CN1226282C - 3-羟基丙烯腈金属盐的制备方法 - Google Patents

3-羟基丙烯腈金属盐的制备方法 Download PDF

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CN1226282C CN 200410052900 CN200410052900A CN1226282C CN 1226282 C CN1226282 C CN 1226282C CN 200410052900 CN200410052900 CN 200410052900 CN 200410052900 A CN200410052900 A CN 200410052900A CN 1226282 C CN1226282 C CN 1226282C
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Abstract

一种3-羟基丙烯腈金属盐的制备方法,采用如下技术方案:乙腈和甲酸酯在金属烷氧化物作用下,于-20~60℃和1~5个大气压下缩合反应;本发明所述的3-羟基丙烯腈金属盐的制备方法收率好,操作方便,同时减少了生产过程中的不安全因素,可更方便地制备胞嘧啶,更适合于工业生产。

Description

3-羟基丙烯腈金属盐的制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种3-羟基丙烯腈金属盐的制备方法。
(二)背景技术
胞嘧啶是一种重要的化工原料,是目前艾滋病主要用药及抗乙肝药物拉米夫定,抗癌药吉西它滨、依诺它滨及5-氟胞嘧啶等药物工业生产所不可缺少的基本原料。
现有技术中,胞嘧啶的合成主要经3-烷氧基丙烯腈、3,3-二烷氧基丙腈及其混合物三条路线:
1、以3-烷氧基丙烯腈与尿素环合制备胞嘧啶(Theis,C.et al,DE3206878(1983),Ube Industries,Ltd.,JP 59-93059(1984);Loquai,H.et al,DE 3434142(1986)):
2、以3,3-二烷氧基丙腈与尿素环合制备胞嘧啶(Ube Industries,Ltd.,JP 59-93060(1984);Itter.F.A.,DE 3906855(1990)):
3、以3-烷氧基丙烯腈和3,3-二烷氧基丙腈的混合物与尿素环合制备胞嘧啶(Itter.F.A.,DE 3641604(1988);Itter.F.A.,DE3906855(1990)):
而3-烷氧基丙烯腈和3,3-二烷氧基丙腈主要都是通过一个关键的中间体-3-羟基丙烯腈金属盐在醇的酸溶液中反应而得:
Figure C20041005290000052
由于3-烷氧基丙烯腈和3,3-二烷氧基丙腈都可以用于胞嘧啶的合成,而3-烷氧基丙烯腈和3,3-二烷氧基丙腈在制备时常常由关键的中间体-3-羟基丙烯腈金属盐在醇的酸溶液中反应同时产生。所以制备胞嘧啶时,一般是以乙腈为原料,先合成关键的中间体-3-羟基丙烯腈金属盐,而后合成3-烷氧基丙烯腈和3,3-二烷氧基丙腈的混和物,产物无须分离,直接合成胞嘧啶,这也是目前工业生产胞嘧啶的主要方法(Itter.F.A.,DE 3641604(1988);Itter.F.A.,DE 3906855(1990))。
目前3-羟基丙烯腈金属盐的合成,主要是以乙腈为原料,在醇钠的作用下,通过加压(50大气压左右),与一氧化碳作用反应制备。
该制备方法操作复杂,反应操作压力大,操作存在安全隐患。
(三)发明内容
本发明目的在于提供一种操作简便安全的3-羟基丙烯腈金属盐的制备方法。
本发明所述的3-羟基丙烯腈金属盐如式(I)所示,所述的制备方法采用如下技术方案:
乙腈和式(II)所示的甲酸酯在式(III)所示的金属烷氧化物作用下,于-20~60℃和1~5个大气压下缩合反应;
MOCH=CHCN   HCOOR   MOR1
(I)           (II)     (III)
其中式(I)~(III)中:M为碱金属离子,R和R1分别代表C1~C4的饱和脂肪烃基、苄基或苯基。
所述缩合反应的反应式如下:
进一步,上述的缩合反应在有机溶剂中进行,所述的有机溶剂为碳原子数为6~9的芳香族化合物或碳原子数为1~4的醇溶剂,如:苯、甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、异丁醇、叔丁醇或正丁醇。所述有机溶剂的用量按乙腈与有机溶剂的重量比为1∶0.5~30。
上述的碱金属离子如钠离子、钾离子、锂离子;上述的C1~C4的饱和脂肪烃基如:甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、异丁基、叔丁基、环丙基、环丁基或环丙基甲基。
所述的乙腈与甲酸酯的摩尔比优选为1∶1~6,所述的乙腈与金属烷氧化物的重量比优选为1∶1~5。
所述的反应优选条件为:压力为2~3个大气压,反应温度优选为20~30℃。
再进一步,3-羟基丙烯腈的钠盐的制法如下:乙腈和甲酸酯在甲醇钠作用下,于20~30℃和2~3个大气压下在甲苯中缩合反应4~6小时;所述的甲酸酯为甲酸甲酯或甲酸乙酯。
本发明所述的3-羟基丙烯腈金属盐具体优选按如下方法制备:
乙腈和甲酸甲酯或甲酸乙酯在甲醇钠作用下,于20~30℃和2~3个大气压下在甲苯中缩合反应4~6小时,得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。所述的乙腈与甲酸甲酯的摩尔比为1∶1.5~2.5,乙腈与甲醇钠的重量比为1∶1~3,乙腈与甲苯的重量比为1∶3~6。
依本发明所述制备方法得到的3-羟基丙烯腈金属盐溶液特别用作制备胞嘧啶。所得3-羟基丙烯腈金属盐溶液无须纯化,与酸的醇溶液反应后,直接与尿素环合,经后处理得到胞嘧啶。进一步,优选按如下步骤制备胞嘧啶:
3-羟基丙烯腈金属盐溶液在25~30℃与盐酸醇溶液反应2小时,再与尿素环合,制备胞嘧啶。总反应式为:
Figure C20041005290000082
本发明所述的3-羟基丙烯腈金属盐的制备方法收率好,操作方便,同时减少了生产过程中的不安全因素,可更方便地制备胞嘧啶,更适合于工业生产。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
在1000升的不锈钢反应釜中加入90公斤乙腈,400公斤的甲苯,150公斤的甲醇钠,25℃下加入280公斤的甲酸甲酯,加完后,在3个大气压下搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
然后,在30℃下,将所得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液加入到装有700公斤的盐酸乙醇的2000升的反应釜中,搅拌2.5小时后,用碱中和至中性,蒸除溶剂,残余物加入400公斤甲苯,150公斤的甲醇钠,200公斤的尿素,70℃下反应4小时,冷却,加冰醋酸中和,过滤,所得固体物,用乙酸重结晶,得胞嘧啶130公斤,熔点:>280℃,含量:99.0%(HPLC,面积归一法),99.8%(对照品法)。以乙腈计,收率为:53.2%。
实施例2
在1000升的不锈钢反应釜中加入90公斤乙腈,400公斤的甲苯,150公斤的甲醇钠,20℃下加入300公斤的甲酸乙酯,加完后,在3个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
然后,在30℃下,将所得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液加入到装有700公斤的盐酸乙醇的2000升的反应釜中,搅拌2.5小时,用碱中和至中性,蒸除溶剂,残余物加入400公斤甲苯,150公斤的甲醇钠,200公斤的尿素,70℃下反应4小时,冷却,加冰醋酸中和,过滤,所得固体物,用乙酸重结晶,得胞嘧啶137公斤,熔点:>280℃,含量:99.1%%(HPLC,面积归一法),101.2%(HPLC,对照品法)。以乙腈计,收率为:56.1%。
实施例3
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,400克的苯,290克的异丙醇钠,25℃下加入300克的甲酸异丙酯,加完后,在3个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液.
然后,在30℃下,将所得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液加入到装有700克的盐酸乙醇的2000mL的三颈烧瓶中,搅拌2.5小时,用碱中和至中性,蒸除溶剂,残余物加入400克的二甲苯,150克的甲醇钠,200克的尿素,70℃下反应4小时,冷却,加冰醋酸中和,过滤,所得固体物,用乙酸重结晶,得胞嘧啶133克,熔点:>280℃,含量:  99.0%%(HPLC,面积归一法),99.9%(HPLC,对照品法)。以乙腈计,收率为:54.4%.
实施例4
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,400克的二甲苯,350克的叔丁醇钾,30℃下加入300克的甲酸叔丁酯,加完后,在4个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钾盐溶液.
然后,在30℃下,将所得3-羟基丙烯腈的钾盐溶液加入到装有700克的盐酸乙醇的2000mL的三颈烧瓶中,搅拌2.5小时,用碱中和至中性,蒸除溶剂,残余物加入400克的二甲苯,150克的甲醇钠,200克的尿素,70℃下反应4小时,冷却,加冰醋酸中和,过滤,所得固体物,用乙酸重结晶,得胞嘧啶131克,熔点:>280℃,含量:99.3%%(HPLC,面积归一法),101.6%(HPLC,对照品法)。以乙腈计,收率为:53.6%。
实施例5
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,150克的甲醇钠,25℃下加入280克的甲酸甲酯,加完后,在3个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例6
在1000mL的三颈烧瓶中加入90克的乙腈,350克的甲醇钠,30℃下加入300克的甲酸乙酯,加完后,在4个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例7
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,290克的异丙醇钠,25℃下加入300克的甲酸异丙酯,加完后,在3个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例8
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,350克的叔丁醇钾,30℃下加入300克的甲酸叔丁酯,加完后,在4个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钾盐溶液。
实施例9
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,350克的叔丁醇钠,20℃下加入300克的甲酸正丁酯,加完后,在2个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例10
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,350克的叔丁醇钠,10℃下加入300克的甲酸环丁酯,加完后,在3个大气压下继续搅拌6小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例11
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,350克的叔丁醇钠,30℃下加入300克的甲酸环丁基甲酯,加完后,在3个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例12
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,350克的叔丁醇钾,20℃下加入300克的甲酸叔丁酯,加完后,在5个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钾盐溶液。
实施例13
在1000mL的高压釜高压釜中加入90克的乙腈,350克的甲醇钠,50℃下加入300克的甲酸叔丁酯,加完后,在1.5个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例14
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,350克的叔丁醇钾,50℃下加入300克的甲酸叔丁酯,加完后,在3个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钾盐溶液。
实施例15
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,350克的叔丁醇钾,25℃下加入300克的甲酸叔丁酯,加完后,在3个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钾盐溶液。
实施例16
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,350克的乙醇钠,20℃下加入300克的甲酸叔丁酯,加完后,在4个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例17
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,350克的乙醇钠,20~30℃下加入300克的甲酸叔丁酯,加完后,在2.5个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例18
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,350克的乙醇钾,10℃下加入300克的甲酸叔丁酯,加完后,在5个大气压下继续搅拌6小时,即得3-羟基丙烯腈的钾盐溶液。
实施例19
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,350克的叔丁醇钾,40℃下加入300克的甲酸异丙酯,加完后,在5个大气压下继续搅拌4小时,即得3-羟基丙烯腈的钾盐溶液。
实施例20
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,350克的叔丁醇钾,20℃下加入300克的甲酸异丙酯,加完后,在4.5个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钾盐溶液。
实施例21
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,350克的甲醇钾,30℃下加入300克的甲酸叔丁酯,加完后,在4个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钾盐溶液。
实施例22
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,100克的甲苯,400克的异丙醇钠,25℃下加入300克的甲酸甲酯,加完后,在3个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例23
在1500mL的高压釜中加入90克的乙腈,400克的甲苯,320克的异丙醇钠,25℃下加入360克的甲酸甲酯,加完后,在3个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例24
在1500mL的高压釜中加入90克的乙腈,800克的甲苯,360克的异丙醇钠,25℃下加入200克的甲酸甲酯,加完后,在3个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例25
在1500mL的高压釜中加入90克的乙腈,300克的甲苯,120克的异丙醇钠,25℃下加入600克的甲酸甲酯,加完后,在3个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例26
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,200克的甲苯,120克的异丙醇钠,25℃下加入350克的甲酸甲酯,加完后,在3个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例27
在1000mL的高压釜中加入90克的乙腈,450克的甲苯,180克的异丙醇钠,25℃下加入400克的甲酸甲酯,加完后,在3个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例28
在1500mL的高压釜中加入90克的乙腈,400克的二甲苯,350克的叔丁醇钠,20℃下加入300克的甲酸正丁酯,加完后,在2个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例29
在1500mL的高压釜中加入90克的乙腈,400克的二甲苯,350克的叔丁醇钠,10℃下加入300克的甲酸环丁酯,加完后,在3个大气压下继续搅拌6小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例30
在1500mL的高压釜中加入90克的乙腈,400克的二甲苯,350克的叔丁醇钠,30℃下加入300克的甲酸环丁基甲酯,加完后,在3个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例31
在1500mL的高压釜中加入90克的乙腈,400克的二甲苯,350克的叔丁醇钾,20℃下加入300克的甲酸叔丁酯,加完后,在5个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钾盐溶液。
实施例32
在1500mL的高压釜中加入90克的乙腈,400克的乙醇,350克的甲醇钠,50℃下加入300克的甲酸叔丁酯,加完后,在1.5个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例33
在1500mL的高压釜中加入90克的乙腈,400克的丙醇,350克的叔丁醇钾,50℃下加入300克的甲酸叔丁酯,加完后,在3个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钾盐溶液。
实施例34
在1500mL的高压釜中加入90克的乙腈,400克的丙醇,350克的叔丁醇钾,25℃下加入300克的甲酸叔丁酯,加完后,在3个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钾盐溶液。
实施例35
在1500mL的高压釜中加入90克的乙腈,400克的异丙醇,350克的乙醇钠,20℃下加入300克的甲酸叔丁酯,加完后,在4个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例36
在1500mL的高压釜中加入90克的乙腈,400克的异丙醇,350克的乙醇钠,20~30℃下加入300克的甲酸叔丁酯,加完后,在2.5个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液。
实施例37
在1500mL的高压釜中加入90克的乙腈,400克的异丙醇,350克的乙醇钾,10℃下加入300克的甲酸叔丁酯,加完后,在5个大气压下继续搅拌6小时,即得3-羟基丙烯腈的钾盐溶液。
实施例38
在1500mL的高压釜中加入90克的乙腈,400克的二甲苯,350克的叔丁醇钾,40℃下加入300克的甲酸异丙酯,加完后,在5个大气压下继续搅拌4小时,即得3-羟基丙烯腈的钾盐溶液。
实施例39
在1500mL的高压釜中加入90克的乙腈,400克的二甲苯,350克的叔丁醇钾,20℃下加入300克的甲酸异丙酯,加完后,在4.5个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钾盐溶液。
实施例40
在1500mL的高压釜中加入90克的乙腈,400克的二甲苯,350克的甲醇钾,30℃下加入300克的甲酸叔丁酯,加完后,在4个大气压下继续搅拌5小时,即得3-羟基丙烯腈的钾盐溶液。
实施例41
在30℃下,将实施例5~40所得3-羟基丙烯腈金属盐溶液分别加入到装有700克的盐酸乙醇的2000mL的三颈烧瓶中,搅拌2.5小时,用碱中和至中性,蒸除溶剂,残余物加入400克的二甲苯,150克的甲醇钠,200克的尿素,70℃下反应4小时,冷却,加冰醋酸中和,过滤,所得固体物,用乙酸重结晶,所得胞嘧啶各项参数如表1。
                                       表1
  实施例名称   质量(g)   熔点(℃)   含量(HPLC,面积归一法)   含量(HPLC,对照品法)   收率(以乙腈计)
  实施例5   134   >280   99.0%   99.8%   55.1%
  实施例6   133   >280   99.2%   99.8%   54.7%
  实施例7   133   >280   99.0%   99.9%   54.7%
  实施例7   132   >280   99.1%   99.8%   54.3%
  实施例8   132   >280   99.2%   99.9%   54.3%
  实施例9   131   >280   99.1%   99.9%   53.9%
  实施例10   133   >280   99.0%   99.8%   54.7%
  实施例11   130   >280   99.1%   99.9%   53.5%
  实施例12   131   >280   99.2%   99.9%   53.9%
  实施例13   132   >280   99.1%   99.8%   54.3%
  实施例14   134   >280   99.0%   99.9%   55.1%
  实施例15   135   >280   99.1%   99.8%   53.5%
  实施例16   132   >280   99.0%   99.8%   54.3%
  实施例17   136   >280   99.0%   99.9%   56.0%
  实施例18   134   >280   99.0%   99.8%   55.1%
  实施例19   133   >280   99.2%   99.8%   54.7%
  实施例20   133   >280   99.0%   99.9%   54.7%
  实施例21   132   >280   99.1%   99.8%   54.3%
  实施例22   132   >280   99.2%   99.9%   54.3%
  实施例23   131   >280   99.1%   99.9%   53.9%
  实施例24   133   >280   99.0%   99.8%   54.7%
  实施例25   130   >280   99.1%   99.9%   53.5%
  实施例26   131   >280   99.2%   99.9%   53.9%
  实施例27   132   >280   99.1%   99.8%   54.3%
  实施例28   134   >280   99.0%   99.9%   55.1%
  实施例29   135   >280   99.1%   99.8%   53.5%
  实施例30   132   >280   99.0%   99.8%   54.3%
  实施例31   136   >280   99.0%   99.9%   56.0%
  实施例32   134   >280   99.0%   99.8%   55.1%
  实施例33   133   >280   99.2%   99.8%   54.7%
  实施例34   133   >280   99.0%   99.9%   54.7%
  实施例35   132   >280   99.1%   99.8%   54.3%
  实施例36   132   >280   99.2%   99.9%   54.3%
  实施例37   131  >280   99.1%   99.9%   53.9%
  实施例38   133  >280   99.0%   99.8%   54.7%
  实施例39   130  >280   99.1%   99.9%   53.5%
  实施例40   131  >280   99.2%   99.9%   53.9%

Claims (10)

1、一种如式(I)所示的3-羟基丙烯腈金属盐的制备方法,其特征在于:乙腈和式(II)所示的甲酸酯在式(III)所示的金属烷氧化物作用下,于-20~60℃和1~5个大气压下缩合反应;
        MOCH=CHCN   HCOOR        MOR1
           (I)          (II)          (III)
其中式(I)~(III)中:M为碱金属离子,R和R1分别代表C1~C4的饱和脂肪烃基、苄基或苯基。
2、如权利要求1所述的3-羟基丙烯腈金属盐的制备方法,其特征在于所述的缩合反应在有机溶剂中进行,所述的有机溶剂为碳原子数为6~9的芳香族化合物或碳原子数为1~4的醇溶剂。
3、如权利要求2所述的3-羟基丙烯腈金属盐的制备方法,其特征在于所述的乙腈与有机溶剂的重量比为1∶0.5~30。
4、如权利要求2所述的3-羟基丙烯腈金属盐的制备方法,其特征在于所述的式(II)和(III)中:R和R1分别代表下列之一:甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、异丁基、叔丁基、环丙基、环丁基或环丙基甲基。
5、如权利要求2所述的3-羟基丙烯腈金属盐的制备方法,其特征在于所述的式(I)和(III)中:M为钠离子或钾离子。
6、如权利要求4所述的3-羟基丙烯腈金属盐的制备方法,其特征在于所述的式(II)和(III)中:R为甲基或乙基,R1为甲基。
7、如权利要求1~6之一所述的3-羟基丙烯腈金属盐的制备方法,其特征在于所述的乙腈与甲酸酯的摩尔比为1∶1~6,所述的乙腈与金属烷氧化物的重量比为1∶1~5。
8、如权利要求7所述的3-羟基丙烯腈金属盐的制备方法,其特征在于所述的反应压力为2~3个大气压,所述的反应温度为20~30℃。
9、如权利要求8所述的3-羟基丙烯腈金属盐的制备方法,其特征在于:乙腈和甲酸酯在甲醇钠作用下,于20~30℃和2~3个大气压下在甲苯中缩合反应4~6小时;所述的甲酸酯为甲酸甲酯或甲酸乙酯。
10、如权利要求9所述的3-羟基丙烯腈金属盐的制备方法,其特征在于:乙腈和甲酸甲酯在甲醇钠作用下,于20~30℃和2~3个大气压下在甲苯中缩合反应4~6小时,得3-羟基丙烯腈的钠盐溶液;所述的乙腈与甲酸甲酯的摩尔比为1∶1.5~2.5,乙腈与甲醇钠的重量比为1∶1~3,乙腈与甲苯的重量比为1∶3~6。
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