CN102532089B - 一种制备手性甘油醇缩丙酮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备手性甘油醇缩丙酮的方法,选用已经在市场上商业化或者容易制备的手性环氧氯丙烷为初始原料,经缩合、取代、水解制备得手性甘油醇缩丙酮,该方法原料易得,反应纯度收率较高,工艺稳定,操作简单,环境友好,经过了中试验证,适用于规模化生产,为制备手性甘油醇缩丙酮提供了一种新的思路和方法。
Description
(一)技术领域:
本发明涉及一种制备有机合成中间体的方法,特别是一种制备手性甘油醇缩丙酮的方法。
(二)背景技术:
手性甘油醇缩丙酮的核心结构为1,3-二氧杂环戊烷,可用作溶剂,主要用于油脂、染料、纤维素衍生物、聚合物溶剂、涂料、粘合剂、蜡和氯系化合物,也用作三氯乙烷的稳定剂,感光液、显影液的组分;用作锂一次性电池的电解液,丝绸整理剂,封口胶等。
而手性甘油醇缩丙酮本身,作为重要的有机合成中间体,广泛应用于食品医药及化工行业。它可以用来合成一些手性药物和具有光学活性的天然产物的重要前体,可以作为一种廉价的手性诱导单体用于手性分子的合成。如可以用于制备降糖药物的重要活性中间体,可以纠正高血糖和高血脂等代谢紊乱,促使糖、蛋白质和脂肪的正常代谢,缓解高血糖等代谢紊乱所引起的症状等。因此,开发一种高效益,低成本的手性甘油醇缩丙酮合成工艺具有重要意义。
现阶段,制备此类化合物的方法主要有以下几种:
1、用路易斯酸无水ZnCl2作为催化脱水剂,D-甘露醇或L-甘露醇与丙酮缩合得到二异亚丙基缩合物,再用NaIO4氧化断键制备手性甘油醛缩丙酮,最后用NaBH4还原得到手性甘油醇缩丙酮。此方法对反应条件要求苛刻,且氧化收率只有20~30%,不适合大规模生产。请参考US2004/54172
2、用吡啶作碱,两分子乙酐缩合得到二乙酰基丙酮,再通过氢钠还原、苄基取代得到消旋的二乙酰基化合物,用酶拆分的方法得到二乙酰基手性化合物,最后通过Pd/C脱苄、二甲氧基丙烯合环、水解得到手性甘油醇缩丙酮。此方法步骤太长,且用到一些较昂贵和敏感的物料(氢钠、猪胰脂肪酶、Pd/C),不适合大规模生产。请参考Suemune,Hiroshi;Mizuhara,Yukako;Akita,Hiroyuki;Sakai,Kiyoshi;Chemical and PharmaceuticalBulletin;1986;vol.34(8);3440-3444
3、以D-苹果酸或L-苹果酸为原料,经酯化后,再通过硼烷二甲硫醚和硼氢化钠还原得到二醇,二醇在PPTS催化作用下与二甲氧基丙烯反应合环得到缩酮,然后用四氢铝锂还原酯得手性甘油醇缩丙酮。此方法用到了剧毒品硼烷二甲硫醚和对水敏感的化合物硼氢化钠及四氢铝锂,反应条件苛刻,操作复杂,不适合大规模生产。请参考Robinson,R.Anthony;Clark,J.Stephen;Holmes,Andrew B;Journal of the American ChemicalSociety;1993;vol.115(22);10400-10401
(三)发明内容:
本发明的目的在于提供一种制备手性甘油醇缩丙酮的方法,选用已经在市场上商业化或者容易制备的手性环氧氯丙烷为初始原料,经缩合、取代、水解得到手性甘油醇缩丙酮,反应过程参见图2;该方法原料易得,反应纯度和收率较高,工艺稳定,操作简单,环境友好,适用于规模化生产,为制备手性甘油醇缩丙酮提供了一种很好的思路和方法。
本发明的技术方案:一种制备手性甘油醇缩丙酮的方法,具体制备步骤如下:
(1)缩合:在丙酮和路易斯酸存在的条件下,将体系降温-40~30℃,滴加主原料手性环氧氯丙烷,滴毕,于-40~30℃保温反应;反应完全后,回温至5~30℃,加饱和碱性溶液终止反应,萃取、分液、浓缩得到手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮;
其中,主原料手性环氧氯丙烷与丙酮的摩尔比为1∶1.5~6.0;主原料手性环氧氯丙烷与路易斯酸的摩尔比为1∶0.01~1.0;主原料手性环氧氯丙烷与碱的摩尔比为1∶0.1~1.0;
(2)取代:在极性溶剂和手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮存在的条件下,加入卤化物、RCOOX,其中R为H、C2~C3的烷烃、对氯苯基或对硝基苯基,X为K或Na,升温至130~150℃反应;反应完全后,加水和酯类溶剂萃取、分液、浓缩得到手性甘油醇缩丙酮的酯类化合物;
其中,手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与极性溶剂的用量比为1g/2~8ml;手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与卤化物的摩尔比为1∶1~6;手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与RCOOX的摩尔比为1∶1~6;手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与水的用量比为1g/5~15ml;手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与酯类溶剂的用量比为1g/5~20ml;
(3)水解:在非极性溶剂和手性甘油醇缩丙酮的酯类化合物存在的条件下,加入20%的无机碱溶液,保温20~40℃反应;反应完全后,分液、萃取、浓缩、精馏得到终产品手性甘油醇缩丙酮;
其中,手性甘油醇缩丙酮的酯类化合物与非极性溶剂的用量比为1g/0.5~6ml;手性甘油醇缩丙酮的酯类化合物与无机碱的摩尔比为1∶1~6。
上述所说的步骤(1)中主原料手性环氧氯丙烷与丙酮的摩尔比为1∶2~5,主原料手性环氧氯丙烷与路易斯酸的摩尔比为1∶0.05~0.5,主原料手性环氧氯丙烷与碱的摩尔比为1∶0.2~0.8;所说的步骤(2)中手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与极性溶剂的用量比为1g/3~7ml,手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与卤化物的摩尔比为1∶1~4,手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与RCOOX的摩尔比为1∶1~4,手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与水的用量比为1g/6~12ml,手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与酯类溶剂的用量比为1g/6~15ml;所说的手性甘油醇缩丙酮的酯类化合物与非极性溶剂的用量比为1kg/0.5~5L,手性甘油醇缩丙酮的酯类化合物与无机碱的摩尔比为1∶1~5。
上述步骤(1)中所说的路易斯酸为三氯化铝、三氟化硼***络合物、三氯化铁或五氯化铌;所说的碱性溶液为碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、氢氧化钠溶液、碳酸氢钾溶液、氢氧化钾溶液或碳酸钾溶液。
上述步骤(2)中所说的极性溶剂为二甲基亚砜,N,N-二甲基甲酰胺,丙酮、N,N-二甲基乙酰胺或乙腈;所说的酯类溶剂为乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯或丙酸乙酯;所说的卤化物为溴化钠、溴化钾、碘化钠或碘化钾;
上述步骤(3)中所说的非极性溶剂为丙酮、苯、甲苯、四氯化碳或1,2-二氯乙烷;所说的无机碱为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化钙。
上述所说的步骤(1)中主原料手性环氧氯丙烷与丙酮的摩尔比为1∶3~5,手性环氧氯丙烷与路易斯酸的摩尔比为1∶0.08~0.0.3,主原料手性环氧氯丙烷与碱的摩尔比为1∶0.2~0.6;所说的步骤(2)中手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与极性溶剂的用量比为1g/4~6ml,手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与卤化物的摩尔比为1∶1~3,手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与的摩尔比为1∶1~3,手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与水的用量比为1g/7~10ml,手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与酯类溶剂的用量比为1g/8~12ml;所说的步骤(3)中手性甘油醇缩丙酮的酯类化合物与非极性溶剂的用量比为1g/1~3ml,手性甘油醇缩丙酮的酯类化合物与无机碱的摩尔比为1∶1~3。
上述步骤(1)中所说的路易斯酸为三氯化铝、三氟化硼***络合物或三氯化铁;所说的碱性溶液为碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、氢氧化钠溶液或碳酸氢钾溶液。
上述步骤(2)中所说的极性溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺;酯类溶剂为乙酸乙酯、乙酸异丙酯或乙酸丁酯;所说的卤化物为溴化钠或溴化钾。
上述步骤(3)中所说的非极性溶剂为丙酮、甲苯或1,2-二氯乙烷;所说的无机碱为氢氧化钾或氢氧化钠。
上述步骤(1)中所说的路易斯酸为三氟化硼***络合物,所说的碱性溶液为碳酸氢钠溶液;步骤(2)中所说的极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺,所说的酯类溶剂为乙酸乙酯,卤化物为溴化钠;步骤(3)中所说的非极性溶剂为甲苯,所说的无机碱为氢氧化钠。
(四)附图说明:
图1:制备手性甘油醇缩丙酮的方法的化学反应步骤流程图。
图2:制备手性甘油醇缩丙酮的方法的化学反应过程流程图。
结合图1和图2可以更加直观的理解上述发明的技术方案。
(五)具体实施方式:
对于实施方式中出现的区间范围,是由于在一次试验中温度随反应过程的进行会出现一定的浮动
实施例1:
向200L反应釜中加入25.1kg丙酮(4.0eq)和1.53kg三氟化硼***络合物(0.1eq),将体系降温至0±5℃,滴加主原料10kg(S)-环氧氯丙烷(1eq),滴毕,于0±5℃保温反应;反应完全后,回温至10±5℃,加100kg饱和碳酸氢钠溶液(0.4eq)终止反应,萃取、分液、浓缩得到15.5kg,收率95%,气相纯度(GC):97.5%。
向200L反应釜中加入70.5kg的N,N-二甲基甲酰胺(1g/5ml)和15kg(1.0eq),搅拌,依次加入10.3kg溴化钠(1.0eq)、8.2kg乙酸钠(1.0eq),升温至140±5℃反应;反应完全后,加入120kg水(1g/8ml)和135kg乙酸乙酯(1g/10ml)萃取、分液、浓缩得到10.4kg,收率60%,气相纯度(GC):93%。
向300L反应釜中加入17.4kg甲苯(1kg/2L)和10kg(1.0eq),搅拌,加入23kg20%的氢氧化钠(2.0eq)溶液,保温30±5℃反应;反应完全后,分液、萃取、浓缩、精馏得到终产品(R)-(-)-甘油醇缩丙酮7.1kg。收率94%,气相纯度(GC):98%。
实施例2:
向200L反应釜中加入75.2kg丙酮(6.0eq)和28.8kg三氯化铝(1eq),将体系降温至-40±5℃,滴加主原料20kg(S)-环氧氯丙烷(1eq),滴毕,于-40±5℃保温反应;反应完全后,回温至20±5℃,加53.5kg饱和碳酸氢钾溶液(1.0eq)终止反应,萃取、分液、浓缩得到30kg,收率92%,气相纯度(GC):95%。
(2)制备4-氯苯甲酸((S)-2,2-二甲基-1,3-二氧戊环-4-基)甲酯
向1000L反应釜中加入264kg的二甲基亚砜(1g/8ml)和30kg(1.0eq),搅拌,依次加入143kg溴化钾(6.0eq)、213kg对氯苯甲酸钠(6.0eq),升温至135±5℃反应;反应完全后,加入450kg水(1g/15ml)和540kg乙酸异丙酯(1g/20ml)萃取,萃取、分液、浓缩得到29.7kg,收率55%,气相纯度(GC):92%。
向500L反应釜中加入142kg丙酮(1g/6ml)和29.7kg(1.0eq)搅拌,加入183.6kg20%的氢氧化钾(6.0eq)溶液,保温25±5℃反应;反应完全后,分液、萃取、浓缩、精馏得到终产品(R)-(-)-甘油醇缩丙酮13kg。收率90%,气相纯度(GC):96%。
实施例3:
(1)制备(R)-3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮
向200L反应釜中加入94kg丙酮(5.0eq)和54kg五氯化铌(1eq),将体系降温至30±5℃,滴加主原料30kg(R)-环氧氯丙烷(1eq),滴毕,于30±5℃保温反应;反应完全后,回温至20±5℃,加16kg饱和氢氧化钠溶液(0.8eq)终止反应,萃取、分液、浓缩得到43.5kg,收率89%,气相纯度(GC):95.5%。
向1000L反应釜中加入190kg的乙腈(1g/8ml)和30kg(1.0eq),搅拌,依次加入165.3kg碘化钾(5.0eq)、187kg对硝基苯甲酸钾(5.0eq),升温至130±5℃反应;反应完全后,加入390kg水(1g/13ml)和459kg乙酸异丙酯(1g/17ml)萃取,萃取、分液、浓缩得到29.7kg,收率53%,气相纯度(GC):92%。
向500L反应釜中加入142kg丙酮(1g/5ml)和29.7kg(1.0eq)搅拌,加入264.2kg的20%的氢氧化钾(5.5eq)溶液,保温25±5℃反应;反应完全后,分液、萃取、浓缩、精馏得到终产品(S)-(-)-甘油醇缩丙酮12.1kg。收率87%,气相纯度(GC):95.5%。
实施例4:
向200L反应釜中加入47kg丙酮(1.5eq)和0.88kg三氯化铁(0.01eq),将体系降温至-20±5℃,滴加主原料50kg(S)-环氧氯丙烷(1eq),滴毕,于-20±5℃保温反应;反应完全后,回温至30±5℃,加20kg饱和碳酸钠(0.1eq)溶液终止反应,萃取、分液、浓缩得到73.2kg,收率90%,气相纯度(GC):91%。
向1000L反应釜中加入136.8kgN,N-二甲基乙酰胺(1g/2ml)和73kg(1.0eq),搅拌,依次加入149.8kg溴化钠(3.0eq)、140kg丙酸钠(3.0eq),升温至145±5℃反应;反应完全后,加365kg水(1g/5ml)和328kg乙酸丁酯(1g/5ml),萃取、分液、浓缩得到45.6kg,收率50%,气相纯度(GC):90%。
(3)制备(R)-(-)-甘油醇缩丙酮
向300L反应釜中加入26.4kg的1,2-二氯乙烷(1g/0.5ml)和45.6kg(1.0eq)搅拌,加入13.2kg的20%的氢氧化钙(1.0eq)溶液,保温35±5℃反应;反应完全后,分液、萃取、浓缩、精馏得到终产品(R)-(-)-甘油醇缩丙酮27.1kg。收率85%,气相纯度(GC):95.8%。
由此可见,本发明中公开的制备手性甘油醇缩丙酮的方法可以得到纯度高的目标产物,纯度稳定在95%以上,合成方法采用的原料易得,工艺稳定,化学反应条件温和,整个生产过程中操作简单、污染较低,环境友好,为制备手性甘油醇缩丙酮提供了一种新的思路和方法。
Claims (10)
1.一种制备手性甘油醇缩丙酮的方法,具体制备步骤如下:
(1)缩合:在丙酮和路易斯酸存在的条件下,将体系降温至-40~30℃,滴加主原料手性环氧氯丙烷,滴毕,于-40~30℃保温反应;反应完全后,回温至5~30℃,加饱和碱性溶液终止反应,萃取、分液、浓缩得到手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮;
其中,主原料手性环氧氯丙烷与丙酮的摩尔比为1:1.5~6.0;主原料手性环氧氯丙烷与路易斯酸的摩尔比为1:0.01~1.0;主原料手性环氧氯丙烷与碱的摩尔比为1:0.1~1.0;
(2)取代:在极性溶剂和手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮存在的条件下,加入卤化物、RCOOX,其中R为H、C2~C3的烷烃、对氯苯基或对硝基苯基,X为K或Na,升温至130~150℃反应;反应完全后,加水和酯类溶剂萃取、分液、浓缩得到手性甘油醇缩丙酮的酯类化合物;
其中,手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与极性溶剂的用量比为1g/2~8ml;手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与卤化物的摩尔比为1:1~6;手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与RCOOX的摩尔比为1:1~6;手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与水的用量比为1g/5~15ml;手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与酯类溶剂的用量比为1g/5~20ml;所说的极性溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、N,N-二甲基乙酰胺或乙腈;所说的卤化物为溴化钠、溴化钾、碘化钠或碘化钾;
(3)水解:在非极性溶剂和手性甘油醇缩丙酮的酯类化合物存 在的条件下,加入20%的无机碱溶液,保温20~40℃反应;反应完全后,分液、萃取、浓缩、精馏得到终产品手性甘油醇缩丙酮;
其中,手性甘油醇缩丙酮的酯类化合物与非极性溶剂的用量比为1g/0.5~6ml;手性甘油醇缩丙酮的酯类化合物与无机碱的摩尔比为1:1~6;所说的非极性溶剂为苯、甲苯、四氯化碳或1,2-二氯乙烷。
2.根据权利要求1所说的一种制备手性甘油醇缩丙酮的方法,其特征在于所说的步骤(1)中主原料手性环氧氯丙烷与丙酮的摩尔比为1:2~5,主原料手性环氧氯丙烷与路易斯酸的摩尔比为1:0.05~0.5,主原料手性环氧氯丙烷与碱的摩尔比为1:0.2~0.8;所说的步骤(2)中手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与极性溶剂的用量比为1g/3~7ml,手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与卤化物的摩尔比为1:1~4,手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与RCOOX的摩尔比为1:1~4,手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与水的用量比为1g/6~12ml,手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与酯类溶剂的用量比为1g/6~15ml;所说的手性甘油醇缩丙酮的酯类化合物与非极性溶剂的用量比为1kg/0.5~5L,手性甘油醇缩丙酮的酯类化合物与无机碱的摩尔比为1:1~5。
3.根据权利要求1所说的一种制备手性甘油醇缩丙酮的方法,其特征在于步骤(1)中所说的路易斯酸为三氯化铝、三氟化硼***络合物、三氯化铁或五氯化铌;所说的碱性溶液为碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、氢氧化钠溶液、碳酸氢钾溶液、氢氧化钾溶液或碳酸钾溶液。
4.根据权利要求1所说的一种制备手性甘油醇缩丙酮的方法, 其特征在于步骤(2)中所说的酯类溶剂为乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯或丙酸乙酯。
5.根据权利要求1所说的一种制备手性甘油醇缩丙酮的方法,其特征在于步骤(3)中所说的无机碱为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化钙。
6.根据权利要求1或2所说的一种制备手性甘油醇缩丙酮的方法,其特征在于所说的步骤(1)中主原料手性环氧氯丙烷与丙酮的摩尔比为1:3~5,手性环氧氯丙烷与路易斯酸的摩尔比为1:0.08~0.3,主原料手性环氧氯丙烷与碱的摩尔比为1:0.2~0.6;所说的步骤(2)中手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与极性溶剂的用量比为1g/4~6ml,手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与卤化物的摩尔比为1:1~3,手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与的摩尔比为1:1~3,手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与水的用量比为1g/7~10ml,手性3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮与酯类溶剂的用量比为1g/8~12ml;所说的步骤(3)中手性甘油醇缩丙酮的酯类化合物与非极性溶剂的用量比为1g/1~3ml,手性甘油醇缩丙酮的酯类化合物与无机碱的摩尔比为1:1~3。
7.根据权利要求1或3所说的一种制备手性甘油醇缩丙酮的方法,其特征在于步骤(1)中所说的路易斯酸为三氯化铝、三氟化硼***络合物或三氯化铁;所说的碱性溶液为碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、氢氧化钠溶液或碳酸氢钾溶液。
8.根据权利要求1或4所说的一种制备手性甘油醇缩丙酮的方 法,其特征在于步骤(2)中所说的极性溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺;酯类溶剂为乙酸乙酯、乙酸异丙酯或乙酸丁酯;所说的卤化物为溴化钠或溴化钾。
9.根据权利要求1或5所说的一种制备手性甘油醇缩丙酮的方法,其特征在于步骤(3)中所说的非极性溶剂为甲苯或1,2-二氯乙烷;所说的无机碱为氢氧化钾或氢氧化钠。
10.根据权利要求1所说的一种制备手性甘油醇缩丙酮的方法,其特征在于步骤(1)中所说的路易斯酸为三氟化硼***络合物,所说的碱性溶液为碳酸氢钠溶液;步骤(2)中所说的极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺,所说的酯类溶剂为乙酸乙酯,卤化物为溴化钠;步骤(3)中所说的非极性溶剂为甲苯,所说的无机碱为氢氧化钠。
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US20040054172A1 (en) * | 2000-07-19 | 2004-03-18 | Barrett Stephen Douglas | Oxygenated esters of 4-lodo phenylamino benzhydroxamic acids |
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2011
- 2011-12-22 CN CN201110435269.9A patent/CN102532089B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040054172A1 (en) * | 2000-07-19 | 2004-03-18 | Barrett Stephen Douglas | Oxygenated esters of 4-lodo phenylamino benzhydroxamic acids |
Non-Patent Citations (4)
Title |
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合成左旋和右旋丙叉甘油醇的新方法;王朝阳等;《应用化学》;20081130;第25卷(第11期);1375-1377 * |
王朝阳等.合成左旋和右旋丙叉甘油醇的新方法.《应用化学》.2008,第25卷(第11期),1375-1377. |
路易斯酸盐CaCl2催化合成甘油类缩醛(酮)的研究;高珊等;《化学工程师》;20060331;第126卷(第3期);1-3 * |
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