專利名稱：r－鹵代丁酸酯的制備的制作方法
r-鹵代丁酸酯是有機(jī)合成的重要中間體。有關(guān)的合成方法早有報(bào)道。如USP3711549、USP4590292等以r-丁內(nèi)酯為原料，采用無水氯化氫在高壓條件下開環(huán)得r-鹵代丁酸，再和醇反應(yīng)制得r-鹵代丁酸酯。其缺點(diǎn)在于要用高壓反應(yīng)，且原料無水氯化氫不是常用原料。USP3927074則是以r-丁內(nèi)酯為原料，在甲醇存在下，用氯化亞砜開環(huán)一步制得r-鹵代丁酸酯。其缺點(diǎn)在于氯化亞砜?jī)r(jià)格高，且會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化硫、氯化氫廢氣。
本發(fā)明的目的是找到一條既經(jīng)濟(jì)、安全、方便，又無污染的適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的合成r-鹵代丁酸酯(通式XCH2CH2CH2CO2R)方法。經(jīng)過研究我們驚奇地發(fā)現(xiàn)r-丁內(nèi)酯在一定的溫度下，常壓就能順利地和氫鹵酸反應(yīng)而開環(huán)，生成r-鹵代丁酸。雖然該反應(yīng)是一個(gè)典型的可逆反應(yīng)，r-丁內(nèi)酯不能完全轉(zhuǎn)化為r-鹵代丁酸，但選擇性很高，幾乎沒有副產(chǎn)物。只要能找到一種有效的分離方法，r-丁內(nèi)酯就能高收率地轉(zhuǎn)化為r-鹵代丁酸酯及其酯。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，r-鹵代丁酸在加熱條件下，會(huì)發(fā)生脫HX反應(yīng)重新生成r-丁內(nèi)酯，故不能用精餾辦法得到高純度的r-鹵代丁酸。又由于r-鹵代丁酸和r-丁內(nèi)酯極性相似，都易溶于水，也不能通過溶解度的差異來分離。上述問題我們通過在反應(yīng)體系中加入一種非極性的有機(jī)溶劑，同時(shí)加入適當(dāng)?shù)拇?，如甲醇、乙醇等，使反?yīng)生成的r-鹵代丁酸進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為r-鹵代丁酸酯，由于加入非極性有機(jī)溶劑后反應(yīng)體系呈兩相體系，一相為水相，另一相為有機(jī)相。開環(huán)酯化反應(yīng)主要發(fā)生在水相，但產(chǎn)物r-鹵代丁酸酯極性較小，主要富集在有機(jī)相。而未反應(yīng)的原料r-丁內(nèi)酯極性較大，主要富集在水相。這樣就可利用反應(yīng)原料和產(chǎn)物在有機(jī)溶劑中溶解度的差異實(shí)現(xiàn)二者的分離。對(duì)于有機(jī)相中少量的r-丁內(nèi)酯可用水萃取，反應(yīng)液水相及萃取水中的r-丁內(nèi)酯，則可用二氯甲烷、氯仿、四氯化碳等有機(jī)溶劑萃取后通過蒸餾回收。
本發(fā)明所說的r-鹵代丁酸酯，通式為XCH2CH2CH2CO2R，其中X＝F，CL，Br，I等，R可以是1～6個(gè)碳的直鏈、支鏈及環(huán)狀飽和或不飽和烷烴，也可以是雜環(huán)、非雜環(huán)芳香烴。反應(yīng)所用的鹵化試劑可以是氫氟酸、鹽酸、氫溴酸、氫碘酸；也可以用堿金屬鹵化物，如NaF、NaCL、NaBr、NaI、KF、KCl、KBr、KI等。但它們必須和一種無機(jī)酸配和使用，如H2SO4等。酯化時(shí)所用的醇可以是1-6個(gè)碳原子的直鏈、支鏈、環(huán)狀飽和或不飽和酯肪醇，也可以是芳香醇，如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、烯丙醇、環(huán)戊醇、環(huán)己醇、苯酚、苯甲醇等。反應(yīng)中作為有機(jī)相的有機(jī)溶劑可以是苯、甲苯、二甲苯、氯代苯、乙基苯、石油醚、正己烷、環(huán)己烷、石蠟油等。反應(yīng)物的摩爾比為r-丁內(nèi)酯∶氫鹵酸∶醇＝1∶(0.5～4)∶(0.3～2)，一般為1∶(1～3)∶(0.4～1.5)，最好是1∶2∶0.8。反應(yīng)可一步進(jìn)行，即開環(huán)和酯化同時(shí)進(jìn)行。也可分步進(jìn)行，即先開環(huán)后酯化。一步反應(yīng)之溫度為60～110℃，一般80～100℃，最好為90～95℃。反應(yīng)時(shí)間2～8小時(shí)，最優(yōu)5小時(shí)。若開環(huán)和酯化分步進(jìn)行，則開環(huán)可在常壓下進(jìn)行，也可在加壓條件下進(jìn)行，且r-丁內(nèi)酯的轉(zhuǎn)化率隨壓力的增大而增大。在一個(gè)大氣壓條件下，開環(huán)反應(yīng)溫度60～115℃，最好80～110℃；反應(yīng)時(shí)間2～6小時(shí)，最好4小時(shí)；酯化反應(yīng)溫度60～100℃，最好90-95℃。反應(yīng)時(shí)間2～6小時(shí)，最好4小時(shí)。
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步敘述實(shí)例1在一個(gè)1000ml三口瓶中，加入243g 30％工業(yè)鹽酸(2.0mol)86gr-丁內(nèi)酯(1.0mol)，升溫至80℃，在2小時(shí)內(nèi)慢慢升溫至110℃，在此溫度保溫?cái)嚢?小時(shí)。加入320g二甲苯，升溫至90℃，在2小時(shí)之內(nèi)慢慢滴加25.6g甲醇(0.8mol)，加完后在95℃左右保溫反應(yīng)2小時(shí)。冷至室溫后，將有機(jī)層分出，用300ml水分三次洗滌后，進(jìn)行減壓精餾收集83-86℃/20mmHg的餾份60.5g，此餾份即為r-氯代丁酸甲酯。有機(jī)層洗滌水和反應(yīng)液水相合并，用450ml氯仿分三次萃取，萃取液經(jīng)蒸餾除去氯仿后得46.2g回收r-丁內(nèi)酯。實(shí)例2投料量同實(shí)例1，將鹽酸及r-丁內(nèi)酯、二甲苯一并投入，升溫至90℃，開始滴加甲醇，2小時(shí)加完，加完后在95℃左右攪拌反應(yīng)4小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后同實(shí)例1同樣處理得55.0g r-氯代丁酸甲酯，回收47.9gr-丁內(nèi)酯。實(shí)例3投料量和操作法同實(shí)例1，原料r-丁內(nèi)酯用回收料，結(jié)果得58.0gr-氯代丁酸甲酯，回收46.9gr-丁內(nèi)酯。實(shí)例4在500ml內(nèi)襯聚四氟乙烯的壓力釜中加入117g氯化鈉(2.0mol)，50ml水，86g r-丁內(nèi)酯(1.0mol)，98％硫酸200g(2.0mol)。關(guān)閉釜蓋，開攪拌，加熱升溫至130℃，保溫反應(yīng)4小時(shí)，降溫減壓后抽出料液，移入1000ml三口瓶加入320g二甲苯，升溫至95℃，開始滴加25.6g甲醇(0.8mol)，加完后繼續(xù)攪拌反應(yīng)2小時(shí)，后處理操作同實(shí)例1，結(jié)果得r-氯代丁酸甲酯90g，回收27.6g r-丁內(nèi)酯。實(shí)例5反應(yīng)物摩爾比及操作方法同實(shí)例1，將鹽酸換成氫溴酸，將甲醇換成乙醇。結(jié)果得100.8g r-溴代丁酸乙醇，回收39.8g r-丁內(nèi)酯。
權(quán)利要求
1.一種合成r-鹵代丁酸酯XCH2CH2CH2CO2R的新方法。其特征在于以r-丁內(nèi)酯為原料，用氫鹵酸或堿金屬鹵化物作鹵化試劑，在常壓或加壓條件下開環(huán)生成r-鹵代丁酸，隨后用醇進(jìn)行酯化生成r-鹵代丁酸酯，開環(huán)、酯化也可合為一步進(jìn)行。
2.按照權(quán)利要求1所述的合成r-鹵代丁酸酯的方法，其特征在于氫鹵酸可以是氫氟酸、鹽酸、氫溴酸、氫碘酸，也可以用堿金屬鹵化物如NaF、NaCL、NaBr、NaI、KF、KCl、KBr、KI等和一種無機(jī)酸，如H2SO4配合使用。
3.按照權(quán)利要求1所述的合成r-鹵代丁酸酯的方法，其特征在于酯化所用的醇可以是1-6個(gè)碳原子的直鏈、支鏈、環(huán)狀飽和或不飽和酯肪醇，也可以是芳香醇如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、烯丙醇、環(huán)戊醇、環(huán)己醇、苯酚、苯甲醇等。
4.按照權(quán)利要求1所述的合成r-鹵代丁酸酯的方法，其特征在于在酯化反應(yīng)液中加入一種有機(jī)非極性溶劑，一方面使酯化反應(yīng)順利進(jìn)行，另一方面使產(chǎn)物富集在有機(jī)相中，而未反應(yīng)的原料r-丁內(nèi)酯則富集在水相中，以便使產(chǎn)物和原料實(shí)現(xiàn)分離。這些有機(jī)溶劑可以是苯、甲苯、二甲苯、氯代苯、乙基苯、石油醚、正己烷、環(huán)己烷、石蠟油等。
5.按照權(quán)利要求2所述的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物r-鹵代丁酸酯和未反應(yīng)原料r-丁內(nèi)酯的分離方法，其中反應(yīng)液有機(jī)相中少量的r-丁內(nèi)酯用水洗出，而反應(yīng)液水相及有機(jī)相水洗水中的r-丁內(nèi)酯用有機(jī)溶劑，如二氯甲烷、氯仿、四氯化碳等萃取回收。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種重要的有機(jī)合成中間體——r－鹵代丁酸酯的合成。其特征在于以r－丁內(nèi)酯為原料,在常壓或加壓下,用氫鹵酸或堿金屬鹵化物為鹵化開環(huán)試劑,然后進(jìn)一步和醇反應(yīng)得r－鹵代丁酸酯,利用反應(yīng)原料r－丁內(nèi)酯易溶于水,而產(chǎn)物r－鹵代丁酸酯不溶于水的性質(zhì),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物和未反應(yīng)原料的分離,從而使r－丁內(nèi)酯高收率地轉(zhuǎn)化為r－鹵代丁酸酯。
文檔編號(hào)C07C67/307GK1343652SQ00128919
公開日2002年4月10日 申請(qǐng)日期2000年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月15日
發(fā)明者吳發(fā)明 申請(qǐng)人:臺(tái)州市沙星化工有限公司