CN113773200B - 戊二酸单叔丁酯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种戊二酸单叔丁酯的制备方法，属于化合物合成技术领域。戊二酸单叔丁酯的制备方法，包括以下步骤：取叔丁醇和路易斯酸催化剂加入反应器中，搅拌均匀，之后加入第一批戊二酸酐，在40～55℃条件下进行第一步反应，反应结束后将反应温度降至20～30℃，之后加入第二批戊二酸酐，在55～80℃条件下进行第二步反应，反应结束后提纯即得。该戊二酸单叔丁酯的制备方法，以路易斯酸作为催化剂，该方法不再使用正丁基锂拔除叔丁醇的活泼氢，无需低温反应，反应过程可控性好。在空气中反应替代传统的无水无氧的苛刻反应条件，方法简单、操作简便、产品收率高等优点，具有更好的批量化制备能力，具备很好的工业化应用前景。
Description
技术领域
本发明属于化合物合成技术领域，具体涉及一种戊二酸单叔丁酯的制备方法。
背景技术
戊二酸酯类是一种很有价值的工业原料，常用于溶剂、增塑剂、以及某些药物和农药的中间体。其中戊二酸单叔丁酯由于其合成简单、原料易得的特点，被很多试剂生产商重点关注。然而，目前关于戊二酸单叔丁酯的合成方法大多需要较为苛刻的条件，需要-30℃低温，或者需要危险化学品如四氢铝锂等，且大多数产率在30％以下，综合产率较低，限制了戊二酸单叔丁酯的工业规模化生产和推广应用。
戊二酸单叔丁酯具有很高的应用价值，现有技术中，合成戊二酸单叔丁酯的方法有多种。方法一，如式1所示，在无水无氧条件下，用正丁基锂拔除叔丁醇的活泼氢，然后维持低温，加入戊二酸酐的四氢呋喃溶液，可以很高的产率合成目标产物。但是该反应条件苛刻，需要-78℃低温，溶剂需要做无水无氧处理，且正丁基锂为易燃易爆危险化学品，不宜大量购置存放。
方法二，如式2所示，采用自由基交替反应(Radical Alternative Reaction)，以AIBN为引发剂，硼氢化钠提供碱性环境，以碘代乙酸和丙烯酸叔丁酯作为起始原料，乙醇作为反应溶剂，可以合成目标产物。但是该反应产率为22％，产率较低，且硼氢化钠为易制爆受管制药品。
方法三，如式3所示，在无水无氧条件下，叔丁醇和戊二酸酐合成戊二酸单叔丁酯的方案，该方案反应条件苛刻，原料需要做无水无氧处理，产品分离困难，后处理过程繁琐。
现有合成方法存在的问题限制了戊二酸单叔丁酯的工业规模化生产和推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种戊二酸单叔丁酯的制备方法，该方法操作简便、产品收率高，解决了反应条件苛刻，产品收率低的问题，具有工业化应用前景。
为了实现以上目的，本发明采取的技术方案为：
戊二酸单叔丁酯的制备方法，包括以下步骤：取叔丁醇和路易斯酸催化剂加入反应器中，搅拌均匀，之后加入第一批戊二酸酐，在40～45℃条件下进行第一步反应，反应结束后将反应温度降至20～30℃，之后加入第二批戊二酸酐，在55～80℃条件下进行第二步反应，反应结束后提纯即得。
进一步地，所述路易斯酸催化剂为氯化锌或氯化铝。
进一步地，所述第一批戊二酸酐与第二批戊二酸酐的质量比为3:7。
进一步地，所述叔丁醇与戊二酸酐的摩尔比为1.2:1～1.8:1，戊二酸酐的摩尔量为第一批戊二酸酐与第二批戊二酸酐的总和。
进一步地，所述戊二酸酐与催化剂的摩尔比为1:0.01～1:0.03，戊二酸酐的摩尔量为第一批戊二酸酐与第二批戊二酸酐的总和。
进一步地，所述第一步反应的反应时间为12～20h。
进一步地，所述第二步反应的反应时间为23～49h。
进一步地，所述提纯的方法为：反应器自然冷至20～30℃，然后降温至-20℃～-30℃，保温12～18h后，趁冷过滤得滤液，滤渣用冰石油醚洗涤，合并滤液浓缩即得。
本发明的有益效果：
本发明的戊二酸单叔丁酯的制备方法，以路易斯酸作为催化剂，该方法不再使用正丁基锂拔除叔丁醇的活泼氢，无需-78℃低温反应，简单易操作，减少了试剂使用过程中的操作安全隐患，反应过程可控性好。
在空气中反应替代传统的无水无氧的苛刻反应条件，方法简单、操作简便、产品收率高等优点，具有更好的批量化制备能力，具备很好的工业化应用前景。
附图说明
图1为实施例1中制备的戊二酸单叔丁酯的核磁氢谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例以及附图对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例的戊二酸单叔丁酯的制备方法，包括以下步骤：
在空气中条件下，向装有温度计、搅拌器和冷凝管的反应器中加入1.71g的无水氯化锌以及143mL的叔丁醇，25℃条件下搅拌至白色乳液状，搅拌1h后，向反应器中加入28.8g的戊二酸酐，升温至50℃进行第一步反应，第一步反应20h后降温至25℃，向反应器中加入67.2g的戊二酸酐，升温至70℃进行第二步反应，第二步反应28h，TLC检测确认反应终点，将反应器自然冷至25℃，然后程序降温至-20℃，保温15h后，趁冷过滤得滤液，滤渣用冰石油醚洗涤，合并滤液浓缩得戊二酸单叔丁酯产物124g，收率79％。
对本实施例得到的戊二酸单叔丁酯产物进行表征，得到的核磁共振氢谱如图1所示，图1的1H NMR中δ＝1.37(s,9H),1.83(m,2H),2.20(t,2H),2.38(t,2H)。根据图1可知，本实施例得到的戊二酸单叔丁酯产物即为戊二酸单叔丁酯。
实施例2
本实施例的戊二酸单叔丁酯的制备方法，包括以下步骤：
在空气中条件下，向装有温度计、搅拌器和冷凝管的反应器中加入1.15g的无水氯化锌、96mL的叔丁醇，30℃条件下搅拌至白色乳液状，搅拌3h后，向反应器中加入28.8g的戊二酸酐，升温至40℃进行第一步反应，第一步反应20h后降温至20℃，向反应器中加入67.2g的戊二酸酐，升温至55℃进行第二步反应，第二步反应49h，TLC检测确认反应终点，将反应器自然冷至25℃，然后程序降温至-30℃，保温18h后，趁冷过滤得滤液，滤渣用冰石油醚洗涤，合并滤液浓缩得戊二酸单叔丁酯产物118g，收率75％。
实施例3
本实施例的戊二酸单叔丁酯的制备方法，包括以下步骤：
在空气中条件下，向装有温度计、搅拌器和冷凝管的反应器中加入3.45g的无水氯化锌、240.6mL的叔丁醇，20℃条件下搅拌至白色乳液状，搅拌2h后，向反应器中加入28.8g的戊二酸酐，升温至55℃进行第一步反应，第一步反应12h后降温至30℃，向反应器中加入67.2g的戊二酸酐，升温至80℃进行第二步反应，第二步反应23h，TLC检测确认反应终点，将反应器自然冷至25℃，然后程序降温至0℃，保温12h后，趁冷过滤得滤液，滤渣用冰石油醚洗涤，合并滤液浓缩得戊二酸单叔丁酯产物133.8g，收率85％。
对比例1
采用未经处理的化学纯叔丁醇(来源：安耐吉，普通试剂瓶封装)，不采用标准Schlenk技术操作，将叔丁醇、无水氯化锌和戊二酸酐按照实施例1的比例加入反应瓶中，未采用氮气保护隔绝水氧，在60℃下搅拌48h，所得产物采用实施例1的后处理方法进行处理后，最终产率为52.1％。由此可见，实施例1采用分两批添加戊二酸酐制备得到的戊二酸单叔丁酯收率较高。
对比例2
使用标准Schlenk技术操作，向装有温度计、搅拌器和冷凝管的反应器中加入1.71g的无水氯化锌、143mL的叔丁醇(超干)，25℃条件下搅拌至白色乳液状，搅拌1h后，向反应器中加入28.8g的戊二酸酐，升温至50℃第一步反应，第一步反应20h后降温至25℃，向反应器中加入67.2g的戊二酸酐，升温至70℃第一步反应，第一步反应28h，TLC检测确认反应终点，将反应器自然冷至25℃，然后程序降温至-20℃，保温12h后，趁冷过滤得滤液，滤渣用冰石油醚洗涤，合并滤液浓缩得戊二酸单叔丁酯产物130g，收率83％。由此可见，是否隔绝水氧，对本发明的反应的收率影响不大。
对比例3
调整第一步反应与第二步反应中添加的戊二酸酐的比例，其他条件与实施例1相同，收率如表1所示。
表1不同投料比条件下的收率
| 组别 | 投料比例 | 收率/％ |
| 1 | 1:9 | 63.2 |
| 2 | 2:8 | 66.3 |
| 3 | 4:6 | 69.5 |
| 4 | 5:5 | 69.0 |
| 5 | 6:4 | 68.2 |
| 6 | 7:3 | 68.6 |
| 7 | 8:2 | 69.8 |
| 8 | 9:1 | 69.0 |
投料比例为第一步反应与第二步反应的戊二酸酐的添加比例。实施例1第一步反应与第二步反应的戊二酸酐的添加比例为3:7，收率为79％，由表1可见，当第一步反应与第二步反应的戊二酸酐的添加比例调整为其他比例时，收率明显降低。
Claims (5)
1.戊二酸单叔丁酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：取叔丁醇和路易斯酸催化剂加入反应器中，搅拌均匀，之后加入第一批戊二酸酐，在40～55℃条件下进行第一步反应，反应结束后将反应温度降至20～30℃，之后加入第二批戊二酸酐，在55～80℃条件下进行第二步反应，反应结束后提纯即得；所述第一批戊二酸酐与第二批戊二酸酐的质量比为3:7；所述路易斯酸催化剂为氯化锌或氯化铝；所述叔丁醇与戊二酸酐的摩尔比为1.2:1～1.8:1，戊二酸酐的摩尔量为第一批戊二酸酐与第二批戊二酸酐的总和。
2.根据权利要求1所述的戊二酸单叔丁酯的制备方法，其特征在于，所述戊二酸酐与催化剂的摩尔比为1:0.01～1:0.03，戊二酸酐的摩尔量为第一批戊二酸酐与第二批戊二酸酐的总和。
3.根据权利要求1所述的戊二酸单叔丁酯的制备方法，其特征在于，所述第一步反应的反应时间为12～20h。
4.根据权利要求1所述的戊二酸单叔丁酯的制备方法，其特征在于，所述第二步反应的反应时间为23～49h。
5.根据权利要求1所述的戊二酸单叔丁酯的制备方法，其特征在于，所述提纯的方法为：反应器自然冷至20～30℃，然后降温至-20℃～-30℃，保温12～18h后，趁冷过滤得滤液，滤渣用冰石油醚洗涤，合并滤液浓缩即得。
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| GR01 | Patent grant | ||
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