專利名稱：二叔丁基二碳酸酯的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二叔丁基二碳酸酯的合成方法。 背景技術(shù)：
二叔丁基二碳酸酯(以下簡稱DIBOC)是一種由叔丁氧基羰酰 化而成的重要的氨基保護(hù)劑，DIBOC在氨基酸、肽基、蛋白質(zhì)的化 學(xué)合成中起著重要的作用，它具有反應(yīng)活性好，后處理簡單的特點， 反應(yīng)副產(chǎn)物叔丁醇和二氧化碳，不會造成新的污染，因此對DIBOC 的研究開發(fā)顯得猶為重要。
文獻(xiàn)報道的合成DIBOC的路線主要
(1) 光氣法(Chem.Abstracts，1941 35:4351) 反應(yīng)方程式如下
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這條路線，第一中間產(chǎn)物氯甲酸叔丁酯極不穩(wěn)定(icrc開始分解)， 第二收率很低，是最早期的合成路線。
(2) 醇鈉法這也是目前最主要的合成路線
<formula>see original document page 4</formula><formula>see original document page 5</formula>
a、 日本專利JP平4- (92) 35644S公開了一種DIBOC的合成 方法，在l升四口燒瓶中，氮氣置換，加入lmol (96.1g)叔丁醇鈉 (t-BuONa)，正己烷600ml，在一l(MTC ，攪拌lh,通入26.9 g(l,2 mol) C02 ,保持0~5°C,加1.4g (50mmol) 1， 4—二偶氮環(huán)辛烷(DABCO) 和11.4g(114mmol)吡啶(pyridine),同溫下加59.3g(0.6mol)g光氣，反 應(yīng)2h;反應(yīng)后，混合物10。C以下，加入5WH2S04400ml,攪拌O.Sh; 分層得有機(jī)層，在10。C以下，加入10^。NaOH80mL'攪拌，分液， 有機(jī)層用100ml水洗滌；35 40'C濃縮，得DIBOC78.6g， yield 72%。
此方法使用大量正己垸，以及DABCO催化劑，成本高。工業(yè)化 前景并不理想。
b、 日本專利JP92 103562公開了另一種DIBOC的合成方法，將 19.23克(56.4%wt)叔丁醇鈉，分散至55ml甲苯中，在40°C，通 入C02115ml/min，^min之后加(K056g N，N，N，'N'-四甲乙二胺
(TMEDA)、3.88g二甲基甲酰胺(DMF)和10.00g甲苯磺酰氯(Tosyl Cloride)，在40-45°C,反應(yīng)7h;之后，加水50ml,分層，甲苯層 DIBOC定量分析9.91g(yidd80.57。)，該甲苯層在常溫下3h無分解。
此路線的優(yōu)點在于減少了反應(yīng)步驟，降低了反應(yīng)毒性，但是反 應(yīng)活性降低，反應(yīng)時間比較長。歐洲專利EP 468404提出用甲基磺 酰氯(Mesyl Cloride)代替甲苯磺厳氯(Tosyl Cloride )提高反
應(yīng)活性，該專利稱可以提高收率和產(chǎn)品質(zhì)量，但是甲基磺酰氯(Mesyl Cloride)比重極大，引起特殊的傳質(zhì)攪拌問題，且甲基磺酰氯(Mesyl Cloride)易與+O-Na形成+0-S02-Me，與DiBOC的沸點極為相近， 產(chǎn)品不易分離。
因此從經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性考慮，為了克服上述缺陷，導(dǎo)致本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一個能工業(yè)化生產(chǎn)，管理經(jīng)濟(jì)，操作容易的 DIBOC的醇鈉法合成方法。本發(fā)明以叔丁醇鈉為原料，甲苯或庚烷 為溶劑,加入適量的助溶劑叔丁醇或四氫呋喃,通入過量的二氧化碳， '時間2-4小時。加入相轉(zhuǎn)移催化劑，降溫至0-40 。C滴加溶有雙光氣 的甲苯溶液，滴加結(jié)束后攪拌2-3小時，洗滌后油相減壓蒸餾制得產(chǎn) 品DIBOC,得率76-89%。
本發(fā)明的合成方法是
將叔丁醇鈉溶于溶劑甲苯或庚烷中，加熱到6(TC 9(TC，攪拌溶 解，在40-80'C，通入二氧化碳?xì)怏w至溶液體相泛白，補(bǔ)加助溶劑叔 丁醇或四氫呋喃，使溶液粘度降低；降溫至0-4(TC,加入催化劑 N，N，N，'N'-四甲基乙二胺或三乙烯二胺和助催化劑冠醚，滴加溶有雙 光氣的甲苯溶液，反應(yīng)2-3小時，滴加結(jié)束后，攪拌2-3小時，所得 油相液體用酸洗，堿洗，水洗，至洗滌水的PH在6-7，電導(dǎo)率小于 100 u s，油相減壓蒸餾除去溶劑制得二叔丁基二碳酸酯產(chǎn)品。
本發(fā)明合成方法的原料配比為
叔丁醇鈉甲苯的質(zhì)量比等于1:5 20，
叔丁醇鈉二氧化碳的摩爾比等于1:1 3，
叔丁醇鈉雙光氣的摩爾比等于1:0.2 1,
催化劑N，N,N"，N' —四甲基二胺或三乙烯二胺的用量等于原料 叔丁醇鈉用量的0. 12 0. 40質(zhì)量％;
助催化劑冠醚的用量等于原料叔丁醇鈉用量的0 0. 20質(zhì)量％;
補(bǔ)加助溶劑叔丁醇或四氫呋喃與原料叔丁醇鈉用量的的質(zhì)量比 等于1 3:1。
本發(fā)明中催化劑較佳為N,N，N，，N' —四甲基乙二胺。 本發(fā)明原料配比中叔丁醇鈉甲苯的質(zhì)量比較值等于1:8 10，
叔丁醇鈉雙光氣的摩爾比較佳為1:0.20 0.35。
本發(fā)明中補(bǔ)加助溶劑叔丁醇與原料叔丁醇鈉用量的質(zhì)量比為
1.8 2a，補(bǔ)加助溶劑四氫呋喃與原料叔丁醇鈉用量的質(zhì)量比為l
3:1。
本發(fā)明中油相液體用酸洗的酸是3質(zhì)量%的擰檬酸水溶液，用堿 洗的堿為2質(zhì)量％的無木碳酸鈉水溶液。
本發(fā)明中經(jīng)酸洗、堿洗和水洗后的油相液體中加入無水硫酸鎂干 燥后，再減壓蒸餾制得制品。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較有如下優(yōu)點
1) 本發(fā)明的DIBOC合成方法可以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。
2) 本發(fā)明使用的TMEDA催化劑替代DABCO，成本降低， TMEDA的分子量較小，其鹽不易引起乳化，易去除，并價格便宜。 助催化劑冠醚加快本發(fā)明反應(yīng)速度和提高反應(yīng)選擇性，提高產(chǎn)品純度。
3) 本發(fā)明使用極性助溶劑提高了碳酸鹽淤漿的溶解性，利于反 應(yīng)的進(jìn)行，加快反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時間。
4) 本發(fā)明將所得油相用酸洗滌除去催化劑，堿洗除去未反應(yīng)的 雙光氣，水洗除去反應(yīng)生成的鹽，使油相電導(dǎo)率降低，PH接近中性， 用無水硫酸鎂干燥等過程均有利于濃縮過程的穩(wěn)定，產(chǎn)品容易分離。
具體實施例方式
為了更好地實施本發(fā)明的合成方法，特以如下實施例說明。
實施例l
在S0g (0.52鵬o1)叔丁醇鈉中加入甲苯4柳g(46(hnl)，加熱至60℃溶 解叔丁醇鈉，降溫至501C,通入二氧化碳,流量0. 2-0. 3L/min,至溶 液體相泛白，約2.5hr;補(bǔ)充叔丁醇100g;加入催化劑N,N，W，N' -四甲基乙二胺(TMEDA) 0.15g，降溫到0——20'C，滴加溶有雙光氣 (Cl3COCOCl)27g (0. 136mol)的甲苯溶液80克，滴加2-3小時， 結(jié)束后繼續(xù)攪拌2. 5小時,加入無水碳酸鈉溶液100克堿洗，檸檬酸 溶液150克酸洗，100克水洗滌至洗滌水PH等于5-7,減壓蒸餾反應(yīng) 液得DIBOC47. 51g,收率83.73%。
實施例2
在50g(0.52mol)的叔丁醇鈉中加入庚垸400g(238ml)，加熱至60
℃溶解叔丁醇鈉，降溫至50°C，通入二氧化碳，流量 0. 2-0. 3L/min， 2. 5hr;補(bǔ)充甲苯100g (116 ml),叔丁醇90 g，加入 催化劑三乙烯二胺0.06g,降溫到0 — 20℃，滴加溶有雙光氣(Cl3COCOCl)25g (0. 126mol)的甲苯溶液80克，攪拌2. 5小時，無 水碳酸鈉堿洗，水洗至洗滌水PH4. 63，電導(dǎo)率24. 6 u s，反應(yīng)液減壓 蒸餾得DIBOC43. 19g,收率76. 12%。
實施例3
在50.3g(0.52mol)叔丁醇鈉中加入甲苯400g(460ml)，加熱至60℃溶解叔丁醇鈉，降溫至50℃,通入二氧化碳，流量 0. 2-0. 3L/min, 2. 5hr ;補(bǔ)充四氫呋喃150 ml;加入催化劑N, N, N， N， N， -四甲基乙二胺0. 2g ,降溫到0 — 20 ℃ ,滴加雙光氣 (Cl3COCOCl)28.9g (0. 146mol)的甲苯溶液80g，攪拌2.5小時， 水洗至洗滌水PH5.04,電導(dǎo)率77. lus，反應(yīng)液減壓蒸餾得 DIBOC44. 66g，收率78. 71%。 實
施例4
在50.6g(0.527mol)叔丁醇鈉中加入甲苯400g(460ml)，加熱至60°C 溶解叔丁醇納，降溫至50℃，通入二氧化碳，流量O. 2-0. 3L/min， 2. 5hr; 補(bǔ)充甲苯105g;加入催化劑N,N,M,N，-四甲基乙二胺0.2g,降溫 到0 —20℃,滴加溶有雙光氣(Cl3COCOCI)25g (0.126mol)的甲苯溶 液80克，攪拌2. 5小時，反應(yīng)液減壓蒸餾得DIBOC45. 46g，收率 80.12%。
實施例5
在51g((0.531mol)的叔丁醇鈉中加入甲苯390g(452ml),加熱至75℃ 溶解叔丁醇鈉，降溫至50-80℃ ,通入二氧化碳，流量 0.2~0.3L/min，2.5hr;補(bǔ)充四氫呋喃50g，加入催化劑三乙烯二胺0.2g,助催化劑冠醚0. lg;降溫到0 — 20"，滴加溶有雙光氣 (Cl3COCOa)30g (0. 152mol)的甲苯溶液80克，挽拌2. 5小時， 用2質(zhì)影無水碳酸鈉械洗,水洗至洗滌水PH等于6. 48,電導(dǎo)率l4. 7 li s，減壓蒸餾得D頂OC44. 52g,收率80. 12%。
實施例6
在Sl.Og ((K53roo1)叔T^鈉中加入甲苯400g(460ml)，加熱至75℃溶解叔丁醇鈉,降溫至50℃, 通入二氧化號流量0.2~0. 3L/min， 2. 5hr; 補(bǔ)充甲苯100 g ;降溫到0—20℃，滴加含有雙光氣(a3COCOCl)27g (0.136mol)的甲苯溶液80克，加入催化劑三乙烯二胺0. 2g,助催 化劑冠醚0.1g;攪拌2.5小時，用2質(zhì) %無水碳酸鈉堿洗，水洗至 洗滌水PH等于4.58，電導(dǎo)率89.6 u s,減壓蒸餾得DIBOC43.14g， 收率76. 02%。
實施例7
在5(K4g ((K525mo1)叔TI 鈉中加入甲苯405g(470ml),加熱至75℃溶解叔丁醇鈉，降溫至50℃，通入二氧化碳,流量0.2-0.3L/min， 2. 5hr; 補(bǔ)充叔丁醇100 g ;加入催化劑N，N，N ,N'-四甲基乙二胺0.2g， 助催化劑冠醚O.lg;降溫到0 — 20 1C,滴加雙光氣 (Cl3COCOC，) 28. 3g (0. 142mol)的甲苯洛液80克，攪拌2. 5小時， 用2質(zhì)*%的無水碳酸鈉堿洗，水洗至洗滌水PH等于6. 23，電導(dǎo)率 0.37 us,減壓蒸餾得DIBOC45. 31g,收率79. 85%。
實施例8
在503g ((K525nMrf)叔丁,中加入甲苯400g(460ml),加熱至75
。C溶解叔丁醇鈉，降溫至4(TC，通入二氧化碳，流量O. 2-0. 3L/min, 2. 5hr; 補(bǔ)充甲苯90 g ;加入催化劑三乙烯二胺0.2g，助催化劑冠醚0.1g; 降溫到10。C,滴加含有雙光氣(Cl3COCOCl)27.0g C0.136mo1)的 甲苯溶液80克，攪拌2.5小時，水洗至洗漆水ra等于5.78，電導(dǎo)率 0. 13 u s,反應(yīng)液用6克無水硫酸鎂干燥，減壓蒸餾得DIBOC49. 08g， 收率86.5%。
實施例9
在S0,4g (0.525mol)叔丁醇鈉中加入甲苯400g(460ml)，加熱至75 "C溶解叔丁醇鈉，降溫至4(TC,通入二氧化碳，流量Q. 2^0.'3L/min, 2. 5hr; 補(bǔ)充四氫呋喃100 g ;加入催化劑三乙烯二胺0.2g,助催化劑冠醚 0. lg;降溫到0 — 1(TC，滴加含有雙光氣(Cl3COCOC1)28.5克 (0.144mol)的甲苯溶液80克，攪拌2. 5小時，用2質(zhì)量％的無水碳 酸鈉堿洗，水洗至洗滌水PH等于6.53,電導(dǎo)率0.23us，反應(yīng)液用 6克無水硫酸鎂干燥，減壓蒸餾得DIBOC44.64g，收率78.67%。
實施例10
在50.4g (0.525mol)叔丁醇鈉中加入甲苯405g(470ml)，加熱至75 。C溶解叔丁醇鈉，降溫至40'C,通入二氧化碳，流量O. 2-0. 3L/min， 2. 5hr; 補(bǔ)充四氣呋喃150 g ;加入催化劑N，N，N"，N，-四甲基乙二胺0.2g， 助催化劑冠醚O.lg;降溫到0—10'C，滴加含有雙光氣 (Cl3COCOCl)32g (0.162mol)的甲苯溶液80克，攪拌2. 5小時， 水洗至洗滌水K1等于5.23,電導(dǎo)率0.18ys，反應(yīng)液用6克無水硫 酸鎂干燥，減壓蒸餾得DIBOC44. 56g,收率78. 53%。
權(quán)利要求
1、一種二叔丁基二碳酸酯的合成方法，以叔丁醇鈉為原料，溶于有機(jī)溶劑中，通入二氧化碳，在催化劑存在下，加入光氣反應(yīng)，其特征在于將叔丁醇鈉溶于溶劑甲苯或庚烷中，加熱至60℃～90℃攪拌溶解，在40～80℃，通入二氧化碳?xì)怏w至溶液體相泛白，補(bǔ)加助溶劑叔丁醇或四氫呋喃，使溶液粘度降低；降溫至10～40℃，加入催化劑N，N，N’，N’-四甲基乙二胺或三乙烯二胺和助催化劑冠醚，滴加溶有雙光氣的甲苯溶液，反應(yīng)2～3小時，滴加結(jié)束后，攪拌2～3小時，所得油相液體用酸洗、堿洗、水洗至洗滌水的PH在6～7，電導(dǎo)率小于100μs，油相減壓蒸餾除去溶劑制得二叔丁基二碳酸酯產(chǎn)品。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于其原料配比為叔丁醇鈉甲苯的質(zhì)量比等于1:5 20,叔丁醇鈉二氧化碳的摩爾比等于1:1 3,叔丁醇鈉雙光氣的摩爾比等于1:0.2 1，催化劑N，N，N' ，N' —四甲基二胺或三乙烯二胺的用量等于原 料叔丁醇鈉用量的0. 12 0. 40質(zhì)量％;助催化劑冠醚的用量等于原料叔丁醇鈉用量的0 0. 20質(zhì)量％;補(bǔ)加助溶劑叔丁醇或四氫呋喃與原料叔丁醇鈉用量的的質(zhì)量比 等于1 3:1。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的合成方法，其特征在于所述的催化劑為N,N，N' ，N'—四甲基乙二胺。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的合成方法，其特征在于叔丁醇 鈉甲苯的質(zhì)量比等于1:8 10，叔丁醇鈉雙光氣的摩爾比等于 1:0. 20 0. 35。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的合成方法，其特征在于補(bǔ)加助溶 劑叔丁醇與原料叔丁醇鈉用量的質(zhì)量比為1.8 2:1，補(bǔ)加助溶劑四 氫呋喃與原料叔丁醇鈉用量的質(zhì)量比為1 3-.1。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于0f得油相液 體用酸洗的酸為3質(zhì)量%的檸檬酸水溶液，用堿洗的堿為2質(zhì)量%無水 碳酸鈉水溶液。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于經(jīng)酸洗、堿 洗、水洗后的油相液體中加入無水硫酸鎂干燥后，再減壓蒸餾制得產(chǎn)
全文摘要
本發(fā)明涉及二叔丁基二碳酸酯的合成方法，以叔丁醇鈉為原料，甲苯或庚烷為溶劑，加熱攪拌溶解，在40～80℃通入二氧化碳?xì)怏w，補(bǔ)加助溶劑叔丁醇或四氫呋喃，使溶液粘度降低，降溫至0～40℃，加入催化劑N，N，N’，N’-四甲基乙二胺和助催化劑冠醚，滴加溶有雙光氣的甲苯溶液，反應(yīng)2～3小時，所得油相液體經(jīng)酸洗、堿洗水洗后減壓蒸餾制得二叔丁基二碳酸酯產(chǎn)品。本發(fā)明方法具有生產(chǎn)成本低、反應(yīng)時間短，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定適合于工業(yè)化生產(chǎn)等特點。
文檔編號C07C68/04GK101172950SQ200610117788
公開日2008年5月7日 申請日期2006年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月31日
發(fā)明者袁愛萍 申請人:上海中遠(yuǎn)化工有限公司