一種環(huán)丙基甲酸酯無溶劑合成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種環(huán)丙基甲酸酯無溶劑合成方法。本發(fā)明的合成方法，以4?鹵代丁酸酯為原料，在離子液體和無機強堿的作用下，得到目標產(chǎn)物環(huán)丙基甲酸酯。本發(fā)明的合成方法，不需要使用溶劑，僅需要加入離子液體和無機堿，通過攪拌后反應得到。整個反應過程不使用溶劑，避免了使用溶劑所帶來的對環(huán)境污染的風險問題，是一種綠色的環(huán)境友好型新型生產(chǎn)工藝。產(chǎn)品和離子液體通過過濾與反應生產(chǎn)的無機鹽和未反應完全的堿分離，通過精餾獲得產(chǎn)品。精餾后所留下的液體，可以反復套用于下一批反應，減少三廢排放同時可節(jié)省成本，達到綠色制造的目的。
【專利說明】
一種環(huán)丙基甲酸酯無溶劑合成方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于有機合成領域，具體涉及一種環(huán)丙基甲酸酯無溶劑合成方法。
【背景技術】
[0002] 隨著環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的重要性逐漸被人們所認識，世界各國政府正在制定 越來越嚴格的政策、法規(guī)，以期將工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染降至最低水平。在此背景下，化學 藥物制造、合成化學和化工各部門以及能源工業(yè)正朝著開發(fā)綠色清潔生產(chǎn)技術以及環(huán)境友 好催化體系的方向發(fā)展。
[0003] 20世紀90年代提出的"綠色化學"這一概念，為人類解決工業(yè)生產(chǎn)活動對環(huán)境形成 的污染、實現(xiàn)經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展提供了有效的思維準則。綠色化學興起于20世紀90年 代后期。綠色化學又稱環(huán)境無害化學、環(huán)境友好化學、清潔化學，即是用化學的技術和方法 去消除或減少那些對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑在生 產(chǎn)過程中的使用，同時在生產(chǎn)過程中不再產(chǎn)生有毒有害的產(chǎn)品、副產(chǎn)物和廢物。
[0004] 環(huán)丙基甲酸酯是一類用途廣泛的精細化學品，是工業(yè)上用于制造環(huán)丙胺（又稱氨 基環(huán)丙烷）的重要中間體。環(huán)丙胺在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都有重要的應用。環(huán)丙胺在醫(yī)藥制造 領域用于制造抗艾滋病毒藥物阿巴卡韋，沙星類抗菌藥物環(huán)丙沙星、莫西沙星、恩諾沙星、 司帕沙星等，農(nóng)業(yè)上可用于制造環(huán)丙津、環(huán)丙胺嗪等除草劑，環(huán)丙胺還可用于植物保護劑和 飼料添加劑的合成。制造環(huán)丙胺所需的關鍵原料為環(huán)丙甲酸的酯類物質(zhì)，包括環(huán)丙基甲酸 甲酯、環(huán)丙基甲酸乙酯、環(huán)丙基甲酸異丙酯、環(huán)丙基甲酸正丁酯、環(huán)丙基甲酸仲丁酯和叔丁 酯等等。
[0005] 對環(huán)丙基甲酸酯類的制備方法，已有多篇專利公開，但幾乎無一例外的都必須在 反應過程中使用溶劑。例如，美國專利US3711549、中國專利CN1125715A公開了以氯代丁酸 甲酯為原料，以甲醇鈉為催化劑，單獨以甲醇或者以甲醇-甲苯為溶劑的合成方法。該法的 主要缺點包括三個方面:需要使用對眼睛有毒、因沸點低而難于回收、易造成大氣和水體污 染的甲醇作為溶劑；同時所使用的強堿性試劑甲醇鈉價格昂貴；甲醇鈉因對潮氣敏感而不 易保存。美國專利US4590252介紹了環(huán)丙基甲酸的異丙酯、正丁酯、仲丁酯和叔丁酯的合成 方法，該法使用二氯甲烷作為溶劑，以相轉移催化劑和氫氧化鈉催化反應。二氯甲烷因沸點 低，僅為40°C，難于回收，易造成空氣和水體污染，殘留于水中的二氯甲烷生化降解困難。美 國專利US5068428公開了以仲丁醇為溶劑的環(huán)丙基甲酸仲丁酯的合成方法。這些方法都無 一例外的使用溶劑作為反應媒介，以醇鈉作為催化劑，在增加成本的同時還造成了環(huán)境污 染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于此，本發(fā)明提供了一種環(huán)丙基甲酸酯無溶劑合成方法。本發(fā)明的環(huán)丙基甲酸 酯無溶劑合成方法，不需要使用溶劑，是一種綠色環(huán)保的合成方法。
[0007] 本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：
[0008] -種環(huán)丙基甲酸酯無溶劑合成方法，方法是在4-鹵代丁酸酯中加入離子液體和無 機堿并攪拌均勻，在反應溫度10_60°C下反應2~24小時，得到環(huán)丙基甲酸酯，反應過程為：
[0009]
[0010] 其中，X為C1或Br或I中的一種；
[0011] 酯基R為含3-5個碳原子的仲烷基或叔烷基中的一種；
[0012] 離子液體為丁基甲基咪唑氯化物、丁基甲基咪唑四氟硼酸鹽、正丁基甲基咪唑六 氟磷酸鹽、1 - 丁基吡啶氯化物、甲基三丁基氯化銨或四丁基硫酸氫銨之一；
[0013] 無機堿為，氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鋰之一。
[0014]進一步，本發(fā)明的環(huán)丙基甲酸酯無溶劑合成方法，反應完成后，經(jīng)過濾，取濾液精 餾分離成品。
[0015] 進一步地，所述R基為異丙基，仲丁基，叔丁基，叔戊基或仲戊基之一。
[0016] 進一步地，4-鹵代丁酸酯：無機堿：離子液體的摩爾比為：1: (1~3) : (0.004~ 0.127)〇
[0017] 進一步地，4-鹵代丁酸酯：無機堿：離子液體的摩爾比為：1:(1.2~2):(0.021-0.063)〇
[0018] 進一步地，4-鹵代丁酸酯:無機堿:離子液體的摩爾比為：1: (1.2~1.8:): (0.021-0.032)〇
[0019] 進一步地，所述反應溫度為20~40 °C。
[0020] 進一步地，精餾后留下的離子液加入無機堿后套用。即在分離成品時，經(jīng)過過濾， 取濾液精餾后所留下的離子液加入無機堿后作為反應離子液，再次加入4-鹵代丁酸酯攪拌 反應。
[0021] 進一步地，在離子液套用時，所加入的4-鹵代丁酸酯:無機堿摩爾比為1:1.5。
[0022] 本發(fā)明的環(huán)丙基甲酸酯無溶劑合成方法，在合成時，不需要使用溶劑，僅需要加入 離子液體和無機堿，通過攪拌后反應得到。整個反應過程不使用溶劑，避免了使用溶劑所帶 來的對環(huán)境污染的風險問題，是一種綠色的環(huán)境友好型新型生產(chǎn)工藝。產(chǎn)品和離子液體通 過過濾與反應生產(chǎn)的無機鹽和未反應完全的堿分離，通過精餾獲得產(chǎn)品。精餾后所留下的 液體，可以反復套用于下一批反應，減少三廢排放同時可節(jié)省成本，達到綠色制造的目的。 【具體實施方式】 [0023] 實施例1
[0024]向三口圓底燒瓶中，投入 氫氧化鈉和丁基甲基咪唑 '， 氯化物，投入摩爾比為：1:1.5:0.063，其中X為Cl，R為叔丁基。保持反應物溫度為30°C，攪拌 均勻，反應8小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含 量按重量為81 %，計算得收率按重量為75 %。
[0025] 實施例2
[0026]向三口圓底燒瓶中，投入 氫氧化鈉和丁基甲基咪唑
:， 四氟硼酸鹽，投入摩爾比為：1:1.5:0.063，其中X為Cl，R為叔丁基。保持反應物溫度為20°C， 攪拌均勻，反應12小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中 產(chǎn)品含量按重量為84 %，計算得收率按重量為79 %。
[0027] 實施例3
[0028] 向三口圓底燒瓶中，投，
氫氧化鈉和甲基三丁基氯 化銨，投入摩爾比為：1:1.5:0.063，其中X為Cl，R為叔丁基。保持反應物溫度為35°C，攪拌均 勻，反應6小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含量 按重量為99 %，計算得收率按重量為95 %。
[0029] 實施例4
[0030] 向三口圓底燒瓶中，投， 氫氧化鈉和四丁基硫酸氫 ， 銨，投入摩爾比為：1:1.5:0.063，其中X為Cl，R為叔丁基。保持反應物溫度為40°C，攪拌均 勻，反應15小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含 量按重量為91 %，計算得收率按重量為88 %。
[0031] 實施例5
[0032] 向三口圓底燒瓶中，投）
氫氧化鈉和1-丁基吡啶氯 化物，投入摩爾比為：1:1.5:0.063，其中X為Cl，R為叔丁基。保持反應物溫度為40°C，攪拌均 勻，反應20小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含 量按重量為80 %，計算得收率按重量為78 %。
[0033] 實施例6
[0034] 向三口圓底燒瓶中，投， 氫氧化鈉和丁基甲基咪唑 六氟磷酸鹽，投入摩爾比為：1:1.5:0.063，其中X為Cl，R為叔丁基。保持反應物溫度為20°C， 攪拌均勻，反應12小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中 產(chǎn)品含量按重量為98 %，計算得收率按重量為92 %。
[0035] 實施例7
[0036] 向三口圓底燒瓶中，投）
氫氧化鈉和甲基三丁基氯 化銨，投入摩爾比為：1:1.5:0.063，其中X為Br，R為叔丁基。保持反應物溫度為20°C，攪拌均 勻，反應4小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含量 按重量為80 %，計算得收率按重量為75 %。
[0037] 實施例8
[0038] 向三口圓底燒瓶中，投> 氫氧化鈉和甲基三丁基氯
， 化銨，投入摩爾比為：1:1.5:0.063，其中X為I，R為叔丁基。保持反應物溫度為20°C，攪拌均 勻，反應4小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含量 按重量為80 %，計算得收率按重量為75 %。
[0039] 實施例9
[0040] 向三口圓底燒瓶中，投， 氫氧化鈉和甲基三丁基氯 化銨，投入摩爾比為：1:1.5:0.063，其中X為Cl，R為仲丁基。保持反應物溫度為35°C，攪拌均 勻，反應5小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含量 按重量為99 %，計算得收率按重量為96 %。
[0041 ] 實施例10
[0042] 向三口圓底燒瓶中，投； 氫氧化鈉和甲基三丁基氯 ， 化銨，投入摩爾比為：1:1.5:0.063，其中X為Cl，R為仲戊基。保持反應物溫度為35°C，攪拌均 勻，反應12小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含 量按重量為98 %，計算得收率按重量為92 %。
[0043] 實施例11
[0044] 向三口圓底燒瓶中，投
氫氧化鈉和甲基三丁基氯 化銨，投入摩爾比為：1:1.5:0.063，其中X為Cl，R為叔戊基。保持反應物溫度為40 °C，攪拌均 勻，反應15小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含 量按重量為97 %，計算得收率按重量為92 %。
[0045] 實施例12
[0046] 向三口圓底燒瓶中，投
氫氧化鈉和甲基三丁基氯 化銨，投入摩爾比為：1:1.5:0.063，其中X為Cl，R為異丙基。保持反應物溫度為25°C，攪拌均 勻，反應6小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含量 按重量為85 %，計算得收率按重量為80 %。
[0047] 實施例13
[0048] 向三口圓底燒瓶中，投>
氫氧化鉀和甲基三丁基氯 化銨，投入摩爾比為：1:1.5:0.063，其中X為Cl，R為仲丁基。保持反應物溫度為20°C，攪拌均 勻，反應4小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含量 按重量為89 %，計算得收率按重量為82 %。
[0049] 實施例14
[0050]向三口圓底燒瓶中，投>
氫氧化鉀和甲基三丁基氯 化銨，投入摩爾比為：1: 2:0.063，其中X為Cl，R為仲丁基。保持反應物溫度為20°C，攪拌均 勻，反應4小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含量 按重量為89 %，計算得收率按重量為85 %。
[0051 ] 實施例15
[0052] 向三口圓底燒瓶中，投Λ 氫氧化鋰和甲基三丁基氯 ， 化銨，投入摩爾比為：1:1.35:0.063，其中X為Cl，R為仲丁基。保持反應物溫度為20°C，攪拌 均勻，反應6小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含 量按重量為87 %，計算得收率按重量為85 %。
[0053] 實施例16
[0054] 向三口圓底燒瓶中，投彡 氫氧化鈉和甲基三丁基氯 化銨，投入摩爾比為：1:1 :〇.〇63,其中X為Cl，R為仲丁基。保持反應物溫度為40°C，攪拌均 勻，反應24小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含 量按重量為62 %，計算得收率按重量為55 %。
[0055] 實施例17
[0056] 向三口圓底燒瓶中，投， 氫氧化鈉和甲基三丁基氯 化銨，投入摩爾比為：1: 2:0.063，其中X為Cl，R為仲丁基。保持反應物溫度為30°C，攪拌均 勻，反應6小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含量 按重量為95 %，計算得收率按重量為92 %。
[0057] 實施例18
[0058] 向三口圓底燒瓶中，投7
氫氧化鈉和甲基三丁基氯 化銨，投入摩爾比為：1: 3:0.063，其中X為Cl，R為仲丁基。保持反應物溫度為30°C，攪拌均 勻，反應5小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含量 按重量為88 %，計算得收率按重量為83 %。
[0059] 實施例19
[0060] 向三口圓底燒瓶中，投，
氫氧化鈉和甲基三丁基氯 化銨，投入摩爾比為：1:1.2:0.063，其中X為Cl，R為仲丁基。保持反應物溫度為25°C，攪拌均 勻，反應5小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含量 按重量為88 %，計算得收率按重量為85 %。
[0061 ] 實施例20
[0062] 向三口圓底燒瓶中，投入 氫氧化鈉和甲基三丁基氯
， 化銨，投入摩爾比為：1:1.8:0.063，其中X為Cl，R為仲丁基。保持反應物溫度為25°C，攪拌均 勻，反應5小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含量 按重量為92 %，計算得收率按重量為90 %。
[0063] 實施例21
[0064] 向三口圓底燒瓶中，投
氫氧化鈉和甲基三丁基氯 化銨，投入摩爾比為：1:1.5:0.127，其中X為Cl，R為仲丁基。保持反應物溫度為30°C，攪拌均 勻，反應6小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含量 按重量為96 %，計算得收率按重量為92 %。
[0065] 實施例22
[0066] 向三口圓底燒瓶中，投>
氫氧化鈉和甲基三丁基氯 化銨，投入摩爾比為：1:1.5:0.021，其中X為Cl，R為仲丁基。保持反應物溫度為30°C，攪拌均 勻，反應7小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含量 按重量為93 %，計算得收率按重量為90 %。
[0067] 實施例23
[0068] 向三口圓底燒瓶中，投 ：氫氧化鈉和甲基三丁基氯 化銨，投入摩爾比為：1:1.5:0.004，其中X為Cl，R為仲丁基。保持反應物溫度為30°C，攪拌均 勻，反應18小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含 量按重量為75 %，計算得收率按重量為69 %。
[0069] 實施例24
[0070] 向三口圓底燒瓶中，投入1摩爾&
和1.5摩爾的氫氧化 鈉，加入實施例9精餾后剩下的離子液，其中X為Cl，R為仲丁基。保持反應物溫度為30°C，攪 拌均勻，反應7小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品 含量按重量為99 %，計算得收率按重量為95 %。
[0071] 實施例25
[0072] 向三口圓底燒瓶中，投入1摩爾β
陽1.5摩爾的氫氧化 鈉，加入實施例24精餾后剩下的離子液，其中X為C1，R為仲丁基。保持反應物溫度為30 °C，攪 拌均勻，反應9小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品 含量按重量為96 %，計算得收率按重量為93 %。
[0073] 實施例26
[0074] 向三口圓底燒瓶中，投入1摩爾的
<和1.5摩爾的氫氧化 鈉，加入實施例25精餾后剩下的離子液，其中X為C1，R為仲丁基。保持反應物溫度為30 °C，攪 拌均勻，反應10小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn) 品含量按重量為95 %，計算得收率按重量為90 %。
[0075] 實施例27
[0076] 向三口圓底燒瓶中，投，
氫氧化鈉和甲基三丁基氯 化銨，投入摩爾比為：1:1.5:0.032，其中X為Cl，R為仲丁基。保持反應物溫度為10°C，攪拌均 勻，反應20小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含 量按重量為95 %，計算得收率按重量為90 %。
[0077] 實施例28
[0078] 向三口圓底燒瓶中，投彡
氫氧化鈉和甲基三丁基氯 化銨，投入摩爾比為：1:1.5:0.032，其中X為Cl，R為仲丁基。保持反應物溫度為30°C，攪拌均 勻，反應6小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含量 按重量為99 %，計算得收率按重量為95 %。
[0079] 實施例29
[0080] 向三口圓底燒瓶中，投. 氫氧化鈉和甲基三丁基氯 化銨，投入摩爾比為：1:1.5:0.032，其中X為Cl，R為仲丁基。保持反應物溫度為60°C，攪拌均 勻，反應2小時，再經(jīng)過過濾，取濾液精餾分離出成品。采用氣相色譜法測定成品中產(chǎn)品含量 按重量為82 %，計算得收率按重量為75 %。
【主權項】
1. 一種環(huán)丙基甲酸醋無溶劑合成方法，其特征是，在4-面代下酸醋中加入離子液體和 無機堿并攬拌均勻，在反應溫度10~60°C下反應2~24小時，得到環(huán)丙基甲酸醋，反應過程 為： 具甲，X刃(Ji現(xiàn)Br現(xiàn)i甲的一種；醋基R為含3-5個碳原子的仲烷基或叔烷基中的一種； 離子液體為下基甲基咪挫氯化物、下基甲基咪挫四氣棚酸鹽、下基甲基咪挫六氣憐酸 鹽、1 -下基化晚氯化物、甲基=下基氯化錠或四下基硫酸氨錠之一； 無機堿為，氨氧化鋼、氨氧化鐘或氨氧化裡之一。2. 根據(jù)權利要求1所述的環(huán)丙基甲酸醋無溶劑合成方法，其特征是，反應完成后，經(jīng)過 濾，取濾液精饋分離成品。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的環(huán)丙基甲酸醋無溶劑合成方法，其特征是，所述R基為異丙 基，仲下基，叔下基，叔戊基或仲戊基中的一種。4. 根據(jù)權利要求3所述的環(huán)丙基甲酸醋無溶劑合成方法，其特征是:4-面代下酸醋：無 機堿:離子液體的摩爾比為:1:(1~3) :(0.004~0.127)。5. 根據(jù)權利要求4所述的環(huán)丙基甲酸醋無溶劑合成方法，其特征是，4-面代下酸醋：無 機堿:離子液體的摩爾比為:1:(1.2~2): (0.021-0.063)。6. 根據(jù)權利要求5所述的環(huán)丙基甲酸醋無溶劑合成方法，其特征是，4-面代下酸醋：無 機堿:離子液體的摩爾比為:1:(1.2~1.8): (0.021-0.032)。7. 根據(jù)權利要求3所述的環(huán)丙基甲酸醋無溶劑合成方法，其特征是，所述反應溫度為20 ~40°C。8. 根據(jù)權利要求4到7任一所述的環(huán)丙基甲酸醋無溶劑合成方法，其特征是，精饋后留 下的離子液加入無機堿后套用。9. 根據(jù)權利要求8所述的環(huán)丙基甲酸醋無溶劑合成方法，其特征是，4-面代下酸醋：無 機堿摩爾比為1:1.5。
【文檔編號】C07C69/74GK105906507SQ201610310979
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】談平忠, 談平安, 周永恒
【申請人】成都化潤藥業(yè)有限公司