CN117486855A - 2,5-噻吩二羧酸的制备方法 - Google Patents

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CN117486855A CN202311430755.0A CN202311430755A CN117486855A CN 117486855 A CN117486855 A CN 117486855A CN 202311430755 A CN202311430755 A CN 202311430755A CN 117486855 A CN117486855 A CN 117486855A
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赵松芳
马小帅
刘之华
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Abstract

本发明公开了一种2,5‑噻吩二羧酸的制备方法,现有技术大多采用已二酸和氯化亚砜进行反应,其反应有多步步骤,这既产生了较多的副产物,又影响最终产品的纯度和收率,而本申请采用甲醇钠甲醇、乙二醛甲醇、硫代二甘酸二甲酯为反应原料,避开了传统已二酸的制备方法,工艺简单,一步反应成环,并充分利用甲醇钠甲醇溶液加水得到氢氧化钠来对羧酸酯进行水解,并通过加酸酸化最终得到2,5‑噻吩二羧酸,产品的收率高,纯度好,一次收率能达到93%,经过一次重结晶提纯后纯度可达98%以上,解决了已二酸反应收率低、副产物多的问题,具有良好的应用前景。

Description

2,5-噻吩二羧酸的制备方法
技术领域
本发明涉及有机合成领域,具体涉及一种2,5-噻吩二羧酸的制备方法。
背景技术
2,5-噻吩二羧酸主要用于制备荧光增白剂OB、荧光增白剂EBF,目前主流生产工艺是己二酸氯化亚砜法,该工艺易结焦、稳定性差且产品质量略差,收率较低。
现有技术中,CN1876645A公开了2,5-噻吩二羧酸的合成方法,将己二酸加入到氯化亚砜中,同时加入催化剂量的吡啶:慢慢升温将反应液加热到100~130℃保持; 然后将反应液滴加碱和硫化物的水溶液中:加无机酸调pH析出粗产品,尽管能够在一定程度上避免因后续高温缩合导致严重积炭的问题,但由于原料己二酸反应步骤多会产生较多副产物。CN107445939A公开了一种精品噻吩-2,5-二羧酸的制备方法,介绍了以糖类为原料经过脱水、氯化、加氢、水解和硫化、再经过氧化制成目标产物的收率约50%,2,5-二卤己二烯二酸与硫化碱金属盐反应,尽管时间减少,但反应步骤较多,总收率偏低:以氯乙酸为起始原料需要在一种相转移催化剂PTC的作用下进行进行,以噻吩为原料成本较高且氧化引入羧基比较困难;以噻吩或卤代噻吩和丁基锂进行反应需要超低温且丁基锂价格昂贵危险性较大;中国专利CN113735820A公开了一种2,5-噻吩二羧酸的制备工艺,先制备中间产物2-氨基噻吩-3,4-二羧酸3-乙酯4-甲酯,在利用获得的中间产物制备中间产物噻吩-3,4-二羧酸3-乙酯4-甲酯,最后利用获得的中间产物噻吩-3,4-二羧酸3-乙酯4-甲酯得到最终产品2,5-噻吩二羧酸。
针对上述问题,本发明改进了合成思路,从其他原料合成2,5-噻吩二羧酸,合成方法减少反应步骤,以获得高纯度高收率的2,5-噻吩二羧酸。
技术内容
本发明提供一种2,5-噻吩二羧酸的制备方法,技术方案如下:
一种2,5-噻吩二羧酸的制备方法,包括:
步骤1、甲醇钠甲醇溶液加入反应釜中,然后将乙二醛甲醇溶液和硫代二甘酸二甲酯充分混合均匀后滴加入反应釜中,反应6-8h;
步骤2、加入一定量水,加热回流3-5h,让甲醇钠分解甲醇和氢氧化钠,常压蒸馏到100-110℃,分离得到甲醇水;
步骤3、降温到30-50℃,加入盐酸溶液,调节pH=0.8-1.2,搅拌3-6h后抽滤,加入水洗清洗,在50-60℃干燥10-15h,得到2,5-噻吩二羧酸产品粗品;
所述甲醇钠甲醇、乙二醛甲醇、硫代二甘酸二甲酯的质量比为2~2.4:1~1.2:1.5~1.8;
步骤2中,所述水与所述甲醇钠甲醇的质量比为3-3.5:1;
步骤3中,所述盐酸与所述所述甲醇钠甲醇的质量比为1:1.8-2.0;
所述2,5-噻吩二羧酸产品粗品可以经过脱色工艺处理提纯;
所述脱色工艺为:
将2,5-噻吩二羧酸产品粗品加入反应釜,加水溶解,加入氢氧化钠调pH=12-14,混合均匀后加入盐酸调到pH=4-6搅拌均匀,加入活性炭,并加热到80-90℃搅拌4-6h,热过滤,收集滤液,冷却到30-50℃时加盐酸调pH=0.8-1.2,并在温度降至20-30℃时搅拌3-4h,抽滤,水洗,得到产品。
所述2,5-噻吩二羧酸产品粗品可以经过重结晶工艺提纯;
所述重结晶工艺为:
取2,5-噻吩二羧酸产品粗品,加入粗品质量7-9倍的无水乙醇溶解,微回流,实现充分溶解;并趁热抽滤,保持布氏漏斗处于40-60℃左右,将母液在2-8℃搅拌重结晶5-6h,完成后进行抽滤,并用无水乙醇冲洗,得到提纯后的产品。剩余母液可以下次套用,或者将母液蒸出乙醇,在40-60℃干燥6-8h,再次得到粗品。
技术原理
2,5-噻吩二羧酸的合成,现有技术大多采用多步步骤,这既产生了较多的副产物,又影响最终产品的纯度和收率,本申请采用甲醇钠甲醇、乙二醛甲醇、硫代二甘酸二甲酯为反应原料,利用硫代二甘酸二甲酯的反应活性,一步合成噻吩环,得到噻吩羧酸酯;同时,甲醇钠在水的作用下会生成甲醇和氢氧化钠,噻吩二羧酸酯在碱性环境下会将醇脱出,又在酸性条件下得到羧酸,由于2,5-噻吩二羧酸甲酯有两个羧基基团,硫代二甘酸二甲酯在反应过程中会产生噻吩2-羧酸甲酯-5羧酸的副产物,该副产物也会在碱性环境和酸性环境下最终脱除醇,也同样得到2,5-噻吩二羧酸。反应原理如下所示。
因而本申请的反应副产物少,得到的2,5-噻吩二羧酸产品收率高,收率达到90%以上,产品纯度也可通过脱色、重结晶进行提纯,提纯后产品纯度可达到98%以上,需要高纯度产品可以通过多次重结晶来提高纯度。
技术效果
技术效果
本申请制备2,5-噻吩二羧酸,避开了传统已二酸的制备方法,工艺简单,一步反应成环,并充分利用甲醇钠甲醇溶液加水得到氢氧化钠来对羧酸酯进行水解,并通过加酸酸化最终得到2,5-噻吩二羧酸,产品的收率高,纯度好,一次收率能达到93%,经过一次重结晶提纯后纯度可达98%以上,解决了已二酸反应收率低、副产物多的问题,具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明,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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
800g 30%甲醇钠甲醇溶液投入带冷凝器和滴加装置的无水四口反应釜中,227g50%乙二醛甲醇溶液与180g硫代二甘酸二甲酯充分混合均匀后30℃滴加入反应釜中,滴加时间为3小时,滴加温度要小于45℃,滴加结束后保持45℃反应6小时。加入800g水加热回流3小时,使甲醇钠水解为甲醇和氢氧化钠。常压蒸馏105℃常压蒸馏,其中当常压蒸馏温度达到80℃时,得到810g 93%甲醇水,常压蒸馏温度从80℃到105℃时,得到246g 44%甲醇水。然后降温到40℃,加入414g 31%盐酸,使溶液pH=1,25℃搅拌3小时后抽滤,加入25g水洗滤饼一次,50℃干燥12小时,得到160g粗品,废水1000g。
实施例2
800g30%甲醇钠甲醇溶液投入无水反应釜中,227g 50%乙二醛甲醇溶液与180g硫代二甘酸二甲酯充分混合均匀后30℃滴加入反应釜中,滴加时间为3小时,滴加温度小于45℃,滴加结束后45℃反应6小时。加入800g水加热回流3小时,使甲醇钠水解为甲醇和氢氧化钠。常压蒸到105℃,常压蒸到80℃时,得到830g 93%甲醇水,常压蒸馏80℃到105℃时,得到230g 44%甲醇水。降温到40℃,加入419g 31%盐酸,使溶液pH=1,25℃搅拌3小时后抽滤,加入25g水洗滤饼一次,50℃干燥12小时,得到粗品:155g,废水:950g。
产品脱色
取粗品共315g,投入反应釜,加1200g水,加290g 32%的液碱调到pH=14,加20g 31%的盐酸调到pH=5。加入粗品15%的活性炭为47.3g,加热到80℃搅拌4小时,80℃左右热过滤,收集滤液,40℃时加310g 31%的盐酸调到pH=1,25℃时搅拌3小时,抽滤,加入25g水洗滤饼一次,得白色产品280g,活性炭中洗出9g产品,一共得到289g产品,纯度为95%,收率为93.1%,废水1500g。
为了进一步提高产品纯度,对样品进行重结晶。
重结晶工艺
取产品196g,含量为95%,按粗品与无水乙醇的质量比为1:8,加无水乙醇为1568g,微回流3小时,使产品充分溶于无水乙醇。趁热抽滤,保证布氏漏斗处于温度为50℃左右,防止产品降温析出,负压不要太大,以防无水乙醇沸腾,水泵为-0.05MPa为好。母液5℃搅拌重结晶5小时,抽滤,用50g和25g 无水乙醇洗产品两次,母液下次套用,得产品105g,含量98.3%。母液蒸出乙醇,50℃干燥6小时,得到粗品为65g,含量为98%。损失乙醇200g。若需要更高纯度的产品可以考虑二次重结晶,重结晶的时候杂质会析出一部分,产品的纯度会更高一些。
由上述方法可知,本申请制备的产品收率高,其原因在于反应步骤少,副产物少,可以最大程度上获得较多的主产物为白色晶体或粉末,熔点355-360度,比重1.65;同时,反应使用的甲醇钠甲醇溶液,通过加水获得氢氧化钠进而发生水解反应,然后加酸酸化最终获得2,5-噻吩二羧酸,反应得到的产品可以根据需要进行脱色提纯,脱色提纯工艺简单,具有良好的应用前景。

Claims (10)

1.一种2,5-噻吩二羧酸的制备方法,其特征在于,所述制备方法的步骤为
步骤1:将甲醇钠甲醇溶液加入反应釜中,乙二醛甲醇溶液和硫代二甘酸二甲酯充分混合均匀后滴加入反应釜中,反应6~8h;
步骤2:加入水,加热回流3-5h,让甲醇钠分解甲醇和氢氧化钠,常压蒸馏到100~110℃,分离得到甲醇水;
步骤3:降温到30-50℃,加入盐酸溶液,调节pH=0.8~1.2,搅拌3-6h后抽滤,加入水洗清洗,在50-60℃干燥10~15h,得到2,5-噻吩二羧酸产品粗品。
2.如权利要求1所述的一种2,5-噻吩二羧酸的制备方法,其特征在于,所述甲醇钠甲醇、乙二醛甲醇、硫代二甘酸二甲酯的质量比为2~2.4:1~1.2:1.5~1.8。
3.如权利要求1所述的一种2,5-噻吩二羧酸的制备方法,其特征在于,步骤2中,所述水与所述甲醇钠甲醇的质量比为3~3.5:1。
4.如权利要求1所述的一种2,5-噻吩二羧酸的制备方法,其特征在于,步骤3中,所述盐酸与所述所述甲醇钠甲醇的质量比为1:1.8~2.0。
5.如权利要求1所述的一种2,5-噻吩二羧酸的制备方法,其特征在于,所述2,5-噻吩二羧酸产品粗品经过脱色工艺处理。
6.如权利要求5所述的一种2,5-噻吩二羧酸的制备方法,其特征在于,所述脱色工艺为将2,5-噻吩二羧酸产品粗品加入反应釜,加水溶解,加入氢氧化钠调pH=14,混合均匀后加入盐酸调到pH=5搅拌均匀,加入活性炭,并加热到80~90℃搅拌4~6h,热过滤,收集滤液,冷却到40℃时加盐酸调pH=1,并在温度降至25℃时搅拌3~4h,抽滤,水洗,得到2,5-噻吩二羧酸产品。
7.如权利要求1所述的一种2,5-噻吩二羧酸的制备方法,其特征在于,所述2,5-噻吩二羧酸产品粗品经过重结晶工艺处理。
8.如权利要求7所述的一种2,5-噻吩二羧酸的制备方法,其特征在于,所述重结晶工艺为取一定质量的2,5-噻吩二羧酸产品粗品,加入粗品质量7~9倍的无水乙醇溶解,微回流,实现充分溶解;并趁热抽滤,保持布氏漏斗处于40~60℃左右,将母液在2~8℃搅拌重结晶5~6h,完成后进行抽滤,并用无水乙醇冲洗,得到提纯后的产品;剩余母液可以下次套用,或者将母液蒸出乙醇,在50℃干燥6~8h,再次得到粗品。
9.如权利要求8所述的一种2,5-噻吩二羧酸的制备方法,其特征在于,保持布氏漏斗处于50℃左右,将母液在5℃搅拌重结晶。
10.如权利要求8所述的一种2,5-噻吩二羧酸的制备方法,其特征在于,加入粗品质量8倍的无水乙醇溶解。
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