CN117510332A - 合成6,8-二氯辛酸酯的新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合成6,8‑二氯辛酸酯的方法,包括如下步骤:A,使式IV所示6,8‑二羟基辛酸酯与氯化试剂反应,得到目标产物;或者B,使式V所示5‑(2‑氧化‑1,3,2‑二氧硫醚‑4‑基)戊酸酯与氯化试剂反应,得到目标产物,其中,式V可由式IV与氯化亚砜或亚硫酸酯反应制备。本发明的方法反应温和,工艺容易控制,有利于防治环境污染。
Description
技术领域
本发明属于有机化学领域,具体涉及一种合成6,8-二氯辛酸酯的新方法。
背景技术
α-硫辛酸是一种优良的抗氧剂,不但在临床上有许多重要用途,而且广泛地应用于生物学、化妆品和保健品中,具有较高的应用价值和广阔的市场前景。
硫辛酸的合成方法主要是用硫化钠和6,8-二氯辛酸乙酯进行反应环合,在经过碱性水解、盐酸酸化而得到目标产物。6,8-二氯辛酸酯例如6,8-二氯辛酸乙酯是维生素类药硫辛酸、硫辛酰胺等的重要中间体。
目前6,8-二氯辛酸乙酯的合成方法一般是以己二酸单乙酯为起始原料,经酰氯化、加成、还原、氯代等四步反应制备得到。该方法的主要缺点是工艺原料己二酸单乙酯价格较贵,同时要采用沸点很低的乙烯,工艺要求较高。在酰氯化及氯代反应中需要消耗大量的氯化亚砜,工艺尾气中产生大量的二氧化硫气体难以吸收,造成严重的环境污染,环境治理成本很高,另外随着环保法的严格实施,采用该法生产硫辛酸的企业面临停产的命运。
专利文献CN107673972A公开了一种以环己酮和乙烯基乙醚为原料来合成6,8-二氯辛酸乙酯的方法,该路线起始原料容易得到,但是水解需要用到大量溴化氢,价格昂贵且造成大量三废,对工业化形成巨大挑战。
专利文献CN112479878A公开了化合物1经过氧化酯化得到化合物2,后经过脱水生成化合物3,再经过Prins缩合反应得到化合物4,然后经过水解加氢得到化合物5,最后经过氯化得到6,8-二氯辛酸乙酯。该方法同样存在如下缺陷:原料较贵,工艺复杂要求高,有反应温度超过250℃,工艺多步,需使用重金属催化剂,对生产设备要求苛刻,成本较高,不利于工业化生产。
因此,研究开发环境友好、节能的6,8-二氯辛酸酯合成技术具有十分重要的经济意义和社会意义。
发明内容
为了开发反应条件温和、工艺容易控制且有利于防治环境污染的合成6,8-二氯辛酸酯的新技术,发明人改变了现有技术合成路线,开发出一种制备6,8-二氯辛酸酯的新工艺,避免了使用高压反应设备,不使用昂贵的金属有机催化剂,同时避免使用腐蚀性强的原料比如氯气和溴,降低了环境危害性。具体地,本发明的技术方案如下所述。
一种合成6,8-二氯辛酸酯的方法,包括如下步骤:
A,即路线一,使式IV所示6,8-二羟基辛酸酯与氯化试剂反应,得到式VI所示6,8-二氯辛酸酯;或者
B,即路线二,使式V所示5-(2-氧化-1,3,2-二氧硫醚-4-基)戊酸酯与氯化试剂反应,得到式VI所示6,8-二氯辛酸酯,
其中,式V所示5-(2-氧化-1,3,2-二氧硫醚-4-基)戊酸酯可以通过下述步骤合成:C,使式IV所示6,8-二羟基辛酸酯与氯化亚砜(SOCl2)或亚硫酸酯反应,得到式V所示5-(2-氧化-1,3,2-二氧硫醚-4-基)戊酸酯;
其中R选自C1-C6烷基。
可选地,上述步骤C和步骤B可以连续进行、甚至一锅法实施,使化合物IV先转化为中间体V再合成化合物VI。相较路线一,虽然从化合物IV经过路线二合成化合物VI多出了一步反应,但是经过步骤C的过度为化合物V反而使得产物VI的收率大幅度提升,而且由于中间体不需要经过特别的分离或者提纯处理工序,成本并不会显著增加,这在经济性方面是具有一定优势的。
上述C1-C6烷基是直链或支链烷基,选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基等。优选R是甲基、乙基或者异丙基,更优选乙基。
步骤A可以在有机溶剂中进行,所述有机溶剂选自乙腈、丙腈、甲醇、乙醇、异丙醇、仲丁醇、叔丁醇、3-戊醇、2-戊醇、叔戊醇、2-甲基丁醇、3-甲基-3-戊醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚、甘油、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、甲酸乙酯、乙酸乙酯(EA)、乙酸异戊酯、1,2二氯乙烷、乙二胺、正己烷、正庚烷、乙醚、石油醚、氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,4-二氧六环、苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、氯苯、二氯苯、叔丁基甲基醚、或者它们中两种以上的混合物。例如有机溶剂是甲苯与N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的混合溶剂。
类似地,步骤B可以在有机溶剂中进行,所述有机溶剂选自乙腈、丙腈、甲醇、乙醇、异丙醇、仲丁醇、叔丁醇、3-戊醇、2-戊醇、叔戊醇、2-甲基丁醇、3-甲基-3-戊醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚、甘油、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、甲酸乙酯、乙酸乙酯(EA)、乙酸异戊酯、1,2二氯乙烷、乙二胺、正己烷、正庚烷、乙醚、石油醚、氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,4-二氧六环、苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、氯苯、二氯苯、叔丁基甲基醚、或者它们中两种以上的混合物。例如有机溶剂是甲苯与N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的混合溶剂。
步骤A和B中所用的氯化试剂选自下组:三光气,二光气,光气,氯化亚砜,三氯氧磷,五氯化磷,磺酰氯,草酰氯,氯气,氯代丁二酰亚胺,或者它们中两种以上的混合物。例如,步骤A和B中所用的氯化试剂可以都是三光气。
上述步骤C可以在缚酸剂存在下进行,反应体系中添加缚酸剂有助于提高产物收率,所用的缚酸剂选自有机碱或者无机碱。其中,所述有机碱选自甲醇钠/钾、乙醇钠/钾、叔丁醇钠/钾、三乙胺、吡啶、乙醇胺、2-羟基乙胺、异丙醇胺、吗啉、或者它们中两种以上的混合物;所述无机碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氨水、或者它们中两种以上的混合物。
上述步骤C中所述亚硫酸酯选自亚硫酸甲酯、亚硫酸乙酯、亚硫酸正丙酯、亚硫酸异丙酯、亚硫酸正丁酯、亚硫酸仲丁酯、亚硫酸异丁酯、亚硫酸叔丁酯、亚硫酸正戊酯、亚硫酸异戊酯、亚硫酸新戊酯、亚硫酸正己酯等。优选地,亚硫酸酯选自亚硫酸甲酯、亚硫酸乙酯、亚硫酸异丙酯。
步骤C可以在有机溶剂中进行,所述有机溶剂选自乙腈、丙腈、甲醇、乙醇、异丙醇、仲丁醇、叔丁醇、3-戊醇、2-戊醇、叔戊醇、2-甲基丁醇、3-甲基-3-戊醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚、甘油、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、甲酸乙酯、乙酸乙酯(EA)、乙酸异戊酯、1,2二氯乙烷、乙二胺、正己烷、正庚烷、乙醚、石油醚、氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,4-二氧六环、苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、氯苯、二氯苯、叔丁基甲基醚、或者它们中两种以上的混合物。例如有机溶剂是甲苯。
本发明的第二个方面提供了一种合成上述6,8-二羟基辛酸酯(IV)的方法,包括如下步骤:
D,使式III所示7-(2-乙酰氧基)乙基己-2-内酯在与R基对应的醇溶剂中进行开环和酯交换反应,得到式IV所示6,8-二羟基辛酸酯,
其中R按照如上所述定义。
例如,当R为甲基、乙基或者异丙基时,所述醇为甲醇、乙醇或者异丙醇。
步骤D可以在催化剂作用下进行,所述的催化剂可以为烷基磺酸、苯磺酸或者烷基苯磺酸,例如为对甲苯磺酸。
本发明的第三个方面提供了一种合成上述7-(2-乙酰氧基)乙基己-2-内酯(III)的方法,包括如下步骤:
E,使环己酮(式I)和醋酸乙烯酯经自由基加成反应,得到式II所示乙酸2-(2-氧环己基)乙酯;
F,使式II所示乙酸2-(2-氧环己基)乙酯进行氧化、酯化反应,得到III所示7-(2-乙酰氧基)乙基己-2-内酯:
上述步骤E的自由基加成反应中所使用的催化剂为过氧化物。所述过氧化物选自有机过氧化物,例如过氧化环己酮、过氧化苯甲酰、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢、双叔丁基过氧化物、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮等。优选所使用的催化剂为双叔丁基过氧化物。
上述步骤F的氧化、酯化反应中可以使用甲酸和双氧水进行内酯化。
本发明的提供的6,8-二氯辛酸酯制备方法反应条件温和,所有步骤的反应温度都不高于100℃、也不需要低于-10℃的超低温反应环境,不使用高压反应器,不使用昂贵的金属有机催化剂,有利于降低生产成本,不使用腐蚀性强的原料,有利于防治环境污染,因此适合工业化大规模生产。
具体实施方式
降低能源消耗、减少环境污染、节约生产成本是化工生产领域的发展趋势。为此,本发明提供了一种反应条件温和、工艺条件要求低且容易控制的6,8-二氯辛酸酯(VI)制备新路线,从廉价易得的化工原料环己酮和醋酸乙烯酯出发,经过简单的合成工艺,可以制得目标产物。以通式VI中R为乙基的化合物6,8-二氯辛酸乙酯为例,合成路线如下:
本文中,有时将术语“式X所示化合物”表述为“式X”或“化合物X”,这是本领域技术人员能够理解的。比如,式III所示化合物和化合物III都是指代相同的化合物7-(2-乙酰氧基)乙基己-2-内酯。
上述III所示7-(2-乙酰氧基)乙基己-2-内酯可以呈开环和闭环两种形态存在,其中开环形态的分子结构为III-1:
一般情况下,开环形态和闭环形态可以共存,即III可以呈两种结构的混合物形式存在,两者的反应性一致。
从中间体IV出发合成目标化合物VI的路线有两条,路线一是直接与氯化试剂比如三光气进行氯化反应,得到目标产物6,8-二氯辛酸酯;路线二是与氯化亚砜(SOCl2)反应,得到环亚硫酸酯即5-(2-氧化-1,3,2-二氧硫醚-4-基)戊酸酯,然后环亚硫酸酯与氯化试剂比如三光气进行氯化反应,得到目标产物6,8-二氯辛酸酯。
实验表明,从化合物IV出发经过路线二合成化合物VI虽然多出一步反应,但氯化效率相比路线一有明显提高,目标产物收率也有明显提高,同时减少了氯化试剂的使用量,这样降低了三废,整体合成路线对设备要求低,因而更加经济、安全。
在具体的实施方案中,在上述各步骤反应完成后,可按本领域常识进行过滤、洗涤、干燥、重结晶等后处理和纯化操作。
以下通过实施例进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于举例说明目的,而不是对本发明的限制。本领域技术人员根据本发明构思对其做出的各种改变或调整,均应落入本发明的保护范围内。
本文中涉及到多种物质的添加量、含量及浓度,其中所述的百分含量,除特别说明外,皆指质量百分含量。
本文的实施例中,如果对于反应温度或操作温度没有做出具体说明,则该温度通常指室温(10-40℃)。
实施例
试剂:本发明实施例中使用的反应物和催化剂均为化学纯,可直接使用或根据需要经过简单纯化。试剂均购自中国医药(集团)上海化学试剂公司、上海众巍化学有限公司和上海毕得医药科技有限公司。
检测仪器:
核磁共振仪型号:Bruker AV-500和Brucker AV-600;
气相色谱仪(GC),型号:Shimadzu 2030,检测器为FID,气相色谱柱型号:30-mG0301-31。
实施例1:乙酸2-(2-氧环己基)乙酯(II)的制备
在1.5L反应瓶中投入1000ml环己酮,升温至回流,滴加100g醋酸乙烯酯和20g双叔丁基过氧化物,约60min滴加完成,滴加后反应3小时,气相监测反应完成后,减压浓缩反应液得到粗产物,而后减压精馏得到128g化合物II,纯度98%,以醋酸乙烯酯计,摩尔收率为68%。核磁谱图数据如下。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:4.16-4.00(m,2H),2.46-2.21(m,3H,),2.20-2.03(m,3H),2.01(s,3H),1.92-1.77(m,1H),1.76-1.55(m,2H)and 1.54-1.30(m,2H)。
实施例2:7-(2-乙酰氧基)乙基己-2-内酯(III)的制备
于反应瓶中依次加入65g化合物II,668g 85%的甲酸,搅拌溶解,滴加72g 30%双氧水,内温控制在45-50℃,3h加完并保温反应2.5h,气相监测原料反应完全然后加热至100℃反应2h。反应结束降至室温,减压浓缩反应液得到78g化合物III,收率为90%。产物III不需要纯化,可以直接用于下一步反应。
实施例3:6,8-二羟基辛酸乙酯(IV)的制备
于反应瓶中依次加入100g化合物III,5g对甲苯磺酸,600ml无水乙醇和300ml甲苯,升温至回流,反应10小时,反应结束,减压浓缩反应液得到71g化合物IV,收率为86%。化合物IV不需纯化,直接进行下步反应。少量样品通过柱层析纯化后做结构鉴定,核磁谱图数据如下。
1H NMR(400MHz,CDC13)δ:4.09(q,J=7.1Hz,2H),3.80(dtd,J=18.3,10.9,4.8Hz,3H),3.15(s,2H),2.28(t,J=7.4Hz,2H),1.70-1.55(m,4H),1.53-1.29(m,4H),1.22(t,J=7.2Hz,3H)。
实施例4:5-(2-氧化-1,3,2-二氧硫醚-4-基)戊酸乙酯(V)的制备
于反应瓶中依次加入300g化合物IV,3L甲苯,372g三乙胺,搅拌溶解,降温至零下5℃,滴加175g SOCl2,室温反应1h后气相监测原料反应完全,过滤除去三乙胺盐酸盐,滤液旋干得到335g化合物V,收率为91%。核磁谱图数据如下。
1H NMR(400MHz,CDC13)δ:5.20–4.70(m,2H),4.12(q,J=7.1Hz,2H),3.90(d,J=2.9Hz,1H),2.30(t,J=7.4Hz,2H),1.73–1.30(m,8H),1.25(t,J=7.1Hz,3H)。
实施例5:5-(2-氧化-1,3,2-二氧硫醚-4-基)戊酸乙酯(V)的制备
于反应瓶中依次加入300g化合物IV,3L甲苯,360g亚硫酸二异丙酯,搅拌溶解,升温至50℃,体系抽真空,除去反应生成的异丙醇,反应结束,旋干得到345g化合物V,收率为94%。
实施例6:6,8-二氯辛酸乙酯(VI)的制备
于反应瓶中,依次加入200g化合物V,1000ml甲苯,5.83g DMF,加热至90℃,分批加入237g三光气,保持温度反应1h,气相监测原料反应完全,减压浓缩反应液得到粗产物,随后进一步精馏得到160g目标产物6,8-二氯辛酸乙酯,纯度97%,收率为83%。核磁谱图数据如下。
1H NMR(400MHz,CDCI3)δ:4.18(q,2H,J=7Hz),3.76-3.57(m,1H),3.22-3.09(m,2H),2.46(dt,1H,J1=6.0Hz,J2=12.4Hz),2.38(t,2H,J=6.4Hz,CH2),1.91(dt,1H,J1=6.8Hz,J2=13.6Hz),1.74-1.64(m,4H),1.57-1.43(m,2H),1.26(t,3H,J=7.0Hz)。
实施例7:6,8-二氯辛酸乙酯(VI)的制备
于反应瓶中依次加入163g化合物IV,1000ml甲苯,5.83g DMF,加热至90℃,分批加入237g三光气,保持温度反应1h,气相监测原料反应完全,减压浓缩反应液得到粗产物,随后进一步精馏得到42g6,8-二氯辛酸乙酯,纯度95%,收率为22%。
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,均应包括在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种合成6,8-二氯辛酸酯的方法,包括如下步骤:
A,使式IV所示6,8-二羟基辛酸酯与氯化试剂反应,得到式VI所示6,8-二氯辛酸酯;或者
B,使式V所示5-(2-氧化-1,3,2-二氧硫醚-4-基)戊酸酯与氯化试剂反应,得到式VI所示6,8-二氯辛酸酯,
其中,式V所示5-(2-氧化-1,3,2-二氧硫醚-4-基)戊酸酯可通过下述步骤合成:
C,使式IV所示6,8-二羟基辛酸酯与氯化亚砜或亚硫酸酯反应,得到式V所示5-(2-氧化-1,3,2-二氧硫醚-4-基)戊酸酯;
其中R选自C1-C6烷基。
2.如权利要求1所述方法,其特征在于,所述C1-C6烷基选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基。
3.如权利要求1所述方法,其特征在于,步骤A和步骤B在有机溶剂中进行,所述有机溶剂选自乙腈、丙腈、甲醇、乙醇、异丙醇、仲丁醇、叔丁醇、3-戊醇、2-戊醇、叔戊醇、2-甲基丁醇、3-甲基-3-戊醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚、甘油、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸异戊酯、1,2二氯乙烷、乙二胺、正己烷、正庚烷、乙醚、石油醚、氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,4-二氧六环、苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、氯苯、二氯苯、叔丁基甲基醚、或者它们中两种以上的混合物。
4.如权利要求1所述方法,其特征在于,步骤A和步骤B所用的氯化试剂选自下组:三光气,二光气,光气,氯化亚砜,三氯氧磷,五氯化磷,磺酰氯,草酰氯,氯气,氯代丁二酰亚胺,或者它们中两种以上的混合物。
5.如权利要求1所述方法,其特征在于,步骤C在缚酸剂存在下进行,所用的缚酸剂选自有机碱或者无机碱,其中所述有机碱选自甲醇钠/钾、乙醇钠/钾、叔丁醇钠/钾、三乙胺、吡啶、乙醇胺、2-羟基乙胺、异丙醇胺、吗啉、或者它们中两种以上的混合物;所述无机碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氨水、或者它们中两种以上的混合物。
6.如权利要求1所述方法,其特征在于,步骤C中所述亚硫酸酯选自亚硫酸甲酯、亚硫酸乙酯、亚硫酸正丙酯、亚硫酸异丙酯、亚硫酸正丁酯、亚硫酸仲丁酯、亚硫酸异丁酯、亚硫酸叔丁酯、亚硫酸正戊酯、亚硫酸异戊酯、亚硫酸新戊酯、亚硫酸正己酯。
7.一种合成如权利要求1中所述6,8-二羟基辛酸酯的方法,包括如下步骤:
D,使式III所示7-(2-乙酰氧基)乙基己-2-内酯在与R基对应的醇溶剂中进行开环和酯交换反应,得到式IV所示6,8-二羟基辛酸酯,
其中R按照权利要求1中所述定义。
8.一种合成如权利要求6中所述7-(2-乙酰氧基)乙基己-2-内酯的方法,包括如下步骤:
E,使环己酮(化合物I)和醋酸乙烯酯经自由基加成反应,得到式II所示乙酸2-(2-氧环己基)乙酯;
F,使式II所示乙酸2-(2-氧环己基)乙酯进行氧化、酯化反应,得到III所示7-(2-乙酰氧基)乙基己-2-内酯:
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,步骤E的自由基加成反应中所使用的催化剂为过氧化物。
10.如权利要求8所述的方法,其特征在于,步骤F的氧化、酯化反应中使用甲酸和双氧水进行内酯化。
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