一種制備甲基硼酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種制備甲基硼酸的方法，屬于精細(xì)化工中間體合成領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 催化不對(duì)稱還原是獲得手性化合物的重要途徑，作為最經(jīng)典的還原羰基化合物的 催化劑=MeCBS和硼烷結(jié)合用來制備手性醇類化合物，該方法由于具有較高的對(duì)映選擇性 至今仍然在廣泛使用。作為其中最重要的試劑之一，甲基硼酸的合成仍缺乏有效的方法。
[0003] 目前，合成甲基硼酸主要有兩種方法，一種是硼烷與一氧化碳反應(yīng)后水解得到甲 基硼酸，此方法中硼烷為易燃?xì)怏w，一氧化碳由于毒性強(qiáng)，一旦泄漏，十分危險(xiǎn)。另外一種就 是甲基格氏試劑與特殊的不穩(wěn)定氯硼試劑反應(yīng)后水解得到甲基硼酸，其中不可避免地會(huì)有 副產(chǎn)物三甲基硼生成，且三甲基硼性質(zhì)非?；顫?，很容易與空氣發(fā)生自燃現(xiàn)象，給生產(chǎn)帶來 安全隱患，其次，甲基硼酸是水溶性很好，在水溶液中不容易提取，浪費(fèi)大量溶劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明采用硅基取代的溴甲烷出發(fā)，與金屬鎂反應(yīng)制備成格氏 試劑后，再與硼酸三甲酯反應(yīng)，水解后得到硼酸，有機(jī)溶劑萃取后，合并旋干后，加入TBAF 脫掉硅基保護(hù)劑，常壓蒸餾得到甲基硼酸三聚體，定量加入水，室溫?cái)嚢柘?，產(chǎn)品析出，過濾 晾干后得到甲基硼酸，產(chǎn)品純度98%以上。
[0005] -種制備甲基硼酸的方法，包括以下步驟：
① .硅基保護(hù)的甲基溴式I與鎂在2-甲基四氫呋喃中反應(yīng)生成格氏試劑，加入硼酸酯 低溫反應(yīng)后，加稀鹽酸水解得到硅烷保護(hù)的甲基硼酸式II ; ② .將步驟①得到的式II硅烷保護(hù)的甲基硼酸與四正丁基氟化銨反應(yīng)后脫水得到甲基 硼酸三聚體式III。
[0006] ③.將步驟②得到的甲基硼酸三聚體式III加入水后，室溫?cái)嚢杓纯伤獬杉谆?酸式IV。
[0007] 式I或式II中，R為甲基或叔丁基；式I硅烷保護(hù)的溴甲烷與鎂摩爾比分別為 1:1-1. 2〇
[0008] 進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述步驟①中，硼酸酯為硼酸三甲酯或硼酸三異丙 酯。
[0009] 進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述步驟①中，反應(yīng)溫度為-70°c至-KTC。
[0010] 進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述步驟①中，硅烷保護(hù)的溴甲烷式I與硼酸酯的 摩爾比為1:1. 2-1. 5。
[0011] 進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述步驟②中，硅烷保護(hù)的溴甲烷式II與四正丁基 氟化銨的摩爾比為1:1-1. 8。
[0012] 進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述步驟②中，甲基硼酸三聚體式III與水摩爾比為 1:3~3, 5 〇
[0013] 發(fā)明有益效果 采用硅基溴甲烷為原料，生產(chǎn)的中間產(chǎn)物硅基甲基硼酸由于疏水基團(tuán)三甲基硅或二甲 基叔丁基硅的存在，該中間體水溶性低，易被有機(jī)溶劑2-甲基四氫呋喃提取干凈，方便操 作；采用2-甲基四氫呋喃作為格氏反應(yīng)溶劑，硼化結(jié)束后，分層容易。
[0014] 同時(shí)由于三甲基硅或二甲基叔丁基硅的位阻存在，反應(yīng)過程中沒有檢測(cè)到硼酸三 甲酯被格氏試劑過度反應(yīng)的中間體，在四正丁基氟化銨去除硅基時(shí)也沒有檢測(cè)到易燃副產(chǎn) 物三甲基硼，消除了放大過程中安全隱患。
[0015] 原料硼酸三甲酯相對(duì)氯硼試劑易于獲得，而且穩(wěn)定性好。最后分離提存時(shí)利用甲 基硼酸在加熱過程中易于聚合的特點(diǎn)，直接將三聚體蒸餾出來，加入水的方法再析出產(chǎn)品， 簡(jiǎn)化了操作。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 實(shí)施例1 (三甲硅基）甲基硼酸的合成：氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向裝有冷凝管和恒壓加料漏斗的反應(yīng)瓶 中，加入金屬鎂（0. 33摩爾）和幾小粒碘，攪拌下，滴加入三甲硅基溴甲烷（0. 3摩爾）溶在 250毫升2-甲基四氫呋喃中的混合溶液30毫升。加熱至40°C以上，待反應(yīng)引發(fā)后將剩余 的溶液緩慢滴加完畢。升溫至回流反應(yīng)3小時(shí)，降至室溫。在另外反應(yīng)瓶?jī)?nèi)，氮?dú)獗Ｗo(hù)下， 加入硼酸三甲酯（〇. 35摩爾）和80毫升2-甲基四氫呋喃，攪拌均勻后，降溫至-20°C，開 始緩慢加入上面制備好的格氏試劑，2-3小時(shí)加畢，保溫再繼續(xù)反應(yīng)2-2. 5小時(shí)，確認(rèn)反應(yīng) 不再變化時(shí)，升溫至〇°C，加入10%鹽酸調(diào)PH=2。水層再用2-甲基四氫呋喃萃取一次，合并 有機(jī)層，直接用于下一步合成中； 甲基硼酸三聚體的合成： 將上面得到的有機(jī)層，加入帶有回流分水裝置的反應(yīng)瓶中，四正丁基氟化銨水和物 (0. 4摩爾)，室溫?cái)嚢柘麦w系很快溶清，反應(yīng)完畢后，常壓下將體系溶劑蒸干，混合物中加入 甲苯120毫升，開始回流分水，當(dāng)分出超過計(jì)算量的水，且不再有水繼續(xù)分出時(shí)，接精餾裝 置，將反應(yīng)后生成的甲基硼酸三聚體蒸餾出來。
[0017] 甲基硼酸的合成： 將上述精餾后得到的甲基硼酸三聚體，加入4. 5克水后，室溫?cái)嚢?0分鐘，有固 體析出。加入正庚烷打漿后，過濾，得到白色固體甲基硼酸純品11.2克，收率62%，產(chǎn)品 GC:98. 2%，熔點(diǎn)為88-90°C，核磁結(jié)構(gòu)符合。
[0018] 實(shí)施例2 (二甲基叔丁硅基）甲基硼酸的合成：氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向裝有冷凝管和恒壓加料漏斗的 反應(yīng)瓶中，加入金屬鎂（0.40摩爾）和幾小粒碘，攪拌下，滴加入二甲基叔丁硅基溴甲烷 (0. 4摩爾）溶在250毫升2-甲基四氫呋喃中的混合溶液30毫升。加熱至50°C以上，待反 應(yīng)引發(fā)后將剩余的溶液緩慢滴加完畢。升溫至回流反應(yīng)3小時(shí)，降至室溫。在另外反應(yīng)瓶 內(nèi)，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入硼酸三甲酯（〇. 33摩爾）和100毫升2-甲基四氫呋喃，攪拌均勻后， 降溫至-20°C，開始緩慢加入上面制備好的格氏試劑，2-3小時(shí)加畢，保溫再繼續(xù)反應(yīng)2-2. 5 小時(shí)，確認(rèn)反應(yīng)不再變化時(shí)，升溫至〇°C，加入10%鹽酸調(diào)PH=2。水層再用2-甲基四氫呋喃 萃取一次，合并有機(jī)層，直接用于下一步合成中； 甲基硼酸三聚體的合成： 將上面得到的有機(jī)層，加入帶有回流分水裝置的反應(yīng)瓶中，四正丁基氟化銨水和物 (0. 45摩爾)，室溫?cái)嚢柘麦w系很快溶清，反應(yīng)完畢后，常壓下將體系溶劑蒸干，混合物中加 入甲苯150毫升，開始回流分水，當(dāng)分出超過計(jì)算量的水，且不再有水繼續(xù)分出時(shí)，接精餾 裝置，將反應(yīng)后生成的甲基硼酸三聚體蒸餾出來。
[0019] 甲基硼酸的合成： 將上述精餾后得到的甲基硼酸三聚體，加入5. 0克水后，室溫?cái)嚢?0分鐘，有固 體析出。加入正庚烷打漿后，過濾，得到白色固體甲基硼酸純品15.8克，收率66%，產(chǎn)品 GC: 98. 0%，熔點(diǎn)為87-90°C，核磁結(jié)構(gòu)符合。
[0020] 實(shí)施例3 (三甲硅基）甲基硼酸的合成：氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向裝有冷凝管和恒壓加料漏斗的反應(yīng)瓶 中，加入金屬鎂（0. 33摩爾）和幾小粒碘，攪拌下，滴加入三甲硅基溴甲烷（0. 3摩爾）溶在 350毫升2-甲基四氫呋喃中的混合溶液30毫升。加熱至40°C以上，待反應(yīng)引發(fā)后將剩余 的溶液緩慢滴加完畢。升溫至回流反應(yīng)3小時(shí)，降至室溫。在另外反應(yīng)瓶?jī)?nèi)，氮?dú)獗Ｗo(hù)下， 加入硼酸三異丙酯（〇. 33摩爾）和180毫升2-甲基四氫呋喃，攪拌均勻后，降溫至-KTC， 開始緩慢加入上面制備好的格氏試劑，2-3小時(shí)加畢，保溫再繼續(xù)反應(yīng)2-2. 5小時(shí)，確認(rèn)反 應(yīng)不再變化時(shí)，升溫至〇°C，加入10%鹽酸調(diào)PH=2后，攪拌30分鐘，分液有機(jī)層直接用于下 一步合成中； 甲基硼酸三聚體的合成： 將上面得到的有機(jī)層，加入帶有回流分水裝置的反應(yīng)瓶中，四正丁基氟化銨水和物 (0. 32摩爾)，室溫?cái)嚢柘麦w系很快溶清，反應(yīng)完畢后，常壓下將體系溶劑蒸干，混合物中加 入甲苯120毫升，開始回流分水，當(dāng)分出超過計(jì)算量的水，且不再有水繼續(xù)分出時(shí)，接精餾 裝置，將反應(yīng)后生成的甲基硼酸三聚體蒸餾出來。
[0021] 甲基硼酸的合成： 將上述精餾后得到的甲基硼酸三聚體，加入4. 4克水后，室溫?cái)嚢?0分鐘，有固 體析出。加入正庚烷打漿后，過濾，得到白色固體甲基硼酸純品10.8克，收率60%，產(chǎn)品 GC:98. 7%，熔點(diǎn)為89-91°C，核磁結(jié)構(gòu)符合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種制備甲基棚酸的方法，其特征在于包括w下步驟：① .式I與儀在2-甲基四氨快喃中反應(yīng)生成格氏試劑，加入棚酸醋低溫反應(yīng)后，加稀 鹽酸水解得到式II; ② .將步驟①得到的式II與四正了基氣化錠反應(yīng)后脫水得到甲基棚酸=聚體式III。 ⑨.將步驟②得到的甲基棚酸=聚體式m加入水后，室溫?cái)埌杓纯伤獬杉谆锼崾? IV。 式I或式II中，R為甲基或叔了基；式I與儀摩爾比分別為1:1-1.2。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述制備甲基棚酸的方法，其特征在于；所述步驟①中，棚酸醋為棚 酸=甲醋或棚酸=異丙醋。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述制備甲基棚酸的方法，其特征在于；所述步驟①中，反應(yīng)溫度 為-70°C至-10°C。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述制備甲基棚酸的方法，其特征在于；所述步驟①中，式I與棚酸 醋的摩爾比為1:1. 2-1. 5。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述制備甲基棚酸的方法，其特征在于；所述步驟②中，式II與四正 了基氣化錠的摩爾比為1:1-1.8。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述制備甲基棚酸的方法，其特征在于；所述步驟②中，甲基棚酸S 聚體式III與水摩爾比為1:3-3. 5。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備甲基硼酸的方法，采用硅基保護(hù)的甲基溴與鎂在2-甲基四氫呋喃中反應(yīng)生成格氏試劑，隨后低溫下加入硼酸酯，反應(yīng)結(jié)束后鹽酸水解得到硅烷保護(hù)的甲基硼酸；該中間體接著與四正丁基氟化銨反應(yīng)得到將硅基脫除，隨后蒸餾出甲基硼酸三聚體。三聚體加入水后，室溫?cái)嚢杓纯伤獬杉谆鹚帷Ｔ摵铣煞椒ê?jiǎn)單可靠，避免了放大安全隱患，解決了水溶性甲基硼酸的分離問題，得到的產(chǎn)品純度可以達(dá)到98%以上，為放大生產(chǎn)該產(chǎn)品提供了一條新的途徑。
【IPC分類】C07F5/02
【公開號(hào)】CN104926848
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510321209
【發(fā)明人】冷延國(guó), 桂遷, 張世紅
【申請(qǐng)人】滄州普瑞東方科技有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年6月12日