CN109438237B - 一种3-乙氧基丙烯酸乙酯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3‑乙氧基丙烯酸乙酯的制备方法,包括(1)、向三氯乙酰氯中滴加定量乙烯基***,滴加完毕后控温20~40℃保温反应1~10h;(2)、40℃以下减压蒸出低沸点副产物;(3)、加入有机碱和乙醇,于20~50℃保温反应1~10h;(4)、过滤,滤饼回收,滤液于50℃以下减压蒸出乙醇;(5)、加入定量酸催化剂,升温至50~100℃,并通入氮气,保温反应1~10h;(6)、减压蒸馏得3‑乙氧基丙烯酸乙酯。本发明所用原料廉价易得,反应条件温和,操作简便,收率高,产品纯度好,三废少,产生的固体废物可以回收有机碱,溶剂可回收套用,对环境友好,是一条低成本的绿色合成技术,适于工业化生产。

Description

一种3-乙氧基丙烯酸乙酯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种3-乙氧基丙烯酸乙酯的制备方法,属于有机合成技术领域。
背景技术
3-乙氧基丙烯酸乙酯(Ethyl 3-ethoxyacrylate)是一种重要的化工中间体,广泛应用于医药、农药和高分子材料等领域,如可用于左氧氟沙星(杨朱红,杨秋燕,李亚美,吴戈亮,韩德全,秦宝福。浙江化工,2013,44(9)13-15)、盐酸环丙沙星(吕伟,杨朱红,苗德意,陈强,王志华,杨秋燕。广州化工,2013,41(15)101-102)、头孢布烯等药物的合成,3-乙氧基丙烯酸乙酯的化学结构式如下:
Figure BDA0001901738370000011
根据国内外文献报道,目前3-乙氧基丙烯酸乙酯主要有以下几种合成方法。
方法一:以丙炔酸乙酯和乙醇为原料,在有机碱或者有机膦等催化剂的作用下,通过加成反应得到3-乙氧基丙烯酸乙酯。该方法路线简短,收率一般可以达到80%以上,但是原料丙炔酸乙酯价格昂贵,不适用于工业化。反应式如下:
Figure BDA0001901738370000012
方法二:以丙烯酸乙酯和乙醇为原料,在氯化钯等催化剂的作用下合成3-乙氧基丙烯酸乙酯和3,3-二乙氧基丙酸乙酯,3,3-二乙氧基丙酸乙酯可以进一步裂解得到3-乙氧基丙烯酸乙酯。曾有报道在聚苯乙烯负载的苯醌和二氯化钯的共催化下,丙烯酸乙酯和乙醇反应可以以17%的收率得到3-乙氧基丙烯酸乙酯,以78%的收率得到3,3-二乙氧基丙酸乙酯。该方法路线短,但是所用催化剂价格昂贵,不容易回收,导致成本过高,而且会对环境造成重金属污染。反应式如下:
Figure BDA0001901738370000013
方法三:以3,3-二乙氧基丙酸乙酯为原料,在催化剂的作用下,裂解得到3-乙氧基丙烯酸乙酯。该方法路线简短,原子利用率高,收率比较高,最高可实现当量转化。但是所用的原料3,3-二乙氧基丙酸乙酯不易合成,而且价格昂贵。反应式如下:
Figure BDA0001901738370000021
方法四:以3-乙氧基-2丙酸钠和溴乙烷为原料,在PEG400作催化剂,无溶剂的条件下合成3-乙氧基丙烯酸乙酯。聚乙二醇(PEG)作为相转移催化剂,在反应体系中,羧酸盐阴离子很容易进入液相,变成强亲核试剂进而发生亲核取代反应。该方法操作简单、对环境友好、收率高,但是由于原料复杂等原因,目前还不适合在工业上应用。反应式如下:
Figure BDA0001901738370000022
方法五:以溴乙酸乙酯和原甲酸三乙酯为原料,在Zn,Mg等金属催化剂的催化下合成3-乙氧基丙烯酸乙酯。这类反应也需要使用金属催化剂,后处理比较麻烦,对环境有污染。反应式如下:
Figure BDA0001901738370000023
综上所述,目前合成3-乙氧基丙烯酸乙酯的方法都存在一定的局限性,如原料价格昂贵,不易得到,反应需大量催化剂,或者需要昂贵的金属催化剂,成本过高,不易回收,且会对环境造成影响等,从而限制了其工业化,因此,开发一种简单、高效、成本低、绿色环保的3-乙氧基丙烯酸乙酯的合成路线具有非常重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种原料廉价易得、反应温和、操作简便、三废少、环境友好的3-乙氧基丙烯酸乙酯的制备方法。
为解决以上技术问题,本发明提供了一种3-乙氧基丙烯酸乙酯的新的制备方法,该制备方法包括
①、向一定量的三氯乙酰氯中滴加定量乙烯基***,滴加完毕后控温20~40℃保温反应1~10h;
②、40℃以下减压蒸出低沸点副产物;
③、加入定量有机碱和乙醇,于20~50℃保温反应1~10h;
④、过滤,滤饼回收,滤液于50℃以下减压蒸出乙醇,该滤饼为有机碱的盐酸盐,滤饼在碱性条件下可以回收有机碱,滤液减压蒸出的乙醇检测结果和工业乙醇基本一致,可以直接套用于该反应;
⑤、加入定量酸催化剂,升温至50~100℃,并通入氮气,保温反应1~10h;
⑥、减压蒸馏得3-乙氧基丙烯酸乙酯。
具体的反应方程式如下:
Figure BDA0001901738370000031
式(Ⅰ)为三氯乙酰氯,所加化合物(1)为乙烯基***,式(Ⅱ)为中间产物,式(Ⅲ)为目标产物3-乙氧基丙烯酸乙酯。
进一步地,步骤①中所述三氯乙酰氯和乙烯基***的摩尔投料比为1:1~1:3,优选为1:1.5~1:2。
进一步地,步骤①中所述乙烯基***的滴加方式为缓慢滴加,滴加时间为1~2h。
进一步地,步骤③中所述有机碱为三乙胺,二乙胺,吡啶,N,N-二甲基苯胺,1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)或二异丙基乙基胺中的一种,优选三乙胺或二异丙基乙基胺。
进一步地,步骤③中所述有机碱的摩尔用量为步骤①中所述三氯乙酰氯的摩尔用量的1~3倍,优选为1.3倍。
进一步地,步骤③中所述乙醇的质量用量为三氯乙酰氯的质量用量的1~3倍。
进一步地,步骤⑤所述酸催化剂为硫酸氢钾、硫酸氢钠、对甲苯磺酸或苯磺酸中的一种,优选硫酸氢钾。
进一步地,步骤⑤所述酸催化剂的摩尔用量为步骤①所述三氯乙酰氯的摩尔用量的5%~10%。
进一步地,步骤⑤中通入氮气的流量为100~600mL/min。
本发明提供的3-乙氧基丙烯酸乙酯得制备方法与传统工艺相比具有明显的优点,该方法所用原料廉价易得,生产成本低,反应条件温和,操作简便,收率高,产品纯度好,三废少,产生的固体废物可以回收有机碱,溶剂可以直接回收套用,对环境友好,是一条低成本的绿色合成技术,适合应用于工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述。应当理解的是,此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明,本发明要求保护的范围并不限于实施例的范围。
本发明的实施例:
实施例1
在三口瓶中,加入三氯乙酰氯91g(0.5mol),缓慢滴加乙烯基***54g(0.75mol),约1h滴毕,控温25℃保温反应8h后,于40℃以下减压蒸出低沸点副产物;蒸毕,加入三乙胺66g(0.65mol)和乙醇100g,于30℃保温反应8h后,过滤,滤饼回收,滤液于50℃以下减压蒸出乙醇;蒸毕,加入硫酸氢钾6.8g(0.05mol),升温至80℃,通入氮气,氮气流量为300mL/min,保温反应5h,反应结束,减压蒸馏得3-乙氧基丙烯酸乙酯61.8g,收率为85.7%,气相归一化法测纯度为98.6%。
实施例2
在三口瓶中,加入三氯乙酰氯91g(0.5mol),缓慢滴加乙烯基***72g(1.0mol),约1.5h滴毕,控温30℃保温反应6h后,于40℃以下减压蒸出低沸点副产物;蒸毕,加入三乙胺76g(0.75mol)和乙醇100g,于35℃保温反应5h后,过滤,滤饼回收,滤液于50℃以下减压蒸出乙醇;蒸毕,加入硫酸氢钾6.8g(0.05mol),升温至60℃,通入氮气,氮气流量为400mL/min,保温反应6h,反应结束,减压蒸馏得3-乙氧基丙烯酸乙酯60.5g,收率为83.9%,气相归一化法测纯度为98.2%。
实施例3
在三口瓶中,加入三氯乙酰氯91g(0.5mol),缓慢滴加乙烯基***108g(1.5mol),约2h滴毕,控温40℃保温反应3h后,于40℃以下减压蒸出低沸点副产物;蒸毕,加入三乙胺76g(0.75mol)和乙醇180g,于40℃保温反应3h后,过滤,滤饼回收,滤液于50℃以下减压蒸出乙醇;蒸毕,加入硫酸氢钾3.4g(0.025mol),升温至100℃,通入氮气,氮气流量为500mL/min,保温反应2h,反应结束,减压蒸馏得3-乙氧基丙烯酸乙酯59.6g,收率为82.7%,气相归一化法测纯度为98.3%。
实施例4
在三口瓶中,加入三氯乙酰氯91g(0.5mol),缓慢滴加乙烯基***108g(1.5mol),约1h滴毕,控温30℃保温反应8h后,于40℃以下减压蒸出低沸点副产物;蒸毕,加入二异丙基乙基胺84g(0.65mol)和乙醇150g,于40℃保温反应3h后,过滤,滤饼回收,滤液于50℃以下减压蒸出乙醇;蒸毕,加入硫酸氢钾3.4g(0.025mol),升温至50℃,通入氮气,氮气流量为200mL/min,保温反应8h,反应结束,减压蒸馏得3-乙氧基丙烯酸乙酯58.3g,收率为80.8%,气相归一化法测纯度为98.0%。
实施例5
在三口瓶中,加入三氯乙酰氯91g(0.5mol),缓慢滴加乙烯基***72g(1.0mol),约1.5h滴毕,控温25℃保温反应6h后,于40℃以下减压蒸出低沸点副产物;蒸毕,加入二异丙基乙基胺144g(1.0mol)和乙醇200g,于50℃保温反应2h后,过滤,滤饼回收,滤液于50℃以下减压蒸出乙醇;蒸毕,加入硫酸氢钾3.4g(0.025mol),升温至100℃,通入氮气,氮气流量为400mL/min,保温反应4h,反应结束,减压蒸馏得3-乙氧基丙烯酸乙酯57.8g,收率为80.2%,气相归一化法测纯度为98.2%。
实施例6
在三口瓶中,加入三氯乙酰氯91g(0.5mol),缓慢滴加乙烯基***54g(0.75mol),约1.5h滴毕,控温30℃保温反应5h后,于40℃以下减压蒸出低沸点副产物;蒸毕,加入三乙胺66g(0.65mol)和乙醇100g,于35℃保温反应5h后,过滤,滤饼回收,滤液于50℃以下减压蒸出乙醇;蒸毕,加入硫酸氢钾6.8g(0.05mol),升温至100℃,通入氮气,氮气流量为300mL/min,保温反应5h,反应结束,减压蒸馏得3-乙氧基丙烯酸乙酯62.1g,收率为86.1%,气相归一化法测纯度为98.8%。

Claims (7)

1.一种3-乙氧基丙烯酸乙酯的制备方法,其特征在于:该制备方法包括
①、向一定量的三氯乙酰氯中滴加定量乙烯基***,滴加完毕后控温20~40℃保温反应1~10h;
②、40 ℃以下减压蒸出低沸点副产物;
③、加入定量有机碱和乙醇,于20~50℃保温反应1~10 h,所述有机碱为三乙胺或二异丙基乙基胺;
④、过滤,滤饼回收,滤液于50 ℃以下减压蒸出乙醇;
⑤、加入定量酸催化剂,升温至50~100℃,并通入氮气,保温反应1~10 h,所述酸催化剂为硫酸氢钾或硫酸氢钠;
⑥、减压蒸馏得3-乙氧基丙烯酸乙酯。
2.根据权利要求1所述3-乙氧基丙烯酸乙酯的制备方法,其特征在于:步骤①中所述三氯乙酰氯和乙烯基***的摩尔投料比为1:1~1:3。
3.根据权利要求1或2所述3-乙氧基丙烯酸乙酯的制备方法,其特征在于:步骤①中所述乙烯基***的滴加时间为1~2 h。
4.根据权利要求1所述3-乙氧基丙烯酸乙酯的制备方法,其特征在于:步骤③中所述有机碱的摩尔用量为步骤①中所述三氯乙酰氯的摩尔用量的1~3倍。
5.根据权利要求1所述3-乙氧基丙烯酸乙酯的制备方法,其特征在于:步骤③中所述乙醇的质量用量为三氯乙酰氯的质量用量的1~3倍。
6.根据权利要求1所述3-乙氧基丙烯酸乙酯的制备方法,其特征在于:步骤⑤所述酸催化剂的摩尔用量为步骤①所述三氯乙酰氯的摩尔用量的5%~10%。
7.根据权利要求1所述3-乙氧基丙烯酸乙酯的制备方法,其特征在于:步骤⑤中通入氮气的流量为100~600 mL/min。
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