CN104520270A - 视黄醇酯的酯交换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包含类异戊二烯单元的特定化合物的酯交换方法。

Description

视黄醇酯的酯交换方法
本发明涉及一种包含类异戊二烯单元的特定化合物的酯交换方法。
包含类异戊二烯单元的化合物的酯交换方法通常通过采用氯化物酸(chloride acid)来进行，例如Soukup等人在1991年的Tetrahedron Letters第32(33)卷，4117-4118页中所述。
鉴于卤化物的生态问题(废物问题)，希望避免使用此类化合物。
然而替代方法应在以下方面与现有技术的方法相当：
(i)能耗；
(ii)收率；和
(iii)反应时间。
因此本发明的目是找到一种无以上所列现有技术缺点的新的酯交换方法。
意外的是，已经找到一种新的用于式(I)化合物的酯交换的方法
其中R1为-CH3或-CH2CH3，
所述方法是通过特定催化剂来进行。
新发现的酯交换方法的特征在于其为一步法，该方法是易于操作的方法并且具有优异的终产物收率。
所述酯交换方法在非常温和的反应条件(低能耗！)下进行。
副产物可易于移除(例如通过蒸馏)。这可在反应完成之后以及在反应进行期间(连续地)进行。
所用催化剂为溶解于醇(或醇的混合物)中的至少一种碱金属类氢氧化物和/或至少一种碱土金属类氢氧化物。
优选地，碱金属类氢氧化物和/或碱土金属类氢氧化物为Ca(OH)2、CsOH、KOH和/或NaOH。
根据本发明的酯交换方法中使用的催化剂的量为式(I)化合物总量的约0.1％-1.5％，优选地为0.2％-1％。
醇(或醇的混合物)优选应当在大约30℃的温度下为液态。通常(并且优选地)使用甲醇、乙醇、异丙醇和/或叔丁醇。
碱金属类氢氧化物与醇的比率为1∶2至1∶10，优选地为1∶3至1∶6。
碱金属类氢氧化物和/或碱土金属类氢氧化物(或此类氢氧化物的混合物)和醇(或醇的混合物)通常以混合物的形式(碱金属类氢氧化物溶解于醇中)加入反应中。但也可独立地加入两种化合物(碱金属类氢氧化物(或碱金属类氢氧化物的混合物)和醇(或醇的混合物))。
因此本发明涉及一种式(I)化合物的酯交换方法
R1被定义为-CH3或-CH2CH3，
其中所述式(I)化合物与至少一种式(II)化合物在溶解于至少一种醇中的至少一种碱金属类氢氧化物和/或至少一种碱土金属类氢氧化物的存在下反应
其中
R2表示C3-C15烷基部分或C2-C18烯基部分。
还可将式(I)化合物的混合物用于所述方法中，其中R1为-CH3以及其中R1为-CH2CH3。
所述方法的反应产物为式(III)化合物
其中R2的含义与在相应的式(II)化合物中的含义相同。
从反应产物中移除的副产物(主要)为式(IV)化合物
其中R1的含义与式(I)化合物中所定义的含义相同。
显然一种酯交换反应中的R1对于式(I)和(IV)化合物而言总是相同。
显然一种酯交换反应中的R2对于式(II)和(III)化合物而言总是相同。
副产物(式(IV)化合物)为低沸点化合物，因此可易于从反应产物中移除(例如通过蒸馏)。
当R2为C3-C15烷基部分时，烷基部分优选地为直链的。优选的是-C11H23(月桂基)、-C13H27(肉豆蔻基)和-C15H29(棕榈基)。
尤其优选的是棕榈基。
当R2为C2-C18烯基部分时，存在一个或多个C-C双键并且烯基部分优选地为直链的。
还可将式(II)化合物的混合物用于酯交换，其随后产生所需终产物的混合物。
本发明的一个优选实施方式涉及一种式(I)化合物的酯交换方法
R1被定义为-CH3或-CH2CH3，
其中所述式(I)化合物与式(II)化合物
在溶解于至少一种醇中的Ca(OH)2、CsOH、KOH和/或NaOH的存在下反应，其中
R2表示C3-C15烷基部分或C2-C18烯基部分，
所述至少一种醇选自甲醇、乙醇、异丙醇和叔丁醇。
本发明的另一个优选实施方式涉及一种式(I)化合物的酯交换方法
R1被定义为-CH3或-CH2CH3，
其中所述式(I)化合物与式(II)化合物在溶解于至少一种醇中的Ca(OH)2、CsOH、KOH和/或NaOH的存在下反应
其中
R2表示C3-C15烷基部分或C2-C18烯基部分，
所述至少一种醇选自甲醇、乙醇、异丙醇和叔丁醇，并且其中酯交换中使用的所述催化剂的量为式(I)化合物总量的0.1％-1.5％。
本发明的一个更优选的实施方式涉及一种式(I)化合物的酯交换方法
R1被定义为-CH3或-CH2CH3，
其中所述式(I)化合物与至少式(II)化合物在溶解于至少一种醇中的KOH和/或NaOH的存在下反应
其中
R2为-C11H23、-C13H27和/或-C15H29(优选-C15H29)，
所述至少一种醇选自甲醇、乙醇、异丙醇和叔丁醇，并且其中KOH和/或NaOH与甲醇、乙醇、异丙醇和/或叔丁醇的比率为1∶2至1∶10，优选地为1∶3至1∶6。
本发明的另一个更优选的实施方式涉及一种式(I)化合物的酯交换方法
R1被定义为-CH3或-CH2CH3，
其中所述式(I)化合物与至少式(II)化合物在溶解于至少一种醇中的KOH和/或NaOH的存在下反应
其中
R2为-C11H23、-C13H27和/或-C15H29(优选-C15H29)，
所述至少一种醇选自甲醇、乙醇、异丙醇和叔丁醇，并且其中KOH和/或NaOH与甲醇、乙醇、异丙醇和/或叔丁醇的比率为1∶2至1∶10，优选地为1∶3至1∶6，并且其中酯交换中使用的所述催化剂的量为式(I)化合物总量的0.1％-1.5％(优选地为0.2％-1％)。
如上所述，新的酯交换方法的反应条件为温和反应条件。
通常，反应在略高的温度下进行。优选地，反应温度介于20℃和80℃之间，更优选地介于30℃和70℃之间，甚至更优选地介于40℃和70℃之间
通常，反应在减压(低于101325Pa)下进行。优选地，压力为100至15000Pa，更优选地为100至5000Pa。
通常，酯交换反应在溶剂(或溶剂混合物)中进行。
合适的溶剂为脂族C5-C15烃，其可为直链的、支链的或环状。优选的是脂族C6-C12烃，其可为直链的、支链的或环状。更优选的是己烷、庚烷、环己烷和甲基环己烷。
其他合适的为芳族溶剂，例如甲苯和二甲苯。
在反应开始时以等摩尔比添加起始物(式(I)化合物和式(II)化合物)。优选地，添加式(II)化合物至略微过量。
由于反应通常在减压下进行，因此通常通过将反应体系引入常压来终止反应。这应在惰性条件下进行(对于所得产物而言，使得不会发生进一步的反应，例如氧化)。通常将惰性气体或CO2/水混合物用于该目的。
由于副产物在反应之后或甚至反应期间易于移除，因此以优异收率和优异纯度获得式(III)化合物。
以下实施例用于阐述本发明。所有百分比均相对于重量给出，温度以摄氏度给出。
实施例
实施例1
向3000kg呈结晶形式的式(Ia)化合物(其被称为维生素A醋酸酯)
中添加2750kg式(IIa)化合物(其被称为棕榈酸甲酯)
之后将10kg NaOH溶解于约60升甲醇中，然后将其添加到维生素A醋酸酯和棕榈酸甲酯的混合物中。
将此反应产物加热至高达55℃，然后将压力减至约1500至2200Pa。反应时间为约3小时。在此过程期间，通过蒸馏连续移除主要副产物(乙酸甲酯)。
通过添加水和CO2终止反应。
然后通过萃取将式(IIIa)化合物
(其被称为维生素A棕榈酸酯)与反应溶液分离。
式(IIIa)化合物的收率为96％。
实施例2
向110g呈结晶形式的化合物式(Ia)
中添加
由64.9g式(IIa)化合物
19.4g式(IIb)化合物
和
17.1g式(IIc)化合物
组成的混合物。将此混合物在N2氛围下加热至55℃，并在100至200Pa的压力下添加在4.4ml CH3OH中含0.88g NaOH的溶液。将反应溶液在55℃和100至200Pa的压力下搅拌约4小时。之后冷却反应产物并添加416ml正己烷和270ml水，然后将CO2泵送通过溶液。
将己烷相用硫酸钾干燥并通过蒸馏移除己烷。
获得198g以下化合物(摩尔比为3∶1∶1)的混合物：
实施例3a-3d
向258g呈结晶形式的式(Ia)化合物
中添加219g式(IIa)化合物
之后将此混合物在N2下加热至55℃并添加21g的10％NaOH/CH3OH溶液。
将此反应混合物加热至高达55℃，然后将压力减至约13000至660Pa。反应时间为约3小时。在此过程期间，通过蒸馏连续移除主要副产物(乙酸甲酯)。
通过添加N2终止反应。
然后通过萃取将式(IIIa)化合物
与反应溶液分离。
式(IIIa)化合物的收率介于87.8％和94.0％之间。下表示出不同压力下的收率。
实施例 压力[Pa] 收率[％]
3a 13000 87.8
3b 6600 91.7
3c 2600 93.3
3d 1300 93.8
3e 660 94.0

Claims (11)

1.一种式(I)化合物的酯交换方法
R1被定义为-CH3或-CH2CH3，
其中所述式(I)化合物与式(II)化合物在溶解于至少一种醇中的至少一种氢氧化物和/或至少一种碱土金属类氢氧化物的存在下反应
其中
R2表示C3-C15烷基部分或C2-C18烯基部分。
2.根据权利要求1所述的酯交换方法，其中R2为C11H23、-C13H27和/或-C15H29，优选地为-C15H29。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的酯交换方法，其中R1为-CH3。
4.根据前述权利要求中任一项所述的酯交换方法，其中所述碱金属类氢氧化物为Ca(OH)2、CsOH、KOH和/或NaOH，优选地为KOH和/或NaOH。
5.根据前述权利要求中任一项所述的酯交换方法，其中所述醇选自甲醇、乙醇、异丙醇和/或叔丁醇。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的酯交换方法，其中所述醇为甲醇。
7.根据前述权利要求中任一项所述的酯交换方法，其中所述至少一种碱金属类氢氧化物与所述至少一种醇的比率为1∶2至1∶10，优选地为1∶3至1∶6。
8.根据前述权利要求中任一项所述的酯交换方法，其中所述酯交换在20℃和80℃之间，优选地30℃和70℃之间的温度下进行。
9.根据前述权利要求中任一项所述的酯交换方法，其中所述酯交换在减压下进行。
10.根据权利要求9所述的酯交换方法，其中所述压力为100至15000Pa，优选地为100至5000Pa。
11.根据前述权利要求中任一项所述的酯交换方法，其中低沸点副产物在所述酯交换反应之后或甚至期间移除。
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