液。反应温度为80℃，TLC跟踪反应(约10h)完全反应，获得产物0.356g(C-1，收率89％)。
对比例2：
将0.310g(1mmol)1-茚酮-2-甲酸金刚酯(A-1)、0.257g(1.5mmol)溴化苄(B-1)、0.016g(0.05mmol)四丁基溴化铵(TBAB)加至反应瓶中，加入20mL甲苯和20mL 10％KOH溶液。反应温度为80℃，TLC跟踪反应(约10h)完全反应，获得产物0.356g(C-1，收率89％)。
实施例7:
将10g氯甲基化聚苯乙烯树脂(PS，属聚苯乙烯树脂)、1.2g三丁胺(Bu)、100mL二氯乙烷和50mL乙醇加至250mL反应瓶中，加热回流24h。过滤、干燥得11g PS接枝季铵盐相转移催化剂(10％Bu/PS)
将0.345g(1mmol)5-氯-1-茚酮-2-甲酸金刚酯(A-2)、0.370g(2mmol)间甲基溴苄(B-2)、0.069g 10％Bu/PS分散于20mL二甲苯中，得到有机相。配制1％Na2CO3溶液得到水相。有机相流速为5mL/min，水相流速为0.5mL/min通入微通道反应器中进行烷基化反应，反应温度为60℃，停留时间40min，得到0.386g产物(C-2，收率86％)。
实施例8:
将2g氯甲基化聚苯乙烯树脂(PS，属聚苯乙烯树脂)、2.1g四甲基丙二胺、6g溴丙基三丁基溴化鏻、100mL DMF加至250mL反应瓶中，加热回流12h。过滤、干燥得6.08g PS接枝季鏻盐相转移催化剂(300％P/PS)。
将0.324g(1mmol)4-甲基-1-茚酮-2-甲酸金刚酯(A-3)、0.717g(3mmol)对三氟甲基溴苄(B-3)、0.0648g 300％P/PS分散于20mL均三甲苯中，得到有机相。配制20％K2HPO4溶液得到水相。有机相流速为5mL/min，水相流速为2.5mL/min通入微通道反应器中进行烷基化反应，反应温度为100℃，停留时间10min，得到0.429g产物(C-3，收率89％)。
实施例9:
将15g胺化聚乙二醇(PEG，属聚乙二醇)、5g氯甲基化聚苯乙烯树脂和100mL DMF加至250mL反应瓶中，50℃反应48h。过滤、干燥得20g聚乙二醇季铵盐相转移催化剂(300％PEG/PS)。
将0.218g(1mmol)5,6-二甲基-1-茚酮-2-甲酸甲酯(A-4)、0.822g(2.5mmol)3,5-二溴苄基溴(B-4)、0.0218g 300％PEG/PS分散于20mL对氯甲苯中，得到有机相。配制2％NaOH溶液得到水相。有机相流速为5mL/min，水相流速为5mL/min通入微通道反应器中进行烷基化反应，反应温度为40℃，停留时间60min，得到0.429g产物(C-4，收率92％)。
实施例10:
方法同实施例1，不同的是加入1g四丁基溴化铵，最终合成SBA-15负载四丁基溴化铵的相转移催化剂(10％TBAB/SBA-15)
将0.301g(1mmol)5-氯-1-茚酮-2-甲酸苄酯(A-5)、0.302g(2.5mmol)3-溴-1-丙烯(B-5)、0.015g 10％TBAB/SBA-15分散于10mL CH2Cl2中，得到有机相。配制1％Cs2CO3溶液得到水相。有机相流速为2mL/min，水相流速为5mL/min通入微通道反应器中进行烷基化反应，反应温度为20℃，停留时间120min，得到0.324g产物(C-5，收率95％)。
实施例11:
方法同实施例1，不同的是加入10g四丁基溴化铵，最终合成SBA-15负载四丁基溴化铵的相转移催化剂(100％TBAB/SBA-15)
将0.204g(1mmol)1-四氢萘酮-2-甲酸甲酯(A-6)、0.218g(1mmol)碘化苄(B-6)、0.0019g 100％TBAB/SBA-15分散于10mL CCl4中，得到有机相。配制1％KOH溶液得到水相。有机相流速为2mL/min，水相流速为10mL/min通入微通道反应器中进行烷基化反应，反应温度为30℃，停留时间30min，得到0.247g产物(C-6，收率84％)。
实施例12:
方法同实施例1，不同的是加入8g四丁基溴化铵，最终合成SBA-15负载四丁基溴化铵的相转移催化剂(80％TBAB/SBA-15)
将0.258g(1mmol)5-三氟甲基-1-茚酮-2-甲酸甲酯(A-7)、0.181g(1.5mmol)3-溴-1-丙烯(B-5)、0.0026g 80％TBAB/SBA-15分散于40mL PhCF3中，得到有机相。配制2％K2CO3溶液得到水相。有机相流速为2mL/min，水相流速为20mL/min通入微通道反应器中进行烷基化反应，反应温度为20℃，停留时间120min，得到0.242g产物(C-6，收率81％)。
以上详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (10)
1.一种微通道反应器实现相转移催化β-二羰基化合物烷基化反应的方法，其特征在于，包括：
β-二羰基化合物、烷基化试剂、负载型相转移催化剂和溶剂混合得到有机相，碱溶解于水中得到水相；有机相和水相通入微通道反应器中进行烷基化反应，得到相应的产物；
所述的β-二羰基化合物和烷基化试剂的摩尔比为1:(1～3)；β-二羰基化合物和负载型相转移催化剂的质量比为1:(0.01～0.2)。
2.根据权利要求1所述的微通道反应器实现相转移催化β-二羰基化合物烷基化反应的方法，其特征在于，所述的有机相和水相的流速比为1:(0.1～10)。
3.根据权利要求1或2所述的微通道反应器实现相转移催化β-二羰基化合物烷基化反应的方法，其特征在于，所述的烷基化反应的温度为20～100℃；所述的烷基化反应的时间为10～120min。
4.根据权利要求1或2所述的微通道反应器实现相转移催化β-二羰基化合物烷基化反应的方法，其特征在于，所述的β-二羰基化合物和烷基化试剂的摩尔比为1:(1～1.8)；β-二羰基化合物和负载型相转移催化剂的质量比为1:(0.01～0.1)。
5.根据权利要求1或2所述的微通道反应器实现相转移催化β-二羰基化合物烷基化反应的方法，其特征在于，所述的有机相和水相的流速比为1:(0.5～3)；
所述的烷基化反应的温度为60～100℃；
所述的烷基化反应的时间为10～60min。
6.根据权利要求1或2所述的微通道反应器实现相转移催化β-二羰基化合物烷基化反应的方法，其特征在于，所述的负载型相转移催化剂由载体部分和相转移催化剂部分组成；
所述的载体部分为介孔分子筛、聚苯乙烯树脂和聚乙二醇；
所述的相转移催化剂部分为季铵盐和季鏻盐。
7.根据权利要求6所述的微通道反应器实现相转移催化β-二羰基化合物烷基化反应的方法，其特征在于，所述的载体部分与相转移催化剂部分的质量比为1:(0.1～3)。
8.根据权利要求1或2所述的微通道反应器实现相转移催化β-二羰基化合物烷基化反应的方法，其特征在于，所述的β-二羰基化合物为A，烷基化试剂为B，烷基化反应的原理为：
其中，n为1或2，R1为氢原子、卤素、烷基、烷氧基、硝基和三氟甲基中的一种，R2为烷基、环烷基或苄基，R3为芳基或烷基，R4为溴或碘。
9.根据权利要求1或2所述的微通道反应器实现相转移催化β-二羰基化合物烷基化反应的方法，其特征在于，所述的溶剂为甲苯、二甲苯、均三甲苯、对氯甲苯、邻氯甲苯、三氟甲苯、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、乙醚和乙酸乙酯中的至少一种。
10.根据权利要求1或2所述的微通道反应器实现相转移催化β-二羰基化合物烷基化反应的方法，其特征在于，所述的碱为碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、氢氧化钠、氢氧化钾和磷酸氢二钾中的至少一种。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4894471A (en) * | 1986-04-03 | 1990-01-16 | Consiglio Nazionale Delle Richerche | Continuous process for the alkylation of CH-acid compounds with alkyl carbonates in gas-liquid phase transfer catalysis-conditions |
| CN104987292A (zh) * | 2015-06-04 | 2015-10-21 | 上海化学试剂研究所有限公司 | 一种利用固载型相转移催化剂制备芳香族氟化物的方法 |
| CN106902869A (zh) * | 2017-02-09 | 2017-06-30 | 鄂尔多斯市瀚博科技有限公司 | 一种固载化相转移催化剂及其在制备过氧化新葵酸异丙苯酯中的应用 |
| CN110372506A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-10-25 | 大连理工大学 | 一种新的利用微反应器实现可见光催化不对称氧化的方法 |
| CN110878077A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-03-13 | 浙江工业大学 | 一种连续制备碳酸乙烯酯的方法 |
| CN113275036A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-08-20 | 江苏理文化工有限公司 | Sba-15负载相转移催化剂的制备和应用 |
| CN113501753A (zh) * | 2021-09-10 | 2021-10-15 | 山东华智生物科技股份有限公司 | 一种基于相转移催化剂合成二甲酸钾的方法 |
-
2022
- 2022-03-15 CN CN202210254542.6A patent/CN114539055A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4894471A (en) * | 1986-04-03 | 1990-01-16 | Consiglio Nazionale Delle Richerche | Continuous process for the alkylation of CH-acid compounds with alkyl carbonates in gas-liquid phase transfer catalysis-conditions |
| CN104987292A (zh) * | 2015-06-04 | 2015-10-21 | 上海化学试剂研究所有限公司 | 一种利用固载型相转移催化剂制备芳香族氟化物的方法 |
| CN106902869A (zh) * | 2017-02-09 | 2017-06-30 | 鄂尔多斯市瀚博科技有限公司 | 一种固载化相转移催化剂及其在制备过氧化新葵酸异丙苯酯中的应用 |
| CN110372506A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-10-25 | 大连理工大学 | 一种新的利用微反应器实现可见光催化不对称氧化的方法 |
| CN110878077A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-03-13 | 浙江工业大学 | 一种连续制备碳酸乙烯酯的方法 |
| CN113275036A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-08-20 | 江苏理文化工有限公司 | Sba-15负载相转移催化剂的制备和应用 |
| CN113501753A (zh) * | 2021-09-10 | 2021-10-15 | 山东华智生物科技股份有限公司 | 一种基于相转移催化剂合成二甲酸钾的方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| MASAHARU UENO ET AL.: "Phase-transfer alkylation reactions using microreactors", 《CHEM. COMMUN.》, pages 936 * |
| PASCAL DIMITROV-RAYTCHEV ET AL.: "Azaphosphatrane Cations: Weak Acids, Robust Phasetransfer Catalysts", 《CHEMCATCHEM》, vol. 4, pages 2045, XP072425520, DOI: 10.1002/cctc.201200367 * |
| 周景润: "壳聚糖季铵盐的制备及其应用研究进展", 《化工进展》, vol. 27, no. 5, pages 679 - 686 * |
| 唐除痴等: "《不对称反应中的有机磷试剂》", 天津：南开大学出版社, pages: 813 - 814 * |
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