CN117964483A - 一种伯醇催化氧化合成羧酸酯的工艺 - Google Patents
一种伯醇催化氧化合成羧酸酯的工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117964483A CN117964483A CN202410121630.8A CN202410121630A CN117964483A CN 117964483 A CN117964483 A CN 117964483A CN 202410121630 A CN202410121630 A CN 202410121630A CN 117964483 A CN117964483 A CN 117964483A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carboxylic acid
- precursor liquid
- primary alcohol
- reaction
- product
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 title claims abstract description 24
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 150000003138 primary alcohols Chemical class 0.000 title claims abstract description 19
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 title abstract description 5
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 31
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 20
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 5
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims abstract 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 26
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 26
- -1 acetonitrile copper tetrafluoroborate Chemical compound 0.000 claims description 22
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 9
- PFNHSEQQEPMLNI-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1-pentanol Chemical group CCCC(C)CO PFNHSEQQEPMLNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N Bipyridyl Chemical compound N1=CC=CC=C1C1=CC=CC=N1 ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XLSZMDLNRCVEIJ-UHFFFAOYSA-N methylimidazole Natural products CC1=CNC=N1 XLSZMDLNRCVEIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 6
- SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 1,1-Dichloroethane Chemical group CC(Cl)Cl SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 42
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 18
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005580 one pot reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000013341 scale-up Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 24
- HEDRZPFGACZZDS-MICDWDOJSA-N Trichloro(2H)methane Chemical compound [2H]C(Cl)(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-MICDWDOJSA-N 0.000 description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 12
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 10
- GDOPTJXRTPNYNR-UHFFFAOYSA-N methyl-cyclopentane Natural products CC1CCCC1 GDOPTJXRTPNYNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 229910002554 Fe(NO3)3·9H2O Inorganic materials 0.000 description 7
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 7
- 238000001644 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy Methods 0.000 description 6
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 6
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 6
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- QPRQEDXDYOZYLA-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutan-1-ol Chemical compound CCC(C)CO QPRQEDXDYOZYLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 2
- NHNOXCZDQDCHQL-UHFFFAOYSA-N 2-methylpentan-1-ol Chemical compound CCCC(C)CO.CCCC(C)CO NHNOXCZDQDCHQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZWBRTXARNQRIBR-UHFFFAOYSA-N 2-methylpentanoic acid Chemical compound CCCC(C)C(O)=O.CCCC(C)C(O)=O ZWBRTXARNQRIBR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000012847 fine chemical Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 238000011020 pilot scale process Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 229940070710 valerate Drugs 0.000 description 1
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种伯醇催化氧化合成羧酸酯的工艺，属于整合优化羧酸酯技术领域。所述将伯醇催化氧化为羧酸酯的工艺包括以下步骤：将伯醇基体与催化体系1在溶剂中混合，氧化反应，得到醛类前驱液；将所述醛类前驱液与催化体系2混合，二次氧化反应，得到羧酸类前驱液；将所述羧酸类前驱液、硫酸和醇类物质混合，酯化反应，得到所述羧酸酯。本发明通过优化制备工艺，解决了一锅法反应过程中易产生副产物的问题，提升了产品的产率和纯度，并通过技术整合和条件优化控制了反应成本，经中试放大实验后发现，本方法更适合工业生产应用。
Description
技术领域
本发明涉及整合优化羧酸酯技术领域，特别是涉及一种伯醇催化氧化合成羧酸酯的工艺。
背景技术
有机羧酸酯是重要的化工产品，在医药、农药、精细化学品合成等领域都具有重要的学术研究和应用价值。醇类氧化为醛、酮或羧酸是有机化学合成中最基础、应用最广泛的官能团转反应之一，因此羟基醇通过简单高效绿色的催化氧化合成得到羧酸酯的工艺方法不断在持续优化。
近年来，麻生明院士等报道了使用Fe(NO3)3·9H2O/TEMPO/KCl催化体系，氧气作为氧化剂，在常温条件下，有效地对不同醇类氧化成相应羧酸化合物(Iron Catalysis forRoom-Temperature Aerobic Oxidation of Alcohols to Carboxylic Acids)；但是在该反应过程中不可避免的会产生副产物酯(氧化产物酸和原料醇的自身酯化)，特别是在放大实验时，会导致反应时间延长，副产物增多。因为该过程会不可避免的影响产率以及产物纯度，为后期纯化带来不必要的麻烦。不仅如此，该方法在实际生产中的成本偏高，不利于大多数产品的大规模生产。
因此，本领域技术人员急需开发一种羧酸酯的新型合成方法，不仅要提高产品纯度，还要降低生产成本。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种伯醇催化氧化合成羧酸酯的工艺。本发明通过优化制备工艺，解决了一锅法反应过程中易产生副产物的问题，提升了产品的产率和纯度，并通过技术整合和条件优化控制了反应成本，经中试放大实验后发现，本方法更适合工业生产应用。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明技术方案之一：提供一种将伯醇催化氧化为羧酸酯的方法，包括以下步骤：
将伯醇基体与催化体系1在溶剂中混合，氧化反应，得到醛类前驱液；
将所述醛类前驱液与催化体系2混合，二次氧化反应，得到羧酸类前驱液；
将所述羧酸类前驱液、硫酸和醇类物质混合，酯化反应，得到所述羧酸酯；
所述催化体系1中包含2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物、联吡啶、甲基咪唑和四乙腈铜四氟硼酸盐(Cu(MeCN)4(BF4))；
所述催化体系2中包含Fe(NO3)3、2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物和KCl。
优选地，所述伯醇基体为2-甲基戊醇。
优选地，所述氧化反应的气氛为氧化气氛，温度为20-30℃，时间为8h；所述氧化气氛为氧气含量90v％的气氛。
优选地，所述二次氧化反应的气氛为氧化气氛，温度为20-30℃，时间为6h；所述氧化气氛为氧气含量90v％的气氛。
优选地，所述伯醇基体、2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物、联吡啶、甲基咪唑和四乙腈铜四氟硼酸盐的摩尔比为20:1:1:1:1。
优选地，所述伯醇基体、Fe(NO3)3、2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物和KCl的摩尔比为100:3:3:3。
优选地，所述伯醇基体、硫酸和醇类物质的摩尔比为100:1:300。
优选地，所述酯化反应的时间为2h。
优选地，所述溶剂为二氯乙烷。
本发明技术方案之二：提供一种根据上述制备方法得到的羧酸酯。
本发明的有益技术效果如下：
本发明经过对现有技术中的成熟合成路线进行研究后发现，直接一锅法催化氧化醇类合成羧酸酯会不可避免的产生副产物脂，其不仅会增加反应成本、降低产物纯度，还会给后处理带来不必要的麻烦，不利于用于大规模生产。本发明通过优化制备工艺，解决了一锅法反应过程中易产生副产物的问题，提升了产品的产率和纯度，并通过技术整合和条件优化控制了反应成本，经中试放大实验后发现，本方法更适合工业生产应用。
本方法针对羧酸酯的合成设计思路是通过先将醇催化氧化合成中间体醛，然后通过简单处理再氧化成酸，最后酯化合成一系列有用的产品。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1及对比例1产物的气相质谱图。其中，(a)为对比例1，(b)为实施例1。
图2为实施例1产物的氢谱图。
图3为实施例1产物的碳谱图。
图4为实施例3中的产物2a的氢谱图。
图5为实施例3中的产物2a的碳谱图。
图6为实施例3中的产物2b的氢谱图。
图7为实施例3中的产物2b的碳谱图。
图8为实施例3中的产物2c的氢谱图。
图9为实施例3中的产物2c的碳谱图。
图10为实施例3中的产物2d的氢谱图。
图11为实施例3中的产物2d的碳谱图。
图12为实施例3中的产物2e的氢谱图。
图13为实施例3中的产物2e的碳谱图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。
另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。
关于本发明中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明以下各实施例及对比例中所用各原料均为分析纯。
本发明中所述的“室温”如无特殊说明，均按20-30℃计。
本发明以下各实施例及对比例中所用各原料均为市售产品。
实施例1
羧酸酯的制备：
(1)制备醛类前驱液：
在带有搅拌子的25mL双口瓶中依次添加DCE(12mL)、2-甲基戊醇(3g，29mmol)、TEMPO(229mg，1.47mmol)、联吡啶(229mg，1.47mmol)、甲基咪唑(121mg，1.47mmol)、Cu(MeCN)4(BF4)(461mg，1.47mmol)均匀混合，常温搅拌，全程通过氧气球通入氧气(氧气含量90v％)，并通过气相质谱监测反应情况，8h后醇类化合物完全反应至相应的醛类化合物，然后使用无水硫酸钠干燥，布氏漏斗过滤，得到醛类前驱液。
(2)制备羧酸类前驱液：
在醛类前驱液中依次添加TEMPO(137mg，0.88mmol)、Fe(NO3)3·9H2O(356mg，0.88mmol)、KCl(229mg，0.88mmol)，常温搅拌，全程通过氧气球通入氧气(氧气含量90v％)，并通过气相质谱监测反应情况，6h后醛类化合物完全反应至相应的酸类化合物，然后使用无水硫酸钠干燥，布氏漏斗过滤，得到羧酸类前驱液。
(3)酯化反应：
在羧酸类前驱液中依次添加乙醇4g，88mmol)和浓硫酸(576mg，5.8mmol)，然后加热回流；全程通过气相质谱监测反应情况，2h后酸类化合物完全反应至相应酯类化合物，然后减压除掉溶剂，通过常压蒸馏得到最终产物(记为S1)。经测得，实施例1的产率为94％，产物纯度为99％。
图2为实施例1产物的氢谱图。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.13(q,J＝7.2Hz,2H),2.50–2.30(m,1H),1.73–1.54(m,1H),1.47-1.19(m,6H),1.12(dd,J＝13.5,7.1Hz,3H),0.90(dd,J＝9.4,5.1Hz,3H).
图3为实施例1产物的碳谱图。13C NMR(101MHz,CDCl3)δ176.9,60.0,39.2,35.9,20.3,16.9,14.2,13.8.
实施例2
通过仅调整实施例1中步骤(1)的TEMPO、Cu(MeCN)4(BF4)，和步骤(2)的Fe(NO3)3·9H2O的含量，得到产物S2、S3、S4、S5、S6、S7，并统计实施例1、实施例2中产物的产率。测试结果如表1所示。
表1
由表1可知，本发明通过对催化剂载量进行系统优化，控制了反应成本，提升了产率。最终发现，当催化剂载量(催化剂与醇原料的摩尔比)为Cu(MeCN)4BF4(5mol％)、TEMPO(5mol％)、Fe(NO3)3·9H2O(3mol％)时，得到最优产率。
实施例3
通过仅调整实施例1中步骤(1)的2-甲基戊醇，和步骤(3)的乙醇的种类，不调整摩尔含量的方式，得到产物2a、2b、2c、2d、2e，并统计其产率。测试结果如表2所示。
表2
| 步骤(1)的醇种类 | 步骤(3)的醇种类 | 产率(％) | 纯度(％) | |
| 2a | 正戊醇 | 正戊醇 | 94 | 99％ |
| 2b | 正己醇 | 正戊醇 | 88 | 99％ |
| 2c | 2-甲基戊醇 | 2-甲基戊醇 | 89 | 99％ |
| 2d | 正十二醇 | 乙醇 | 98 | 99％ |
| 2e | 2-甲基丁醇 | 正己醇 | 76 | 99％ |
图4为实施例3中的产物2a的氢谱图。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.06(t,J＝6.8Hz,2H),2.53–2.11(m,2H),1.67–1.52(m,4H),1.42–1.23(m,6H),1.01–0.73(m,6H).
图5为实施例3中的产物2a的碳谱图。13C NMR(101MHz,CDCl3)δ177.0,69.0,39.5,39.4,35.9,35.6,32.3,20.4,19.9,17.1,17.0,16.9,16.8,14.2,14.0,13.9.
图6为实施例3中的产物2b的氢谱图。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.06(t,J＝6.8Hz,2H),2.28(dd,J＝13.0,5.3Hz,2H),1.87–1.48(m,4H),1.41–1.16(m,8H),0.98–0.75(m,6H).
图7为实施例3中的产物2b的碳谱图。13C NMR(101MHz,CDCl3)δ174.0,64.4,34.4,32.5,31.,29.7,28.4,28.1,27.9,24.7,22.5,22.3,13.9,13.9.
图8为实施例3中的产物2c的氢谱图。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.2–3.5(m,2H),2.45(dt,J＝13.8,7.0Hz,1H),2.0–1.5(m,2H),1.5–1.2(m,7H),1.1–1.0(m,3H),1.0–0.7(m,9H).
图9为实施例3中的产物2c的碳谱图。13C NMR(101MHz,CDCl3)δ177.0,69.0,39.5,39.4,35.9,35.6,32.3,20.4,19.9,17.1,17.0,16.9,16.8,14.2,14.0,13.9.
图10为实施例3中的产物2d的氢谱图。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.12(q,J＝7.1Hz,2H),2.59–2.17(m,2H),1.69–1.48(m,2H),1.41–1.16(m,19H),0.88(t,J＝6.9Hz,3H).
图11为实施例3中的产物2d的碳谱图。13C NMR(101MHz,CDCl3)δ173.8,60.0,34.3,31.9,29.5,29.4,29.3,29.2,29.1,24.9,22.6,14.2,14.0.
图12为实施例3中的产物2e的氢谱图。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.07–3.86(m,2H),2.29(dd,J＝13.9,7.0Hz,1H),1.69–1.47(m,3H),1.44–1.35(m,1H),1.31–1.20(m,6H),1.05(t,J＝9.0Hz,3H),0.92–0.73(m,6H).
图13为实施例3中的产物2e的碳谱图。13C NMR(101MHz,CDCl3)δ176.7,64.2,64.2,41.1,41.1,31.4,28.6,26.7,25.5,22.4,16.6,16.5,13.9,13.9,11.6,11.5.
实施例4(小含量反应)
羧酸酯的制备：
(1)制备醛类前驱液：
在带有搅拌子的500mL双口瓶中依次添加DCE(二氯乙烷、240mL)、2-甲基戊醇(59g，577mmol)、TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物，4.5g，28.9mmol)、联吡啶(4.5g，28.9mmol)、甲基咪唑(2.4g，28.9mmol)、Cu(MeCN)4(BF4)(9.8g，28.9mmol)均匀混合，常温搅拌，全程通过氧气球通入氧气(氧气含量90v％)，并通过气相质谱监测反应情况，8h后醇类化合物完全反应至相应的醛类化合物，然后使用无水硫酸钠干燥，布氏漏斗过滤，得到醛类前驱液。
(2)制备羧酸类前驱液：
在醛类前驱液中依次添加TEMPO(2.7g，17.3mmol)、Fe(NO3)3·9H2O(6.99g，17.3mmol)、KCl(1.29g，17.3mmol)，常温搅拌，全程通过氧气球通入氧气(氧气含量90v％)，并通过气相质谱监测反应情况，6h后醛类化合物完全反应至相应的酸类化合物，然后使用无水硫酸钠干燥，布氏漏斗过滤，得到羧酸类前驱液。
(3)酯化反应：
在羧酸类前驱液中依次添加乙醇(101mL，1735mmol)和浓硫酸(11.3g，115.5mmol)，然后加热回流；全程通过气相质谱监测反应情况，2h后酸类化合物完全反应至相应酯类化合物，然后减压除掉溶剂，通过常压蒸馏得到最终产物。实施例1产物的气相质谱图如图1所示。经图1的气相质谱图测得，实施例1的产率为94％，产物纯度大于99％。
实施例5(中试放大实验)
羧酸酯的制备：
(1)在容积为5L带有四氟搅拌桨的双层玻璃反应釜(型号：YSF-5L)中依次添加DCE(1.5L)、2-甲基戊醇(1.5kg，14.7mol)、TEMPO(160g，1.0mol)、联吡啶(114g，0.7mol)、甲基咪唑(60g，0.735mol)、Cu(MeCN)4(BF4)(231g，0.7mol)均匀混合，常温搅拌，全程通过家用保健制氧机(型号：舒坦福W-12)通入氧气(氧气含量90v％)，并通过气相质谱监测反应情况，11h后醇类化合物完全反应至相应的醛类化合物，然后使用无水硫酸钠干燥，布氏漏斗过滤，得到醛类前驱液。
(2)在醛类前驱液中依次添加TEMPO(68g，0.44mol)、Fe(NO3)3·9H2O(296g，0.73mol)、KCl(55g，0.73mol)，常温搅拌，全程通过家用保健制氧机通入氧气(氧气含量90v％)，并通过气相质谱监测反应情况，11h后醛类化合物完全反应至相应的酸类化合物，然后使用无水硫酸钠干燥，布氏漏斗过滤，得到羧酸类前驱液。
(3)在羧酸类前驱液中依次添加乙醇(1.95kg，444mol)和浓硫酸(2286g，2.94mol)，然后加热回流；全程通过气相质谱监测反应情况，2h后酸类化合物完全反应至相应酯类化合物，然后减压除掉溶剂，通过常压蒸馏得到最终产物。经气相质谱图测得，实施例5的产率为92％，产物纯度为99％。
对比例1(现有技术中常用的合成方法)
羧酸酯的制备：
(1)制备羧酸类前驱液：
在500mL三颈烧瓶中依次加入TEMPO(9g，57.7mmol)、Fe(NO3)3·9H2O(23.3g，57.7mmol)、KCl(4.3g，57.7mmol)、DCE(240mL)，搅拌10min后，加入2-甲基戊醇(59g，577mmol)和DCE(100mL)，常温搅拌，全程通过氧气球通入氧气(氧气含量90v％)，并通过气相质谱监测反应情况，24h后醇类化合物完全反应至相应的酸类化合物，然后使用无水硫酸钠干燥，布氏漏斗过滤，得到羧酸类前驱液。
(2)酯化反应：
在羧酸类前驱液中依次添加乙醇(101mL，1735mmol)和浓硫酸(11.3g，115.5mmol)，然后加热回流；全程通过气相质谱监测反应情况，2h后酸类化合物完全反应至相应酯类化合物，然后减压除掉溶剂，通过常压蒸馏得到最终产物(2-甲基戊酸乙酯)。
图1为实施例1及对比例1产物的气相质谱图。其中，(a)为对比例1，(b)为实施例1。经图1的气相质谱图测得，对比例1的产率为74％，此外还产生了10％的副产物(2-甲基戊酸-2-甲基戊酯)。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种将伯醇催化氧化为羧酸酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将伯醇基体与催化体系1在溶剂中混合，氧化反应，得到醛类前驱液；
将所述醛类前驱液与催化体系2混合，二次氧化反应，得到羧酸类前驱液；
将所述羧酸类前驱液、硫酸和醇类物质混合，酯化反应，得到所述羧酸酯；
所述催化体系1中包含2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物、联吡啶、甲基咪唑和四乙腈铜四氟硼酸盐；
所述催化体系2中包含Fe(NO3)3、2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物和KCl。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述伯醇基体为2-甲基戊醇。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化反应的气氛为氧化气氛，温度为20-30℃，时间为8h；所述氧化气氛为氧气含量90v％的气氛。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二次氧化反应的气氛为氧化气氛，温度为20-30℃，时间为6h；所述氧化气氛为氧气含量90v％的气氛。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述伯醇基体、2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物、联吡啶、甲基咪唑和四乙腈铜四氟硼酸盐的摩尔比为20:1:1:1:1。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述伯醇基体、Fe(NO3)3、2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物和KCl的摩尔比为100:3:3:3。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述伯醇基体、硫酸和醇类物质的摩尔比为100:1:300。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酯化反应的时间为2h。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂为二氯乙烷。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述方法得到的羧酸酯。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410121630.8A CN117964483A (zh) | 2024-01-29 | 2024-01-29 | 一种伯醇催化氧化合成羧酸酯的工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410121630.8A CN117964483A (zh) | 2024-01-29 | 2024-01-29 | 一种伯醇催化氧化合成羧酸酯的工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117964483A true CN117964483A (zh) | 2024-05-03 |
Family
ID=90847293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410121630.8A Pending CN117964483A (zh) | 2024-01-29 | 2024-01-29 | 一种伯醇催化氧化合成羧酸酯的工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117964483A (zh) |
-
2024
- 2024-01-29 CN CN202410121630.8A patent/CN117964483A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN117964483A (zh) | 一种伯醇催化氧化合成羧酸酯的工艺 | |
| CN101863954B (zh) | 一种N-叔丁基-4-氮杂-5α-雄甾-3-酮-17β-甲酰胺的制备方法 | |
| CN114456146B (zh) | 一种合成西瓜酮的方法 | |
| CN113773182B (zh) | 一种合成6,8-二氯辛酸酯的方法 | |
| CN115894540A (zh) | 一种三仲丁基硼氢化锂的制备方法 | |
| CN110003083B (zh) | 一种采用Ir催化剂制备S-吲哚啉-2-羧酸的工艺方法 | |
| CN117402104A (zh) | 阿伐可泮手性中间体的制备方法 | |
| CN1312102C (zh) | 三醋酸锑的制备方法 | |
| CN111592451B (zh) | 一种4-(4-苯基丁氧基)苯甲酸的制备方法 | |
| CN108003183B (zh) | 一种利用四齿氮氧配位的铝化合物催化己内酯聚合的方法 | |
| CN114436803B (zh) | 一种3-(4-氯苯基)-1,5-二苯基戊烷-1,5-二酮化合物的制备方法 | |
| CN115417759B (zh) | 一种利用芥酸氧化还原活性酯制备神经酸的方法 | |
| CN106554268A (zh) | 一种水相催化合成甲基琥珀酸的方法 | |
| CN113620777B (zh) | 一种2,6-二氟苯甲醇的制备方法 | |
| CN113773200B (zh) | 戊二酸单叔丁酯的制备方法 | |
| CN112939855B (zh) | 一种制备含有薁环结构的1，4-二氢吡啶衍生物的方法 | |
| CN114105768B (zh) | 一种利用交换法制备18o标记甲酸乙酯的方法 | |
| CN112094234B (zh) | 一种6-苯基-2,3,4,7-四氢-1h-3-氮杂卓醇衍生物的合成方法 | |
| CN114478657B (zh) | 新橙皮苷的合成方法 | |
| CN112142709B (zh) | 一种6-芳基-2,3,4,5-四氢噁庚因-3-醇衍生物的合成方法 | |
| CN115181047B (zh) | 手性3 -(二甲氨基)吡咯烷的制备方法 | |
| CN115340510B (zh) | 一种布立西坦中间体制备方法 | |
| CN112625015B (zh) | 一种2-（1,3-二氢-2-异苯并呋喃）-1-苯乙酮化合物的制备方法 | |
| CN116535305A (zh) | 1-氟环丙甲酸的制备方法及其应用 | |
| CN114315577A (zh) | 一种2-乙氧基亚甲基-4,4-二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |