DE202019105611U1

DE202019105611U1 - beta-Hydroxycarbonsäureester, hergestellt durch eine Carbonylierungsveresterungsreaktion in einer Kohlenmonoxidatmosphäre mittels eines Co-Katalysators

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Publication number: DE202019105611U1
Application number: DE202019105611.8U
Authority: DE
Original assignee: Shenyang Gold Jyouki Tech Co Ltd; SHENYANG GOLD JYOUKI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shenyang Gold Jyouki Tech Co Ltd; SHENYANG GOLD JYOUKI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2019-10-11
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2029-10-12

Abstract

Ein β-Hydroxycarbonsäureester, hergestellt durch ein Verfahren, umfassend die Schritte:Mischen eines Alkylenoxids, eines einwertigen Alkohols und eines Verbundkatalysators und Durchführung einer Carbonylierungsveresterungsreaktion in einer Kohlenmonoxidatmosphäre zum Erhalten des β-Hydroxycarbonsäureesters, wobeiein Verbundkatalysator verwendet wird, umfassend einen Hauptkatalysator, einen Co-Katalysator und ein Reduktionsmittel, wobei der Hauptkatalysator ein Kobaltsalz, Kobaltoxid oder Kobalthydroxid ist, der Co-Katalysator eine stickstoffhaltige heterocyclische Verbindung ist und das Reduktionsmittel ein Basismetall ist.

Description

Technischer Bereich
Die Erfindung bezieht sich auf ein β-Hydroxycarbonsäureester, hergestellt durch ein Verfahren aus dem technischen Gebiet der organischen Synthese.
Hintergrundtechnik
β-Hydroxycarboxylate (3-Hydroxycarboxylate) sind eine Klasse von stabilen und wichtigen bifunktionellen Plattformverbindungen, die häufig in Pharmazeutika, Nahrungsergänzungsmitteln, Pestiziden, Kosmetika, Lebensmittelzusatzstoffen, Polyestern und anderen wichtigen Industrien sowie bei der Synthese von chiralen Feinverbindungen eingesetzt werden.
Gemischte β-Hydroxycarboxylate können durch viele Methoden synthetisiert werden, hauptsächlich durch chemische Synthese, Reduktions-Hydrierung, Alkylenoxidcarbonylierung und Carbonylierungsveresterung. Hlavinka et al. (Onestep deprotonation route to zinc amide and ester enolates for use in aldol reaction and Negishi couplings; Tetrahedron Letters, vol. 47, 29, 2006; P5049-5053) verwendete ein chemisches Syntheseverfahren, um Aldehyde und Ethylacetat mit Bis-(2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidin)-zink als Zielprodukt zu kondensieren, aber die Ausbeute betrug nur 42% und die Trennung war sehr schwierig. Showa Denko K.K. ( EP1591531 ) verwendete ein Natriumborhydridverfahren, um das Zielprodukt zu erhalten, aber die Reaktionsausbeute betrug nur 74% und die Rohstoffkosten waren hoch. Bei der Herstellung von β-Hydroxycarboxylaten durch Alkylenoxidcarbonylierung und Veresterung ist in der Regel eine Kobaltcarbonylierung erforderlich, wobei die Synthesebedingungen hart sind und die Ausbeute gering ist. Eisenmann et al. berichtete zum Beispiel, dass Co₂(CO)₈ ein Katalysator für die Synthese von 3-Hydroxybutansäure ist. Die Reaktion von Methylester erfordert 130°C, der Druck von CO muss 24 MPa erreichen, aber die Reaktionsausbeute beträgt nur 40%, aufgrund von hoher Temperatur, hohem Druck und mehr Nebenprodukten (Eisenmann et al., Preparation of Methyl β-Hydroxybutyrate from Propylene Oxide, Carbon Monoxide, Methanol, and Dicobalt Octacarbonyl, J. Org. Chem., 1961, 26, 6, 2102-2104).
Chirale β-Hydroxycarbonsäureester werden derzeit hauptsächlich durch chemische Synthesen, asymmetrische katalytische Hydrierungen und enzymatische Verfahren hergestellt. Die chemische Synthesemethode verwendet chirales Epichlorhydrin als Rohstoff, wobei sich bei der Cyanid-Open-Loop-, Nitrilhydrolyse und Veresterung verschiedene Mängel ergeben, wie die Verwendung von hochtoxischem Natriumcyanid, den langen Reaktionsweg, den schwerfälligen Betrieb und große Mengen an Abfällen (z.B. Stand der Technik US 2006/0264652 ); Die asymmetrische katalytische Hydrierung verwendet einen relativ teuren chiralen Phosphorligandenkatalysator und erfordert eine spezielle säurebeständige Hochdruckreaktionsausrüstung, wobei der Katalysator nicht gut angewendet werden kann und die Produktionskosten stark erhöht (z.B. Stand der Technik WO 2005/05049545 ). Die enzymatische Methode erfordert eine hohe Reinheit des Substrats. Das verwendete Hydrierungsenzym muss durch mehrere Derivatisierungstechniken gewonnen werden und während des Reaktionsprozesses muss teures Coenzym hinzugefügt werden. Der Behandlungsprozess ist umständlich, die Geräteleistung gering und die Gerätebelegung hoch (z.B. Stand der Technik CN 2009/10183017 ). Obwohl die Rohstoffe, die bei der asymmetrischen katalytischen Hydrierung und der enzymatischen Methode verwendet werden, eine bestimmte Produktionsmenge aufweisen, sind die Prozessbedingungen ungünstig. Diketen, eine geruchsbelastende, toxische, entzündliche Flüssigkeit, wird derzeit bei der Herstellung verwendet und der Produktionsprozess ist gefährlicher. Jacobsen et al. (Regioselektive Carbomethoxylierung von chiralen Epoxiden: ein neuer Weg zu enantiomerenreinem β-Hydroxyester; J. Org. Chem., 1999, 64(7), 2164-2165) verwendete ein Co₂(CO)₈ und 3-Hydroxypyridinkatalysatorsystem, um die Carbonylierung chiraler Epoxidverbindungen unter relativ milden Bedingungen zu erreichen. Chen Jing et al. ( CN103420837 ) verwendete Co₂(CO)₈, ZnBr₂ und Pyridinsysteme, um einen chiralen β-Hydroxyester auf einfache Weise zu erhalten; sie alle verwendeten jedoch teures Co₂(CO)₈. Der Katalysator hat schwierige Lager- und Einsatzbedingungen und kann in der Industrie kaum angewendet werden.
Aus dem obigen Stand der Technik ist bekannt, dass weder gemischte β-Hydroxycarbonsäureester noch chirale β-Hydroxycarbonsäureester durch Syntheseverfahren der industriellen Produktion ermöglicht werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Ziel dieser Erfindung ist ein β-Hydroxycarbonsäureester, hergestellt durch ein Verfahren der organischen Synthese vom Typ der Atomreaktion, wobei keine drei Abfälle produziert werden, das Verfahren leicht zu implementieren ist, der Rohstoff günstig und leicht zu erhalten ist und sich für die industrielle Produktion eignet.
Die Erfindung betrifft einen β-Hydroxycarbonsäureester, hergestellt durch ein Verfahren, umfassend die Schritte:

Mischen eines Alkylenoxids, eines einwertigen Alkohols und eines Verbundkatalysators und Durchführung einer Carbonylierungsveresterungsreaktion in einer Kohlenmonoxidatmosphäre zum Erhalten des β-Hydroxycarbonsäureesters, wobei
ein Verbundkatalysator verwendet wird, umfassend einen Hauptkatalysator, einen Co-Katalysator und ein Reduktionsmittel, wobei der Hauptkatalysator ein Kobaltsalz, Kobaltoxid oder Kobalthydroxid ist, der Co-Katalysator eine stickstoffhaltige heterocyclische Verbindung ist und das Reduktionsmittel ein Basismetall ist.

Vorzugsweise beträgt das Verhältnis der Menge des Hauptkatalysators, des Co-Katalysators und des Reduktionsmittels 1:2 bis 6:2 bis 10.
Vorzugsweise beträgt die Menge des Hauptkatalysators 0,5 bis 5 Mol-%, bezogen auf das Alkylenoxid.
Vorzugsweise umfasst das Kobaltsalz Kobaltfluorid, Kobaltchlorid, Kobaltbromid, Kobaltiodid, Kobaltacetat, Kobaltcarbonat, Kobaltnitrat oder Kobaltsulfat.
Vorzugsweise beinhaltet die stickstoffhaltige heterocyclische Verbindung eine Pyrazolverbindung, eine Imidazolverbindung, eine Pyridinverbindung oder eine Chinolinverbindung.
Die Pyrazolverbindung umfasst vorzugsweise Pyrazol, 1-Methylpyrazol oder 2-Methylpyrazol; und die Imidazolverbindung umfasst vorzugsweise Imidazol, 1-Methylimidazol, 4-Phenylimidazol oder 1-Acetyl; die Pyridinverbindung umfasst vorzugsweise Pyridin, 3-Hydroxypyridin, 2-Hydroxypyridin, 2-Aminopyridin, 4-Aminopyridin, 4-N,N-Lutidin, 2,2-Bipyridin oder 4,4-Bipyridin; die Chinolinverbindung umfasst Chinolin, Isochinolin oder 8-Hydroxychinolin.
Vorzugsweise umfasst das Grundmetall Eisen, Zink, Mangan, Nickel, Kupfer oder Aluminium.
Vorzugsweise steht das Propylenoxid zum einwertigen Alkohol im Verhältnis von 1 mmol : 1 bis 5 ml.
Vorzugsweise hat die Carbonylierungsveresterungsreaktion einen Druck von 3 bis 10 MPa, eine Temperatur von 40 bis 120°C und eine Zeit von 10 bis 30 Stunden.
Der erfindungsgemäße β-Hydroxycarbonsäureester wird vorzugsweise hergestellt durch ein Verfahren, welches folgende Schritte umfasst:

Mischen eines Alkylenoxids, eines einwertigen Alkohols und eines Verbundkatalysators und Durchführen einer Carbonylierungsveresterungsreaktion in einer Kohlenmonoxidatmosphäre, um einen β-Hydroxycarbonsäureester zu erhalten. Der Verbundkatalysator umfasst einen Hauptkatalysator, einen Co-Katalysator und ein Reduktionsmittel. Der Co-Katalysator ist mindestens einer von einem Kobaltsalz, Kobaltoxid und Kobalthydroxid. Der Co-Katalysator ist eine stickstoffhaltige heterocyclische Verbindung und das Reduktionsmittel ist ein Basismetall. β-Hydroxycarbonsäureester, hergestellt durch ein Verfahren, welches Alkylenoxid, einen einwertigen Alkohol und ein Kohlenmonoxid als Rohstoffe verwendet, um den β-Hydroxycarbonsäureester direkt im Einschrittverfahren zu erhalten. B-Hydroxycarbonsäureester, hergestellt durch ein Verfahren vom Atomreaktionstyp, welches keine drei Abfälle erzeugt und eine hohe Umwandlungsrate hat, ein grünes Umweltschutzverfahren ist, der verwendete Verbundkatalysator gleichzeitig kein Co₂(CO)₈ enthält, der Rohstoff günstig und leicht zu erhalten ist und sich für die industrielle Produktion eignet. Das erhaltene chirale β-Hydroxycarbonsäureester durchläuft keine Racemisierung und senkt nicht die optische Aktivität des Substrats.

Figurenliste

ist das Wasserstoffspektrum des Produkts in Beispiel 1;
ist das Kohlenstoffspektrum des Produkts in Beispiel 1;
ist das Wasserstoffspektrum des Produkts in Beispiel 2;
ist das Kohlenstoffspektrum des Produkts in Beispiel 2;
ist die Grafik mit den Ergebnissen der optischen Reinheitsprüfung der in Beispiel 2 verwendeten Rohstoffe;
ist die Grafik mit den Ergebnissen der optischen Reinheitsprüfung des Produkts in Beispiel 2;
ist das Wasserstoffspektrum des Produkts in Beispiel 3;
ist das Kohlenstoffspektrum des Produkts in Beispiel 3;
ist das Wasserstoffspektrum des Produkts in Beispiel 4;
ist das Kohlenstoffspektrum des Produkts in Beispiel 4.

Detaillierte Beschreibung
Ein β-Hydroxycarbonsäureester ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, welcher hergestellt wird durch ein Verfahren, umfassend die Schritte:

Die Art des Propylenoxids in dieser Erfindung ist nicht auf die hier verwendeten begrenzt, und der Fachmann kann je nach Struktur des Zielprodukts ein geeignetes Propylenoxid auswählen. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Propylenoxid vorzugsweise eine der Verbindungen der Formeln I bis V;

worin R¹ vorzugsweise H, CH₃, CH₂Cl, CH₂Br, CH₂OH, CH₂(CH₂)_mCH₃ oder CH₂(CH₂)_mH=CH₂, m = 0-12, n=0~12 ist;
R² ist vorzugsweise H, CH₃, CH₂Cl, CH₂Br, CH₂OH, CH₂(CH₂)_pCH₃ oder CH₂(CH₂)_qH=CH₂, p=0~12, q=0~12;
R³ ist vorzugsweise H, CH₃, Cl, Br oder OCH₃;
R⁴ ist vorzugsweise CH₃, C(CH₃)₃ oder Ph;
R⁵ ist vorzugsweise CH₃, C(CH₃)₃, CH₂Cl, CH₂Br, CH₂OH, Ph, CH₂OPh, CH₂OCH₃, CH₂OC(CH₃)₃, (CH₂)_fH=CH₂, e=0~12, f =0-12.

Die spezifische Form des einwertigen Alkohols in dieser Erfindung ist nicht auf diesen begrenzt, und der Fachmann kann einen geeigneten einwertigen Alkohol auswählen. Das Produkt ist ein β-Hydroxycarbonsäureester, hergestellt in einer Ausführungsform der Erfindung, worin der einwertige Alkohol vorzugsweise Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Isopropanol, Benzylalkohol oder Phenylethylalkohol ist.
In der vorliegenden Erfindung ist das Verhältnis der Mengen des Hauptkatalysators, des Co-Katalysators und des Reduktionsmittels vorzugsweise 1:2 bis 6:2 bis 10; bevorzugter 1:3 bis 5:4 bis 6.
In der vorliegenden Erfindung beträgt die Menge des Hauptkatalysators vorzugsweise 0,5 bis 5 Mol-%, bezogen auf das Alkylenoxid; bevorzugter 1 bis 3 Mol-%.
In der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Kobaltsalz vorzugsweise Kobaltfluorid, Kobaltchlorid, Kobaltbromid, Kobaltiodid, Kobaltacetat, Kobaltcarbonat, Kobaltnitrat oder Kobaltsulfat.
In der vorliegenden Erfindung beinhaltet die stickstoffhaltige heterocyclische Verbindung vorzugsweise eine Pyrazolverbindung, eine Imidazolverbindung, eine Pyridinverbindung oder eine Chinolinverbindung.
In der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Pyrazolverbindung vorzugsweise Pyrazol, 1-Methylpyrazol oder 2-Methylpyrazol; und die Imidazolverbindung beinhaltet vorzugsweise Imidazol, 1-Methylimidazol, 4-Phenylimidazol oder 1-Acetylimidazol; die Pyridinverbindung umfasst vorzugsweise Pyridin, 3-Hydroxypyridin, 2-Hydroxypyridin, 2-Aminopyridin, 4-Aminopyridin, 4-N,N-Dimethylpyridin, 2,2 Bipyridin oder 4,4-Bipyridin; die Chinolinverbindung umfasst vorzugsweise Chinolin, Isochinolin oder 8-Hydroxychinolin.
In der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Grundmetall vorzugsweise Eisen, Zink, Mangan, Nickel, Kupfer oder Aluminium.
In der vorliegenden Erfindung beträgt das Propylenoxid zum einwertigen Alkohol ein Verhältnis von vorzugsweise 1 mmol: 1 bis 5 mL.
Die Mischsequenz aus dem Alkylenoxid, dem einwertigen Alkohol und dem Verbundkatalysator in dieser Erfindung ist nicht auf diese beschränkt. Ein β-Hydroxycarbonsäureester, hergestellt in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher der Hauptkatalysator und das Reduktionsmittel vorzugsweise dem Reaktionsgefäß und dann der Co-Katalysator, das Alkylenoxid und der einwertige Alkohol unter einer Schutzatmosphäre zugegeben werden. Die Schutzatmosphäre ist vorzugsweise Stickstoff oder ein inertes Gas. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Schutzatmosphäre in der Lage den Sauerstoff im Behälter zu entfernen.
β-Hydroxycarbonsäureester, hergestellt durch ein Verfahren, welches zur Erzeugung der Kohlenmonoxidatmosphäre dieser Erfindung nicht auf speziell dieses begrenzt ist, sondern bei dem ein herkömmliches Verfahren zur Erzeugung einer Gasatmosphäre verwendet werden kann. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nach Erhalt der Mischung aus dem Alkylenoxid, dem einwertigen Alkohol und dem Verbundkatalysator in der Schutzatmosphäre das Schutzgas im Reaktionsgefäß 3- bis 5-mal durch Kohlenmonoxidgas ersetzt und anschließend das Kohlenmonoxidgas auf den für die Carbonylierungsveresterungsreaktion erforderlichen Druck gebracht.
In der vorliegenden Erfindung beträgt der Druck der Carbonylierungsveresterungsreaktion vorzugsweise 3 bis 10 MPa, die Temperatur vorzugsweise 40 bis 120°C und die Zeit vorzugsweise 10 bis 30 Stunden. Die Zeit wird vorzugsweise ab dem Zeitpunkt gezählt, die benötigt wird, um die für die Carbonylierungsveresterungsreaktion erforderliche Temperatur zu erreichen. In der vorliegenden Erfindung sind Druck und Temperatur der Carbonylierungsveresterungsreaktion niedrig und die Anforderungen an die Reaktionsanlage gering.
Nach Abschluss der Carbonylierungsveresterungsreaktion wird in der vorliegenden Erfindung vorzugsweise der Druck abgelassen, die erhaltene Reaktionsflüssigkeit wird einer Destillation unterzogen und die mittlere Fraktion wird entnommen, um einen β-Hydroxycarbonsäureester zu erhalten. Um einen β-Hydroxycarbonsäureester von höherer Reinheit zu erhalten, kann die durch das für die Erfindung vorgesehene Herstellungsverfahren erhaltene Reaktionslösung einer einfachen Destillation unterzogen werden.
Die spezifische Art der Destillation der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die vorliegende begrenzt und der Fachmann kann die Destillationsbedingungen entsprechend dem Siedepunkt des verwendeten einwertigen Alkohols bestimmen, d.h. das Produkt durch Vakuumdestillation oder Rektifikation bestimmen. Während des Destillationsprozesses hat der einwertige Alkohol den niedrigsten Siedepunkt, da die erste Fraktion zuerst abdestilliert wird und die hochsiedenden Verunreinigungen gering sind. Eine kleine Menge des Produkts und des Katalysators bleibt am Boden des Kessels und wird beim nächsten Mal direkt verwendet.
In der vorliegenden Erfindung kann der Katalysator recycelt werden und spezifische Katalysatoren können den verschiedenen Reaktionssubstraten entsprechend hinzugefügt werden, um sicherzustellen, dass die Reaktionsaktivität und die Produktqualität nicht beeinträchtigt werden. Der β-Hydroxycarbonsäureester, der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird, wird in seiner Herstellung anhand der Beispiele ausführlich beschrieben, ist jedoch nicht als Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung auszulegen.
Beispiel 1
Die Reaktionsgleichung dieser Ausführungsform ist wie in der folgenden Reaktionsgleichung (1) dargestellt:
Die einzelnen Schritte sind wie folgt: 13,11 mg CoBr₂ und 11,17 mg Eisenpulver werden gemischt und in einen Reaktor eingebracht; der Reaktor wird mit Stickstoff gefüllt und vakuumiert und der Vorgang dreimal wiederholt, um eine Stickstoffatmosphäre zu erhalten. 2 ml Ethanol werden dem Reaktor zugegeben. 144,22 mg (2 mmol) 1,2-Butylenoxid und 13,62 mg Piperidin werden eingesetzt. Dann wird der Stickstoff im Reaktor durch Kohlenmonoxidgas ersetzt. Dreimaliges Ersetzen und Laden von Kohlenmonoxid auf 6 MPa, Erhöhen der Temperatur auf 60°C und Reagieren für 20 Stunden. Nach Fertigstellung wird die erhaltene Reaktionsflüssigkeit einer Destillation unterzogen, um 269 mg eines Produkts mit einem Gehalt von 99% und einer Ausbeute von 92% zu erhalten.
Unter dem Schutz von Stickstoff wird das Eisenpulver dem Rest zugegeben, 2 ml Ethanol und 144,22 mg (2 mmol) 1,2-Butylenoxid zugegeben und der oben genannte Synthesevorgang wiederholt, wobei der Produktgehalt und die Ausbeute unverändert bleiben;
Das in diesem Beispiel erhaltene Produkt wird einer kernmagnetischen Charakterisierung unterzogen, und das Analysediagramm ist in den und dargestellt und die spezifischen Ergebnisse sind wie folgt:

¹H NMR (300 MHz, CDCl₃) δ 4.14 (q, J = 7.1 Hz, 2H), 3.97 - 3.82 (m, 1H), 3.09 (s, 1H), 2.48 (dd, J = 16.3, 3.4 Hz, 1H), 2.36 (dd, J = 16.3, 8.9 Hz, 1H), 1.59 - 1.39 (m, 2H), 1.24 (t, J = 7.1 Hz, 3H), 0.93 (t, J = 7.4 Hz, 3H).
¹³C NMR (75 MHz, CDCl₃) δ 173.19, 69.42, 60.73, 41.01, 29.47, 14.24, 9.89.

Das in diesem Beispiel erhaltene Produkt wird mittels Gaschromatographie-Massenspektrometrie analysiert und die Ergebnisse sind wie folgt:

GC-MS (EI, 70 eV): m/z (%) = 145(5), 128(10), 117(100), 101(25), 89(40), 71(70).

Gemäß der obigen Analyse ist zu verstehen, dass das in der vorliegenden Erfindung erhaltene Produkt Ethyl-3-hydroxyvalerat eine Struktur des durch die Reaktionsgleichung (1) dargestellten Produkts hat.
Beispiel 2
Unter einer Stickstoffatmosphäre wurden dem Rest von Beispiel 1 5,60 mg Eisenpulver zugegeben, dann 2 ml Ethanol und 144,2 mg (2 mmol) 1,2-Butylenoxid zugegeben und die nachfolgenden Schritte nach dem Verfahren von Beispiel 1 durchgeführt. Schließlich wurden 270,7 mg Produkt mit einem Gehalt von 99% und einer Ausbeute von 92,6% erhalten. Das erhaltene Produkt wurde den gleichen Ergebnissen der Kernspintomographie wie in Beispiel 1 unterzogen.
Beispiel 3
Die Reaktionsgleichung dieser Ausführungsform wird durch die folgende Reaktionsgleichung (2) dargestellt:
Die einzelnen Schritte sind wie folgt: 10,37 mg CoCl₂ und 10,97 mg Manganpulver werden in den Reaktor eingebracht; der Reaktor wird mit Stickstoff gefüllt und vakuumisiert und der Vorgang dreimal wiederholt, um eine Stickstoffatmosphäre zu erhalten. 2 ml Ethanol und 200 mg werden dem Reaktor zugegeben und (2 mmol) R-1,2-Epoxyhexan (z.B. Wert: 99,59%), sowie 24,69 mg 3-Hydroxypyridin werden eingesetzt. Dann wird der Stickstoff im Reaktor durch Kohlenmonoxidgas ersetzt. Dreimal Ersetzen und dann Laden von Kohlenmonoxid auf 7 MPa. Die Temperatur wird auf 80°C erhöht, und die Reaktion wird für 25 Stunden durchgeführt. Nach Abschluss der Reaktion wird die erhaltene Reaktionsflüssigkeit unter reduziertem Druck einer Destillation unterzogen, um 314 mg einer farblosen transparenten Flüssigkeit mit einem Gehalt von 99% und einer Ausbeute von 90% zu erhalten.
Das in diesem Beispiel erhaltene Produkt ist durch NMR gekennzeichnet, und das Analysediagramm ist in den und dargestellt, und die Ergebnisse sind wie folgt:

¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 4.12 (q, J = 7.1 Hz, 2H), 3.99 - 3.92 (m, 1H), 3.00 (s, 1H), 2.45 (dd, J = 16.3, 3.3 Hz, 1H), 2.35 (dd, J = 16.3, 8.9 Hz, 1H), 1.56-1.26 (m, 6H), 1.23 (t, J = 7.1 Hz, 3H), 0.86 (t, J = 7.1 Hz, 3H).
¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ 173.14, 68.06, 60.67, 41.45, 36.31, 27.70, 22.65, 14.22, 14.05.

GC-MS (EI, 70 eV): m/z (%) = 174(1), 156(5), 127(10), 117(100), 88(35), 71(55).

Gemäß der obigen Analyse ist zu verstehen, dass das in der vorliegenden Erfindung erhaltene Produkt 3-Hydroxyheptansäureethylester eine Struktur des durch die Reaktionsgleichung (2) dargestellten Produkts hat.
Die optische Reinheit des Rohmaterials wird gemessen. Die optische Reinheit des im vorliegenden Beispiel erhaltenen Produkts wird gemessen. Wie in dargestellt, beträgt der e.e.-Wert (Enantiomerenüberschuss) 99,59%. Wie in dargestellt, beträgt der e.e.-Wert 99,59%, und der e.e.-Wert ändert sich nicht wesentlich, es wird angezeigt, dass die Herstellungsmethode der vorliegenden Erfindung keiner Racemisierung unterzogen wird.
Beispiel 4
Die Reaktionsgleichung dieser Ausführungsform ist wie in der folgenden Reaktionsgleichung (3) dargestellt:
Die einzelnen Schritte sind wie folgt: 10,92 mg CoBr₂ und 21,95 mg Manganpulver werden in den Reaktor eingebracht; der Reaktor wird mit Stickstoff gefüllt und vakuumisiert und der Vorgang dreimal wiederholt, um eine Stickstoffatmosphäre zu erhalten. 2 ml Ethanol werden dem Reaktor zugegeben und 268 mg (2 mmol) (2,3-Epoxypropyl)benzol, sowie 20,40 mg Pyrazol eingesetzt. Dann wird der Stickstoff im Reaktor durch Kohlenmonoxidgas ersetzt: Dreimal ersetzen, dann Kohlenmonoxid auf 4,5 MPa aufladen. Die Temperatur wird auf 70°C erhöht, und die Reaktion wird für 25 Stunden durchgeführt. Nach Abschluss der Reaktion wird das erhaltene Reaktionsgemisch unter reduziertem Druck einer Destillation unterzogen, um 378,5 mg einer farblosen, transparenten Flüssigkeit mit einem Gehalt von 99% und einer Ausbeute von 91% zu erhalten.
Die in diesem Beispiel erhaltenen Produkte sind durch NMR gekennzeichnet, und die analytischen Karten sind in den und dargestellt. Die Ergebnisse sind wie folgt:

¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 7.33 - 7.27 (m, 2H), 7.25 - 7.21 (m, 2H), 7.21 - 7.19 (m, 1H), 4.31 - 4.21 (m, 1H), 4.14 (q, J = 7.2 Hz, 2H), 3.00 (s, 1H), 2.86 (dd, J = 13.6, 7.1 Hz, 1H), 2.76 (dd, J = 13.6, 6.2 Hz, 1H), 2.50 (dd, J = 16.4, 3.7 Hz, 1H), 2.42 (dd, J = 16.4, 8.6 Hz, 1H), 1.25 (t, J = 7.1 Hz, 3H).
¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ 172.77, 137.81, 129.53, 128.60, 126.67, 69.12, 60.77, 43.04, 40.63, 14.23.

GC-MS (EI, 70 eV): m/z (%) = 190(32), 145(20), 117(100), 91(74), 71(30).

Gemäß der obigen Analyse handelt es sich bei dem in der vorliegenden Erfindung erhaltenen Produkt um Ethyl-3-hydroxy-4-phenylbutanoat mit einer Struktur des durch die Reaktionsgleichung (3) dargestellten Produkts.
Beispiel 5
Die Reaktionsgleichung dieser Ausführungsform ist wie in der folgenden Reaktionsgleichung (4) dargestellt:
Die einzelnen Schritte sind wie folgt: 7,14 mg CoCO₃ und 19,78 mg Manganpulver werden in den Reaktor eingebracht; der Reaktor wird mit Stickstoff gefüllt und dann vakuumisiert und der Vorgang dreimal wiederholt, um eine Stickstoffatmosphäre zu erhalten. 2 ml Ethanol werden dem Reaktor hinzugefügt und 196,3 mg (2 mmol) 2-(3-Butenyl)oxiran, sowie 16,34 mg Pyrazol verwendet. Dann wird der Stickstoff im Reaktor durch Kohlenmonoxidgas ersetzt. Dreimaliges Ersetzen, dann Laden von Kohlenmonoxid auf 5 MPa. Die Temperatur wird auf 65°C erhöht, und die Reaktion wird für 22 Stunden durchgeführt.
Nach Abschluss der Reaktion wird die erhaltene Reaktionsflüssigkeit unter reduziertem Druck einer Destillation unterzogen, um 295 mg einer farblosen transparenten Flüssigkeit mit einem Gehalt von 99% und einer Ausbeute von 85% zu erhalten.
Das in diesem Beispiel erhaltene Produkt ist durch NMR gekennzeichnet, und die analytischen Karten sind in den und dargestellt, und die Ergebnisse sind wie folgt:

¹H NMR (300 MHz, CDCl₃) δ 5.91 - 5.65 (m, 1H), 5.00 (d, J = 17.1 Hz, 1H), 4.93 (d, J = 10.2 Hz, 1H), 4.12 (q, J = 7.1 Hz, 2H), 4.03 - 3.93 (m, 1H), 3.05 (s, 1H), 2.46 (dd, J = 16.3, 3.7 Hz, 1H), 2.37 (dd, J = 16.3, 8.5 Hz, 1H), 2.25- 1.98 (m, 2H), 1.75 - 1.38 (m, 2H), 1.23 (t, J = 7.1 Hz, 3H).
¹³C NMR (75 MHz, CDCl₃) δ 172.94, 138.11, 114.99, 67.44, 60.70, 41.43, 35.65, 29.76, 14.19.

GC-MS (EI, 70 eV): m/z (%) = 171(1), 154(25), 143(8), 130(33), 117(100), 109(40), 81(100), 71(99).

Gemäß der obigen Analyse hat das in der vorliegenden Erfindung erhaltene Produkt Ethyl-3-hydroxy-6-alkenylheptanoat die Struktur des in der Reaktionsgleichung (4) dargestellten Produkts.
Die obige Beschreibung ist nur eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und es ist zu beachten, dass der Fachmann auch mehrere Verbesserungen und Retuschen vornehmen kann, ohne von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Sie ist als Schutzumfang der vorliegenden Erfindung anzusehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1591531 [0003]
US 2006/0264652 [0004]
WO 2005/05049545 [0004]
CN 2009/10183017 [0004]
CN 103420837 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Hlavinka et al. (Onestep deprotonation route to zinc amide and ester enolates for use in aldol reaction and Negishi couplings; Tetrahedron Letters, vol. 47, 29, 2006; P5049-5053) [0003]
Eisenmann et al., Preparation of Methyl β-Hydroxybutyrate from Propylene Oxide, Carbon Monoxide, Methanol, and Dicobalt Octacarbonyl, J. Org. Chem., 1961, 26, 6, 2102-2104 [0003]
Jacobsen et al. (Regioselektive Carbomethoxylierung von chiralen Epoxiden: ein neuer Weg zu enantiomerenreinem β-Hydroxyester; J. Org. Chem., 1999, 64(7), 2164-2165 [0004]

Claims

Ein β-Hydroxycarbonsäureester, hergestellt durch ein Verfahren, umfassend die Schritte: Mischen eines Alkylenoxids, eines einwertigen Alkohols und eines Verbundkatalysators und Durchführung einer Carbonylierungsveresterungsreaktion in einer Kohlenmonoxidatmosphäre zum Erhalten des β-Hydroxycarbonsäureesters, wobei ein Verbundkatalysator verwendet wird, umfassend einen Hauptkatalysator, einen Co-Katalysator und ein Reduktionsmittel, wobei der Hauptkatalysator ein Kobaltsalz, Kobaltoxid oder Kobalthydroxid ist, der Co-Katalysator eine stickstoffhaltige heterocyclische Verbindung ist und das Reduktionsmittel ein Basismetall ist.
β-Hydroxycarbonsäureester nach Anspruch 1, wobei in dem Verfahren gemäß Anspruch 1 das Verhältnis der Mengen des Hauptkatalysators, des Co-Katalysators und des Reduktionsmittels 1:2 bis 6:2 bis 10 beträgt.
β-Hydroxycarbonsäureester nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 die Menge des Hauptkatalysators 0,5 bis 5 Mol-%, bezogen auf das Alkylenoxid, beträgt.
β-Hydroxycarbonsäureester nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 das Kobaltsalz Kobaltfluorid, Kobaltchlorid, Kobaltbromid, Kobaltiodid, Kobaltacetat, Kobaltcarbonat, Kobaltnitrat oder Kobaltsulfat umfasst.
β-Hydroxycarbonsäureester nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 die stickstoffhaltige heterocyclische Verbindung eine Pyrazolverbindung, eine Imidazolverbindung, eine Pyridinverbindung oder eine Chinolinverbindung umfasst.
β-Hydroxycarbonsäureester nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 die Pyrazolverbindung Pyrazol, 1-Methylpyrazol oder 2-Methylpyrazol umfasst; und die Imidazolverbindung Imidazol, 1-Methylimidazol, 4-Phenylimidazol oder 1-Acetylimidazol umfasst; die Pyridinverbindung Pyridin, 3-Hydroxypyridin, 2-Hydroxypyridin, 2-Aminopyridin, 4-Aminopyridin, 4-N,N-Dimethylpyridin, 2,2-Bipyridin oder 4,4-Bipyridin beinhaltet; die Chinolinverbindung Chinolin, Isochinolin oder 8-Hydroxychinolin beinhaltet
β-Hydroxycarbonsäureester nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 das Basismetall Eisen, Zink, Mangan, Nickel, Kupfer oder Aluminium umfasst.
β-Hydroxycarbonsäureester nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 das Propylenoxid zum einwertigen Alkohol im Verhältnis von 1 mmol : 1 bis 5 ml steht.
β-Hydroxycarbonsäureester nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 die Carbonylierungsveresterungsreaktion bei einem Druck von 3 bis 10 MPa, bei einer Temperatur von 40 bis 120°C und bei einer Zeit von 10 bis 30 Stunden durchgeführt wird.