CN115385777B - 一种基于硼氢化钠还原生成的醇的纯化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于硼氢化钠还原生成的醇的纯化方法；包括如下步骤：在有机溶剂存在的条件下，硼氢化钠还原酯生成醇；加入饱和氯化铵水溶液淬灭；萃取、分离，有机层浓缩得粗产物；在粗产物中加入乙腈、丙腈或丙酮，过滤析出的盐；浓缩、减压蒸馏即可。本发明在粗产物中加入乙腈等溶液，乙腈溶液与粗产物中的水互溶，大幅降低了盐在水中的溶解度，析出固体盐后，通过布氏漏斗即可将析出的盐过滤，从而达到除去固体盐，显著提高醇收率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及醇的纯化方法，具体涉及一种基于硼氢化钠还原生成的醇的纯化方法；本方法适用于硼氢化钠还原各类酯，生成相应的醇后，由于采用过量饱和氯化铵溶液淬灭硼氢化钠，有机层中溶解大量氯化铵固体，对最后的减压蒸馏有较大影响，加入乙腈、丙腈、丙酮等除盐后，更加有利于减压蒸馏的进行，防止产物变质，提高产物的产率。
背景技术
硼氢化钠(Sodium borohydride)，是一种无机化合物，化学式为NaBH4，白色至灰白色结晶性粉末，吸湿性强，其碱性溶液呈棕黄色，是最常用的还原剂之一。溶于水、液氨、胺类，易溶于甲醇，微溶于乙醇、四氢呋喃，不溶于乙醚、苯、烃。通常用作醛类、酮类、酯类、酰氯类的还原剂。硼氢化钠还原文献一般用四氢呋喃,醇类等作为溶剂。
硼氢化钠的还原反应，为了使还原反应更加彻底，一般硼氢化钠的用量相对于底物更加过量，故会有未反应完的硼氢化钠需要进一步的淬灭。
硼氢化钠的淬灭通常采用饱和氯化铵溶液淬灭，相对于水淬灭，淬灭快且彻底，淬灭后水层虽然与有机溶剂分层，但由于反应溶剂与水互溶，有机层中含水量较高，故也有盐会留在有机层中，须进一步将有机层中的盐去除。
有机层中溶解大量氯化铵固体，对最后的减压蒸馏有较大影响，由于有氯化铵固体的存在，导致产物在正常减压蒸馏温度下蒸馏不出，且液体状产物随着温度的升高变得粘稠，并且高温可能导致产物变质，故除去粗产物中的盐，显得至关重要。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种基于硼氢化钠还原生成的醇的纯化方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
<第一方面>
本发明提供了一种醇的纯化方法，所述方法包括如下步骤：
S1、在有机溶剂存在的条件下，硼氢化钠还原酯生产醇；
S2、加入饱和氯化铵水溶液淬灭；萃取、分离，有机层浓缩得粗产物；
S3、在粗产物中加入乙腈、丙腈或丙酮，过滤析出的盐；浓缩、减压蒸馏即可。
作为一个实施方案，乙腈、丙腈或丙酮，与粗产物的质量比为1～3:1。在一些实施例中，乙腈、丙腈或丙酮，与粗产物的质量比为1:1。
作为一个实施方案，步骤S1中，所述有机溶剂包括四氢呋喃、甲醇、乙醇中的一种或几种。
作为一个实施方案，步骤S2中，萃取采用的溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷中的一种或几种。
作为一个实施方案，步骤S2中，所述分离是通过分液漏斗分取上层有机层；有机层浓缩至干。
作为一个实施方案，步骤S3中，所述过滤采用布氏漏斗。
作为一个实施方案，步骤S1中，所述酯包括但不限于3-氯丙酸甲酯、氰乙酸甲酯、苯乙酸甲酯等。
作为一个实施方案，步骤S3中，对应化合物1(3-氯丙醇)、化合物2(3-羟基丙腈)、化合物3(苯乙醇)，采用的减压蒸馏条件分别为59-60℃、9Torr，91-92℃、4Torr，92-93℃、5Torr。
<第二方面>
本发明还提供了一种3-羟基丙腈的合成方法，所述方法包括如下步骤：
A1、以氰乙酸甲酯为原料，加入有机溶剂和硼氢化钠进行还原反应；
A2、反应结束、温度降至室温后，加入饱和氯化铵水溶液进行淬灭；萃取、分离，有机层浓缩得粗产物；
A3、在粗产物中加入乙腈、丙腈或丙酮，过滤析出的盐；浓缩、减压蒸馏，即得所述3-羟基丙腈。
作为一个实施方案，氰乙酸甲酯、有机溶剂和硼氢化钠的摩尔用量比为1:(3～10):1。在一些实施例中，氰乙酸甲酯、有机溶剂和硼氢化钠的摩尔用量比为1:4.16:1。
作为一个实施方案，步骤A1中，还原反应的温度为20～40℃，时间为1～3h。
作为一个实施方案，乙腈、丙腈或丙酮，与粗产物的质量比为1～3:1。在一些实施例中，乙腈、丙腈或丙酮，与粗产物的质量比为1:1。
作为一个实施方案，步骤A1中，所述有机溶剂包括四氢呋喃、甲醇、乙醇中的一种或几种。
作为一个实施方案，步骤A2中，萃取采用的溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷中的一种或几种。
作为一个实施方案，步骤A2中，所述淬灭是在搅拌条件下进行，淬灭时间为0.5-1h。
本发明发现常规的有机溶剂虽然可以降低粗产物的含水量，但合成的各类醇也会溶于水层，分液水层后，造成产物的损失；有机层浓缩后，粗产物中仍有部分盐未除去：
(1)选择乙酸乙酯降低粗产物的含水量，旋蒸后仍有不少水难以去除，水中仍有未除去的氯化铵固体，且水层有产物的损失。
(2)选择二氯甲烷降低粗产物的含水量，旋蒸后仍有不少水难以去除，水中仍有未除去的氯化铵固体，且水层有产物的损失。
(3)选择在粗产物中加入乙腈等溶液，乙腈溶液与粗产物中的水互溶，大幅降低了盐在水中的溶解度，析出固体盐后，通过布氏漏斗即可将析出的盐过滤，从而达到除去固体盐的目的。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)本发明在粗产物中加入乙腈等溶液，乙腈溶液与粗产物中的水互溶，大幅降低了盐在水中的溶解度，析出固体盐后，通过布氏漏斗即可将析出的盐过滤，从而达到除去固体盐的目的。
2)本发明中采用的是价廉易得的化合物，通过简单的操作，即可除去产物中的盐，是一种具有高效去盐的方法。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
化合物1的制备：
1.1在1L反应釜中，依次加入溶剂四氢呋喃(300.15g,4.16mol)，3-氯丙酸甲酯(122.58g,1mol)，硼氢化钠(37.81g,1mol)，加入完毕后30℃下搅拌1h,待反应釜中的温度降至室温后，滴加300.09g饱和氯化铵的水溶液，搅拌0.5h,加入300.05g乙酸乙酯，通过分液漏斗分取上层有机层，有机层浓缩后得到粗产物；通过减压蒸馏(59-60℃，9Torr)得到无色液体38.71g，纯度为97.75％，收率为40.95％。
1.2在1L反应釜中，依次加入溶剂四氢呋喃(300.12g,4.16mol)，3-氯丙酸甲酯(122.55g,1mol)，硼氢化钠(37.83g,1mol)，加入完毕后30℃下搅拌1h,待反应釜中的温度降至室温后，滴加300.07g饱和氯化铵的水溶液，搅拌0.5h,加入300.11g乙酸乙酯，通过分液漏斗分取上层有机层，有机层浓缩后得到粗产物；向粗产物中加入等质量的乙腈，有大量的盐析出，通过布氏漏斗过滤析出的盐，浓缩溶剂后通过减压蒸馏(59-60℃，9Torr)得到无色液体86.93g，纯度为98.78％，收率为91.95％。
1.3基本同1.2，所不同之处在于：向粗产物中加入等质量的丙腈；结果见表1。
1.4基本同1.2，所不同之处在于：向粗产物中加入等质量的丙酮；结果见表1。
表1
| 粗产物后处理方法 | 产率(％) |
| 未析出盐时 | 40.95％ |
| 加入乙腈后 | 91.95％ |
| 加入丙腈后 | 89.76％ |
| 加入丙酮后 | 90.27％ |
实施例2
化合物23-羟基丙腈(又名2-氰基乙醇，英文名3-Hydroxypropionit；rile，简称HPN)是一种重要的化工中间体，不仅可以用来合成抗肿瘤药物环磷酰胺和治疗心血管病药物心得安和新可定，也可用来合成3-氨基丙醇，进而合成D-泛醇。D-泛醇进入人体内能转化为泛酸，进而合成辅酶A，促进人体蛋白质、脂肪、糖类的代谢，被广泛用于药物、食品添加剂和化妆品等领域。
目前国内外合成3-羟基丙腈的方法主要有丙烯腈水合法、环氧乙烷和氢氰酸法、2-氯乙醇法。专利CN106883142B以活性氧化铝固载三氟化硼与1,2-戊二醇的络合物为催化剂，用易燃易爆的环氧乙烷与剧毒品氢氰酸为原料合成3-羟基丙腈，此工艺有很大的安全风险，不利于实现产业化。2-氯乙醇法合成3-羟基丙腈，不仅要用到剧毒物氰化钠，还存在原料价格高以及产生大量废盐的问题。专利CN1189449C在弱碱性条件下，以水和丙烯腈为原料制备3-羟基丙腈，反应后生成较多二(氰乙基)醚的混合物，混合物需要利用碱性催化剂催化热解才能生成更多的3-羟基丙腈，工艺过于复杂。
本实施例中化合物2的制备路线如下：
2.1在1L反应釜中，依次加入溶剂甲醇(300.09g,9.38mol)，氰乙酸甲酯(99.09g,1mol)，硼氢化钠(37.85g,1mol)，加入完毕后30℃下搅拌1h,待反应釜中的温度降至室温后，滴加300.05g饱和氯化铵的水溶液，搅拌0.5h,加入300.15g乙酸乙酯，通过分液漏斗分取上层有机层，有机层浓缩后得到粗产物；通过减压蒸馏(91-92℃，4Torr)得到无色液体29.51g,纯度为97.32％，收率为41.56％。
2.2在1L反应釜中，依次加入溶剂甲醇(300.16g,9.38mol)，氰乙酸甲酯(99.07g,1mol)，硼氢化钠(37.84g,1mol)，加入完毕后30℃下下搅拌1h,待反应釜中的温度降至室温后，滴加300.09g饱和氯化铵的水溶液，搅拌0.5h,加入300.12g乙酸乙酯，通过分液漏斗分取上层有机层，有机层浓缩后得到粗产物；向粗产物中加入等质量的丙腈，有大量的盐析出，通过布氏漏斗过滤析出的盐，浓缩溶剂后通过减压蒸馏(91-92℃，4Torr)得到无色液体62.08g；纯度为99.02％，收率为87.34％。
2.3基本同2.2，所不同之处在于：向粗产物中加入等质量的乙腈；结果见表2。
2.4基本同2.2，所不同之处在于：向粗产物中加入等质量的丙酮；结果见表2。
表2
| 粗产物后处理方法 | 产率(％) |
| 未析出盐时 | 41.56％ |
| 加入丙腈后 | 87.34％ |
| 加入乙腈后 | 88.43％ |
| 加入丙酮后 | 87.37％ |
可见，本实施例使用绿色安全的氰乙酸甲酯为原料，价廉易得的硼氢化钠为还原剂，结合本发明的纯化方法，合成得到3-羟基丙腈，工艺相对简单，副产物少，产率高。
实施例3
化合物3的制备：
3.1在1L反应釜中，依次加入溶剂乙醇(300.16g,6.52mol)，苯乙酸甲酯(150.18g,1mol)，硼氢化钠(37.87g,1mol)，加入完毕后30℃下搅拌1h,待反应釜中的温度降至室温后，滴加300.09g饱和氯化铵的水溶液，搅拌0.5h,加入300.12g二氯甲烷，通过分液漏斗分取上层有机层，有机层浓缩后得到粗产物；通过减压蒸馏(92-93℃，5Torr)得到无色液体41.48g，纯度为97.01％，收率为33.96％。
3.2在1L反应釜中，依次加入溶剂乙醇(300.05g,6.52mol)，，苯乙酸甲酯(150.23g,1mol),硼氢化钠(37.82g,1mol)，加入完毕后30℃下搅拌1h,待反应釜中的温度降至室温后，滴加300.02g饱和氯化铵的水溶液，搅拌0.5h,加入300.04g二氯甲烷，通过分液漏斗分取上层有机层，有机层浓缩后得到粗产物；向粗产物中加入等质量的丙酮，有大量的盐析出，通过布氏漏斗过滤析出的盐，浓缩溶剂后通过减压蒸馏(92-93℃，5Torr)得到无色液体105.12g，纯度为98.73％，收率为86.02％。
3.3基本同3.2，所不同之处在于：向粗产物中加入等质量的乙腈；结果见表3。
3.4基本同3.2，所不同之处在于：向粗产物中加入等质量的丙腈；结果见表3。
表3
| 粗产物后处理方法 | 产率(％) |
| 未析出盐时 | 33.96％ |
| 加入丙酮后 | 86.02％ |
| 加入乙腈后 | 88.76％ |
| 加入丙腈后 | 85.37％ |
综上所述，乙腈等有机溶剂的加入可将粗产物中的盐析出，由于大量盐析出，使减压蒸馏更加容易进行，产物不易变质，收率大幅增加。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (9)
1.一种醇的纯化方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1、在有机溶剂存在的条件下，硼氢化钠还原酯生成醇；
S2、加入饱和氯化铵水溶液淬灭；萃取、分离，有机层浓缩得粗产物；萃取采用的溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷中的一种或几种；
S3、在粗产物中加入乙腈、丙腈或丙酮，过滤析出的盐；浓缩、减压蒸馏即可；
所述醇为3-氯丙醇、3-羟基丙腈或苯乙醇。
2.根据权利要求1所述的醇的纯化方法，其特征在于，步骤S3中，乙腈、丙腈或丙酮，与粗产物的质量比为1～3:1。
3.根据权利要求1所述的醇的纯化方法，其特征在于，步骤S1中，所述有机溶剂包括四氢呋喃、甲醇、乙醇中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的醇的纯化方法，其特征在于，步骤S2中，所述分离是通过分液漏斗分取上层有机层；有机层浓缩至干得粗产物。
5.根据权利要求1所述的醇的纯化方法，其特征在于，步骤S3中，生成的醇为3-氯丙醇，对应的减压蒸馏条件为59-60℃、9Torr；生成的醇为3-羟基丙腈，对应的减压蒸馏条件为91-92℃、4Torr；生成的醇为苯乙醇，对应的减压蒸馏条件为92-93℃、5Torr。
6.一种3-羟基丙腈的合成方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
A1、以氰乙酸甲酯为原料，加入有机溶剂和硼氢化钠进行还原反应；
A2、反应结束、温度降至室温后，加入饱和氯化铵水溶液进行淬灭；萃取、分离，有机层浓缩得粗产物；
A3、在粗产物中加入乙腈、丙腈或丙酮，过滤析出的盐；浓缩、减压蒸馏，即得所述3-羟基丙腈。
7.根据权利要求6所述的3-羟基丙腈的合成方法，其特征在于，氰乙酸甲酯、有机溶剂和硼氢化钠的摩尔用量比为1:(3～10):1。
8.根据权利要求6所述的3-羟基丙腈的合成方法，其特征在于，步骤A1中，还原反应的温度为20～40℃，时间为1～3h。
9.根据权利要求6所述的3-羟基丙腈的合成方法，其特征在于，乙腈、丙腈或丙酮，与粗产物的质量比为1～3:1。
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