CN117624097A - 一种卡龙酸酐的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种卡龙酸酐的制备方法，以功夫酸(化合物I)为起始物料经氧化反应得到卡龙酸(化合物II)，卡龙酸(化合物II)经过酸酐化反应得到卡龙酸酐。该制备方法，具有低成本、高收率、高纯度、操作简便、易于控制、适用于工业化放大生产的优点。
Description
技术领域
本发明属于化学合成领域，具体涉及一种卡龙酸酐的合成方法。
背景技术
卡龙酸酐是合成帕罗韦德的重要中间体，结构式为CAS号为67911-21-1，同时也广泛应用与农药和其他有机合成领域。
目前公开的卡隆酸和卡龙酸酐的合成路线，包括：
CN114456057A公开了卡隆酸的合成，采用功夫酸为起始物料，以水作为溶剂，通过氧化条件反应得到卡龙酸，具体是将功夫酸与固体氢氧化钾接触，加入溶剂中溶解，搅拌均匀后再加入高锰酸钾，固体氢氧化钾与高锰酸钾的接触面积相对于液相来说较小，需要增大高锰酸钾的用量，产生的二氧化锰较多，增加了后处理的难度。
CN114456057A公开了一种卡龙酸酐的制备方法，是以3甲基-2-丁烯酸乙酯为起始原料，与氰乙酸乙酯经过迈克尔加成、卤代、环合、脱酯、水解、关环得到卡龙酸酐，其中由卡隆酸制备卡龙酸酐这一步，该制备方法原料使用的是卡隆酸消旋体，成环温度较高，反应温度较高，不利于工业化放大生产。
CN114456057A公开了一种卡龙酸酐的制备方法，是以卡龙酸和酸酐化试剂经酸酐化反应得到卡龙酸酐，其中反应过程用到了溶剂和催化剂，并且酸酐化反应温度高达100-200℃，后处理还采用了蒸馏操作，此方法原料成本高，存在高温反应，后处理麻烦，不利于工业化放大生产。
因此本领域急需提供一种成本低廉，绿色环保，操作简单的卡龙酸酐的制备方法。
发明内容
针对上述卡龙酸酐的制备方法，其存在成本昂贵、操作复杂、反应条件苛刻等问题，本发明提供一种新的卡龙酸酐的制备方法，具有低成本、高收率、高纯度、操作简便、易于控制、适用于工业化放大生产的优点。
本发明提供一种卡龙酸酐的制备方法，卡龙酸酐如下式III所示：
本发明提供一种卡龙酸酐的制备方法，以功夫酸(化合物I)为起始物料经氧化反应得到卡龙酸(化合物II)，卡龙酸(化合物II)经过酸酐化反应得到卡龙酸酐。
一方面，本发明提供一种化合物III的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：化合物I在反应溶剂中，在碱存在的条件下，与氧化剂于反应温度下进行反应，反应完全后，制得化合物II，
步骤二：化合物II与酸酐化试剂于反应温度下进行反应，反应完全后，制得化合物III。
步骤一中，所述的反应溶剂可选自水、二氯甲烷、DMF中的至少一种。在一些实施方式中，所述反应溶剂为水，有利于反应的进行和后处理。
步骤一中，所述的反应温度为0-100℃。在一些实施方式中，所述反应温度为35-45℃，有利于反应的进行。
步骤一中，所述碱可选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠中的至少一种。在一些实施方式中，所述碱为氢氧化钠。
步骤一中，所述氧化剂可选自高锰酸钾、臭氧中的至少一种。在一些实施方式中，所述氧化剂为高锰酸钾。
步骤一中，所述功夫酸与碱的摩尔比可为1:2-10。在一些实施方式中，所述功夫酸与碱的摩尔比为1：2-3，有利于产物的生成和获得。
步骤一中，所述功夫酸与氧化剂的摩尔比可为1:2-10。在一些实施方式中，所述功夫酸与氧化剂的摩尔比为1：2-3，有利于产物的生成和获得。
步骤一中，反应完全后，任选进行后处理。在一些实施方式中，所述后处理包括：加入还原剂淬灭氧化性、过滤、滤液用水淋洗至点板无产物点，滤液调PH至1-2，再对滤液进行萃取，浓缩、重结晶，得到化合物II。
在一些实施方式中，步骤一中，在35-45℃下，化合物I在氢氧化钠中，滴加至高锰酸钾和氢氧化钠的混合物中反应，反应完全后，任选进行后处理，所述后处理包括：加入亚硫酸钠锌淬灭氧化性、过滤、滤液用水淋洗至点板无产物点，滤液加50％H2SO4调PH至1-2，EA萃取4次，浓缩得到白色固体，加EA/PE重结晶，得到化合物II。
步骤二中，所述的反应温度为40-140℃。在一些实施方式中，所述反应温度为80℃，有利于反应的进行。
步骤二中，所述酸酐化试剂可选自醋酸酐、三氟乙酸酐中的至少一种。在一些实施方式中，所述酸酐化试剂为醋酸酐。
步骤二中，反应完全后，任选进行后处理。在一些实施方式中，所述后处理包括：蒸出体系中酸酐化试剂，加入EA，过滤，滤液降温析晶，滴入PE，过滤，干燥滤渣得到化合物III。
在一些实施方式中，步骤二中，在80℃下，化合物II和醋酸酐反应，反应完全后，任选进行后处理，所述后处理包括：蒸出体系中醋酸和醋酸酐，加入E A 0.4V，60℃过滤，滤液降温析晶，滴入PE 1.2V，0--10℃过滤，干燥滤渣得到化合物III。
发明人发现，所述化合物III的制备方法，采用上述方法后，产生了意料不到的技术效果。本发明采用S构型的功夫酸为起始原料，在使用液态碱的均相条件下，经氧化反应得到化合物II，再在较低温度下进行酸酐环化反应得到化合物III。区别现有的方法，本发明的方法通过合理的工艺设计，避免了固态反应物反应不均、高温反应，蒸馏后处理复杂操作等问题，反应总收率，纯度高，易于实现放大生产。
综上所述，本发明包括以下有益效果：
1、本发明提供的卡隆酸酐的制备方法，采用S构型的功夫酸为原料，溶液形式的碱，使反应在均相下进行，减少了氧化剂的用量，进一步降低了后处理的处理难度，加快了反应速度、简化了操作、有利于工业化生产。
2、本发明提供的卡隆酸酐的制备方法，没有使用催化剂，产物的纯化过程不涉及蒸馏等复杂操作，酸酐成环反应也是在较低温度下进行的，因反应温度交底，未反应完全的酸酐化试剂还可以不断回收利用，操作安全，节能环保，适于工业化生产。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
本发明中，如“化合物I”和“式I所示的化合物”和“式I”的表述，表示的是同一个化合物。
本发明中，“任选”或者“任选地”表示可以有，也可以没有；或者可以进行，也可以不进行；如“任选地往步骤(C)所得的粗品中加入反应溶剂”表示可以往步骤(C)所得的粗品中加入反应溶剂，也可以不往步骤(C)所得的粗品中加入反应溶剂。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面进一步披露一些非限制实施例，对本发明作进一步的详细说明。
本发明所使用的试剂均可以从市场上购得或者可以通过本发明所描述的方法制备而得。
本发明中，h表示小时；min表示分钟；g表示克；mL表示毫升。
本发明中，DIBAL表示二异丁基氢化铝。
本发明中，HPLC表示高效液相色谱法。
本发明中，反应中，原料剩余量不超过投料量的5％或3％或2％或1％或0.5％时，视为反应完全。
实施例1化合物II的制备
向2L反应瓶中加入10％NaOH(575g，1.45mol)和高锰酸钾(456g，2.9mol)，搅拌升温至35℃，取功夫酸(280g，1.16mol)加10％NaOH(575g，1.45mol)溶解，将该溶剂滴入反应瓶中，控温35-40℃，滴加完反应1h，点板无原料剩余，加20％亚硫酸钠淬灭氧化性，过滤，滤液用水淋洗至点板无产物点，滤液加50％H2SO4调PH至1-2，EA萃取4次，浓缩得到白色固体，加EA/PE重结晶得到156g。
实施例2化合物II的制备
向2L反应瓶中加入10％KOH(1680g，2mol)和高锰酸钾(632g，4mol)，搅拌升温至35℃，取功夫酸(280g，1.16mol)加10％KOH(1680g，2mol)溶解，将该溶剂滴入反应瓶中，控温40-45℃，滴加完反应1h，点板无原料剩余，加20％亚硫酸钠淬灭氧化性，过滤，滤液用水淋洗至点板无产物点，滤液加50％H2SO4调PH至1-2，EA萃取4次，浓缩得到白色固体，加EA/PE重结晶得到165g。
实施例3化合物III的制备
向上一步得到的卡龙酸粗品(156g)中加入醋酸酐1V，80℃反应1h，液相中控原料<0.5％，蒸出体系中醋酸和醋酸酐，加入EA0.4V，60℃过滤，滤液降温析晶，滴入PE 1.2V，0--10℃过滤，干燥滤渣得到产物100g。
实施例4化合物III的制备
向上一步得到的卡龙酸粗品(165g)中加入醋酸酐1V，50℃反应1.5h，液相中控原料<0.5％，蒸出体系中醋酸和醋酸酐，加入EA0.4V，60℃过滤，滤液降温析晶，滴入PE 1.2V，0--10℃过滤，干燥滤渣得到产物105g。
Claims (10)
1.一种卡龙酸酐的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：化合物I在反应溶剂中，在碱存在的条件下，与氧化剂于反应温度下进行反应，反应完全后，制得化合物II，
步骤二：化合物II与酸酐化试剂于反应温度下进行反应，反应完全后，制得化合物III。
2.根据权利要1所述的一种卡龙酸酐的制备方法，其特征在于，所述步骤一中反应溶剂选自水、二氯甲烷、DMF中的至少一种。
3.根据权利要1所述的一种卡龙酸酐的制备方法，其特征在于，所述步骤一中反应温度为0-100℃。
4.根据权利要1所述的一种卡龙酸酐的制备方法，其特征在于，所述步骤一中碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠中的至少一种。
5.根据权利要1所述的一种卡龙酸酐的制备方法，其特征在于，所述步骤一氧化剂选自高锰酸钾、臭氧中的至少一种。
6.根据权利要1所述的一种卡龙酸酐的制备方法，其特征在于，所述步骤一中功夫酸与碱的摩尔比可为1:2-10。
7.根据权利要1所述的一种卡龙酸酐的制备方法，其特征在于，所述步骤一中功夫酸与氧化剂的摩尔比可为1:2-10。
8.根据权利要7所述的一种卡龙酸酐的制备方法，其特征在于，所述步骤一中功夫酸与氧化剂的摩尔比可为1:2-3。
9.根据权利要1所述的一种卡龙酸酐的制备方法，其特征在于，所述步骤二中反应温度为40-140℃。
10.根据权利要1所述的一种卡龙酸酐的制备方法，其特征在于，所述步骤二中酸酐化试剂选自醋酸酐、三氟乙酸酐中的至少一种。
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