CN114573435A - 一种环丙基甲基酮的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环丙基甲基酮的制备方法，属于精细化工技术领域，包括以下步骤：步骤一、以α‑乙酰基‑γ‑丁内酯为原料制备5‑氯‑2‑戊酮；步骤二、将5‑氯‑2‑戊酮加入氢氧化钠溶液中，95‑100℃下反应3h，静置分层，收集油层，得到环丙基甲基酮粗品；步骤三、向环丙基甲基酮粗品中加入引发剂和反应型除杂剂，60‑80℃下搅拌反应4‑6h后，得到环丙基甲基酮成品，以α‑乙酰基‑γ‑丁内酯为原料制备5‑氯‑2‑戊酮，反应原料易得，反应条件温和，反应步骤简单，5‑氯‑2‑戊酮环化过程中加入反应型除杂剂，得到纯度较高的得到环丙基甲基酮，本发明提供的环丙基甲基酮制备方法简单，并且最终产品纯度高。
Description
技术领域
本发明属于精细化工技术领域，具体地，涉及一种环丙基甲基酮的制备方法。
背景技术
环丙基甲基酮是结构较为特殊的甲基酮，它是合成新广谱抗菌剂环丙氟哌酸类药物和拟除虫菊酯类农药的重要中间体，经过手性还原为手性醇后成为重要的药物，在香料酮中，甲基酮无论本身作为香料，还是作为合成香料的中间体，都占有重要地位。
环丙基甲基酮的合成通常是以5-氯-2-戊酮为原料经环合得到粗品，然后精馏得到高纯度产品，但是5-氯-2-戊酮经环合得到的环丙基甲基酮粗品中，除了未反应完全的5-氯-2-戊酮或4-羰基-1-戊醇，常伴有大量低沸点有机萃取剂和DHMF(2-甲基-4，5-二氢呋喃)等副产物，DHMF含量较高影响环丙基甲基酮的纯度，并且直接以5-氯-2-戊酮为原料，成本较高，因此，本发明提供一种成本低、纯度高的环丙基甲基酮的制备方法。
发明内容
为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种环丙基甲基酮的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种环丙基甲基酮的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、以α-乙酰基-γ-丁内酯为原料制备5-氯-2-戊酮；
步骤二、将步骤一得到的5-氯-2-戊酮加入氢氧化钠溶液中，温度95-100℃下反应3h，反应结束后，静置分层，收集油层，得到环丙基甲基酮粗品，反应过程如下：
步骤三、向环丙基甲基酮粗品中加入引发剂和反应型除杂剂，温度60-80℃下搅拌反应4-6h，反应结束后，冷却至室温，利用磁铁吸附反应型除杂剂，然后过滤，滤液经过减压蒸馏，得到环丙基甲基酮成品。
进一步地，引发剂的用量为环丙基甲基酮粗品质量的0.1-0.5％，反应型除杂剂用量为环丙基甲基酮粗品质量的4-6％。
由于环丙基甲基酮粗品中含有DHMF，其结构式如下：
进一步地，氢氧化钠溶液的质量分数为30-40％，5-氯-2-戊酮和氢氧化钠的摩尔比为1:1.5。
进一步地，以α-乙酰基-γ-丁内酯为原料制备5-氯-2-戊酮具体步骤如下：
将α-乙酰基-γ-丁内酯加入浓盐酸中，搅拌条件下加入无水三氯化铝和正庚烷，缓慢升温至95-100℃，恒温反应4-6h，反应结束后，降温至室温，将反应产物倒入去离子水中，用氯仿萃取油相，依次用质量分数5％的碳酸氢钠溶液和去离子水洗涤一次，分离出油相，常压蒸馏出氯仿，得到5-氯-2-戊酮；
其中，α-乙酰基-γ-丁内酯、浓盐酸、无水三氯化铝和正庚烷的用量比为0.1mol：30-35mL：1g：10-15mL,浓盐酸的质量分数为36-38％，以无水三氯化铝为催化剂，浓盐酸作为氯代剂，正庚烷作为氯代反应的带水剂，使α-乙酰基-γ-丁内酯在热的盐酸介质中经开环脱羧和亲核氯代反应合成了5-氯-2-戊酮，反应过程如下：
进一步地，引发剂为过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化二异丙苯和二叔丁基过氧化物中的一种或多种按照任意比例混合而成。
进一步地，反应型除杂剂由以下步骤制成：
步骤A1、将纳米四氧化三铁置于去离子水中超声分散均匀，然后加入1mol/L的硅酸钠溶液，再次超声分散，升温至40℃保温搅拌反应3h，然后升温至80℃搅拌反应2h，反应结束后，降温至室温，用磁铁回收表面包覆有二氧化硅层的纳米粒子，得到载体颗粒；
其中，纳米四氧化三铁、去离子水和硅酸钠溶液的用量比为4.0g：180-220mL：12.5-13.0mL，加热条件下，使纳米四氧化三铁表面包覆有二氧化硅层得到载体颗粒；
步骤A2、将KH-550、正十二烷基三甲氧基硅烷和甲苯混合，然后加入载体颗粒，室温下搅拌反应8-10h，反应结束后，用磁铁回收反应产物，并用丙酮洗涤3-5次，得到改性载体颗粒；
其中，KH-550、正十二烷基三甲氧基硅烷、甲苯和载体颗粒的用量比为3mL：2-3mL：50-60mL：4.0-4.5g，利用KH-550、正十二烷基三甲氧基硅烷对得到载体颗粒进行修饰，得到疏水并且表面含有氨基的改性载体颗粒；
步骤A3、将2,4-己二烯酸、EDC、HOBT和苯混合，室温下搅拌1h，然后加入改性载体颗粒，35-40℃下搅拌反应3h，反应结束后，冷却至室温，用磁铁回收反应产物，并用丙酮洗涤3-5次，得到反应型除杂剂；
其中，2,4-己二烯酸、EDC、HOBT、苯和改性载体颗粒的用量比为0.05mol：0.06mol：0.06mol：100-120mL：10-12g，在EDC、HOBT催化作用下，使改性载体颗粒表面的氨基与2,4-己二烯酸的羧基发生缩合反应，使改性载体颗粒表面富含不饱和双键。
本发明的有益效果：
本发明以α-乙酰基-γ-丁内酯为原料制备5-氯-2-戊酮，反应原料易得，反应条件温和，反应步骤简单，克服现有环丙基甲基酮生产成本高的问题，然后在利用5-氯-2-戊酮环化得到环丙基甲基酮过程中，加入反应型除杂剂，首先使纳米四氧化三铁表面包覆有二氧化硅层得到载体颗粒，然后利用KH-550、正十二烷基三甲氧基硅烷对得到载体颗粒进行修饰，得到疏水并且表面含有氨基的改性载体颗粒；最后使改性载体颗粒表面的氨基与2,4-己二烯酸的羧基发生缩合反应，得到表面富含不饱和双键的反应型除杂剂，本发明使反应型除杂剂表面的双键在引发剂的作用下与环丙基甲基酮粗品中的DHMF发生聚合反应，利用反应型除杂剂与外界磁场良好的响应性，将反应型除杂剂进行去除，得到纯度较高的环丙基甲基酮，因此，本发明提供的环丙基甲基酮制备方法简单，并且最终产品纯度高。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种反应型除杂剂由以下步骤制成：
步骤A1、将4.0g纳米四氧化三铁置于180mL去离子水中超声分散均匀，然后加入12.5mL 1mol/L的硅酸钠溶液，再次超声分散，升温至40℃保温搅拌反应3h，然后升温至80℃搅拌反应2h，反应结束后，降温至室温，用磁铁回收表面包覆有二氧化硅层的纳米粒子，得到载体颗粒；
步骤A2、将3mL KH-550、2mL正十二烷基三甲氧基硅烷和50mL甲苯混合，然后加入4.0g载体颗粒，室温下搅拌反应8h，反应结束后，用磁铁回收反应产物，并用丙酮洗涤3次，得到改性载体颗粒；
步骤A3、将0.05mol 2,4-己二烯酸、0.06mol EDC、0.06mol HOBT和100mL苯混合，室温下搅拌1h，然后加入10g改性载体颗粒，35℃下搅拌反应3h，反应结束后，冷却至室温，用磁铁回收反应产物，并用丙酮洗涤3次，得到反应型除杂剂。
实施例2
本实施例提供一种反应型除杂剂由以下步骤制成：
步骤A1、将4.0g纳米四氧化三铁置于200mL去离子水中超声分散均匀，然后加入12.8mL 1mol/L的硅酸钠溶液，再次超声分散，升温至40℃保温搅拌反应3h，然后升温至80℃搅拌反应2h，反应结束后，降温至室温，用磁铁回收表面包覆有二氧化硅层的纳米粒子，得到载体颗粒；
步骤A2、将3mL KH-550、2.5mL正十二烷基三甲氧基硅烷和55mL甲苯混合，然后加入4.3g载体颗粒，室温下搅拌反应9h，反应结束后，用磁铁回收反应产物，并用丙酮洗涤4次，得到改性载体颗粒；
步骤A3、将0.05mol 2,4-己二烯酸、0.06mol EDC、0.06mol HOBT和110mL苯混合，室温下搅拌1h，然后加入11g改性载体颗粒，38℃下搅拌反应3h，反应结束后，冷却至室温，用磁铁回收反应产物，并用丙酮洗涤4次，得到反应型除杂剂。
实施例3
本实施例提供一种反应型除杂剂由以下步骤制成：
步骤A1、将4.0g纳米四氧化三铁置于220mL去离子水中超声分散均匀，然后加入13.0mL 1mol/L的硅酸钠溶液，再次超声分散，升温至40℃保温搅拌反应3h，然后升温至80℃搅拌反应2h，反应结束后，降温至室温，用磁铁回收表面包覆有二氧化硅层的纳米粒子，得到载体颗粒；
步骤A2、将3mL KH-550、3mL正十二烷基三甲氧基硅烷和60mL甲苯混合，然后加入4.5g载体颗粒，室温下搅拌反应10h，反应结束后，用磁铁回收反应产物，并用丙酮洗涤5次，得到改性载体颗粒；
步骤A3、将0.05mol 2,4-己二烯酸、0.06mol EDC、0.06mol HOBT和120mL苯混合，室温下搅拌1h，然后加入12g改性载体颗粒，40℃下搅拌反应3h，反应结束后，冷却至室温，用磁铁回收反应产物，并用丙酮洗涤5次，得到反应型除杂剂。
实施例4
一种环丙基甲基酮的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、以α-乙酰基-γ-丁内酯为原料制备5-氯-2-戊酮；
步骤二、将步骤一得到的5-氯-2-戊酮加入氢氧化钠溶液中，温度95℃下反应3h，反应结束后，静置分层，收集油层，得到环丙基甲基酮粗品，氢氧化钠溶液的质量分数为30％，5-氯-2-戊酮和氢氧化钠的摩尔比为1:1.5；
步骤三、向环丙基甲基酮粗品中加入过氧化二苯甲酰和实施例1的反应型除杂剂，温度60℃下搅拌反应4h，反应结束后，冷却至室温，利用磁铁吸附反应型除杂剂，然后过滤，滤液经过减压蒸馏，得到环丙基甲基酮成品，过氧化二苯甲酰的用量为环丙基甲基酮粗品质量的0.1％，反应型除杂剂用量环丙基甲基酮粗品质量的4％。
步骤一的具体操作步骤如下：
将0.1molα-乙酰基-γ-丁内酯加入30mL浓盐酸中，搅拌条件下加入1g无水三氯化铝和10mL正庚烷，缓慢升温至95℃，恒温反应4h，反应结束后，降温至室温，将反应产物倒入去离子水中，用氯仿萃取油相，依次用质量分数5％的碳酸氢钠溶液和去离子水洗涤一次，分离出油相，常压蒸馏出氯仿，得到5-氯-2-戊酮,浓盐酸的质量分数为36％。
实施例5
一种环丙基甲基酮的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、以α-乙酰基-γ-丁内酯为原料制备5-氯-2-戊酮；
步骤二、将步骤一得到的5-氯-2-戊酮加入氢氧化钠溶液中，温度98℃下反应3h，反应结束后，静置分层，收集油层，得到环丙基甲基酮粗品，氢氧化钠溶液的质量分数为35％，5-氯-2-戊酮和氢氧化钠的摩尔比为1:1.5；
步骤三、向环丙基甲基酮粗品中加入偶氮二异丁腈和实施例2的反应型除杂剂，温度70℃下搅拌反应5h，反应结束后，冷却至室温，利用磁铁吸附反应型除杂剂，然后过滤，滤液经过减压蒸馏，得到环丙基甲基酮成品，偶氮二异丁腈的用量为环丙基甲基酮粗品质量的0.3％，反应型除杂剂用量环丙基甲基酮粗品质量的5％。
步骤一的具体操作步骤如下：
将0.1molα-乙酰基-γ-丁内酯加入33mL浓盐酸中，搅拌条件下加入1g无水三氯化铝和12mL正庚烷，缓慢升温至98℃，恒温反应5h，反应结束后，降温至室温，将反应产物倒入去离子水中，用氯仿萃取油相，依次用质量分数5％的碳酸氢钠溶液和去离子水洗涤一次，分离出油相，常压蒸馏出氯仿，得到5-氯-2-戊酮,浓盐酸的质量分数为37％。
实施例6
一种环丙基甲基酮的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、以α-乙酰基-γ-丁内酯为原料制备5-氯-2-戊酮；
步骤二、将步骤一得到的5-氯-2-戊酮加入氢氧化钠溶液中，温度100℃下反应3h，反应结束后，静置分层，收集油层，得到环丙基甲基酮粗品，氢氧化钠溶液的质量分数为40％，5-氯-2-戊酮和氢氧化钠的摩尔比为1:1.5；
步骤三、向环丙基甲基酮粗品中加入偶氮二异丁酸二甲酯和实施例3的反应型除杂剂，温度80℃下搅拌反应6h，反应结束后，冷却至室温，利用磁铁吸附反应型除杂剂，然后过滤，滤液经过减压蒸馏，得到环丙基甲基酮成品，偶氮二异丁酸二甲酯的用量为环丙基甲基酮粗品质量的0.5％，反应型除杂剂用量环丙基甲基酮粗品质量的6％。
步骤一的具体操作步骤如下：
将0.1molα-乙酰基-γ-丁内酯加入35mL浓盐酸中，搅拌条件下加入1g无水三氯化铝和15mL正庚烷，缓慢升温至100℃，恒温反应6h，反应结束后，降温至室温，将反应产物倒入去离子水中，用氯仿萃取油相，依次用质量分数5％的碳酸氢钠溶液和去离子水洗涤一次，分离出油相，常压蒸馏出氯仿，得到5-氯-2-戊酮,浓盐酸的质量分数为38％。
对比例1
将实施例4中的反应型除杂剂去除，其余原料及制备过程不变。
对比例2
本对比例为公开号为CN110862310A的发明专利中实施例1制得的产品。
将实施例4-6和对比例1-2所得的环丙基甲基酮成品进行HPLC检测，测试其纯度和收率，测试结果如表1所示：
表1
| 项目 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 对比例1 | 对比例2 |
| 收率(％) | 95.7 | 96.1 | 95.8 | 95.2 | 83.5 |
| 纯度(％) | 99.1 | 99.5 | 99.3 | 93.4 | 97.5 |
由表1可以看出，实施例4-6所得的环丙基甲基酮成品纯度较高且收率较好。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种环丙基甲基酮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、以α-乙酰基-γ-丁内酯为原料制备5-氯-2-戊酮；
步骤二、将步骤一得到的5-氯-2-戊酮加入氢氧化钠溶液中，95-100℃下反应3h，静置分层，收集油层，得到环丙基甲基酮粗品；
步骤三、向环丙基甲基酮粗品中加入引发剂和反应型除杂剂，60-80℃下搅拌反应4-6h后，冷却至室温，利用磁铁吸附反应型除杂剂，然后过滤，滤液经过减压蒸馏，得到环丙基甲基酮成品。
2.根据权利要求1所述的一种环丙基甲基酮的制备方法，其特征在于，引发剂的用量为环丙基甲基酮粗品质量的0.1-0.5％，反应型除杂剂用量为环丙基甲基酮粗品质量的4-6％。
3.根据权利要求1所述的一种环丙基甲基酮的制备方法，其特征在于，氢氧化钠溶液的质量分数为30-40％，5-氯-2-戊酮和氢氧化钠的摩尔比为1:1.5。
4.根据权利要求1所述的一种环丙基甲基酮的制备方法，其特征在于，步骤一的具体操作步骤如下：
将α-乙酰基-γ-丁内酯加入浓盐酸中，搅拌条件下加入无水三氯化铝和正庚烷，升温至95-100℃，恒温反应4-6h，反应结束后，降温至室温，将反应产物倒入去离子水中，用氯仿萃取油相，洗涤后常压蒸馏，得到5-氯-2-戊酮。
5.根据权利要求4所述的一种环丙基甲基酮的制备方法，其特征在于，α-乙酰基-γ-丁内酯、浓盐酸、无水三氯化铝和正庚烷的用量比为0.1mol：30-35mL：1g：10-15mL,浓盐酸的质量分数为36-38％。
6.根据权利要求4所述的一种环丙基甲基酮的制备方法，其特征在于，反应型除杂剂由以下步骤制成：
将2,4-己二烯酸、EDC、HOBT和苯混合，室温下搅拌1h，然后加入改性载体颗粒，35-40℃下搅拌反应3h，反应结束后，冷却至室温，用磁铁回收反应产物，丙酮洗涤，得到反应型除杂剂。
7.根据权利要求6所述的一种环丙基甲基酮的制备方法，其特征在于，2,4-己二烯酸、EDC、HOBT、苯和改性载体颗粒的用量比为0.05mol：0.06mol：0.06mol：100-120mL：10-12g。
8.根据权利要求6所述的一种环丙基甲基酮的制备方法，其特征在于，改性载体颗粒由以下步骤制成：
步骤A1、将纳米四氧化三铁置于去离子水中超声分散，加入1mol/L的硅酸钠溶液，再次超声分散，40℃保温搅拌反应3h，80℃搅拌反应2h，降温至室温，磁铁回收，得到载体颗粒；
步骤A2、将KH-550、正十二烷基三甲氧基硅烷和甲苯混合，加入载体颗粒，室温下搅拌反应8-10h，磁铁回收，丙酮洗涤，得到改性载体颗粒。
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