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一种1,4-环基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢的合成方法

阅读:56发布:2020-05-11

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1.一种1,4-环基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢的合成方法,其特征在于,该方法包含:2,3-二氰基丙烯酸乙酯1G与1-甲氧基-1,3-二氢苯并-2-呋喃1C在脱羧剂催化下成环并脱去羧基,得到1,4-环氧基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢萘1D,反应式如下:
2.如权利要求1所述的1,4-环氧基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢萘的合成方法,其特征在于,2,3-二氰基丙烯酸乙酯1G与1-甲氧基-1,3-二氢苯并-2-呋喃1C的用量比例为1:(1~
1.5),以摩尔比计。
3.如权利要求1所述的1,4-环氧基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢萘的合成方法,其特征在于,所述的脱羧剂选择乙酸酐,其用量为2,3-二氰基丙烯酸乙酯1G的1~10倍,以摩尔比计。
4.如权利要求3所述的1,4-环氧基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢萘的合成方法,其特征在于,所述的反应温度为加热至回流,乙酸酐通过滴加或分批加入。
5.如权利要求1所述的1,4-环氧基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢萘的合成方法,其特征在于,所述的2,3-二氰基丙烯酸乙酯1G由2-卤代-2,3-二氰基丙酸乙酯1F通过消除反应制备得到,其反应式如下:
其中,X=Cl或Br。
6.如权利要求5所述的1,4-环氧基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢萘的合成方法,其特征在于,所述的消除反应采用不含的弱性物质作为催化剂。
7.如权利要求6所述的1,4-环氧基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢萘的合成方法,其特征在于,所述的催化剂选自三乙胺、吡啶、三乙烯二胺、乙酸钠、乙酸、DMF中的任意一种或任意多种的组合。
8.如权利要求6所述的1,4-环氧基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢萘的合成方法,其特征在于,所述的催化剂的用量为2-卤代-2,3-二氰基丙酸乙酯1F的1~5倍,以摩尔比计;消除反应中,控制催化剂的滴加速度使得液温不超过-5℃;滴加结束后,于-10~-5℃保温继续反应1-3小时。
9.如权利要求5所述的1,4-环氧基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢萘的合成方法,其特征在于,2-卤代-2,3-二氰基丙酸乙酯1F是由2,3-二氰基丙酸乙酯1E经卤代反应制备得到,其反应式如下:
10.如权利要求9所述的1,4-环氧基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢萘的合成方法,其特征在于,该卤代反应包含:在0-10℃搅拌条件下,向2,3-二氰基丙酸乙酯1E的水溶液中,加入缓慢加入卤代试剂,反应1-5h,其中,所述的卤代试剂选自包含:氯气,溴素,盐酸次氯酸混合物,溴素或氢溴酸与次溴酸、溴酸钠及过酸钠中任意一种的混合物的群组。

说明书全文

一种1,4-环基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢的合成方法

技术领域

[0001] 本发明属于有机合成技术领域,涉及一种1,4-环氧基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢萘的合成方法。

背景技术

[0002] 1,4-环氧基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢萘(1D)是用于一种用于制造油墨类有机材料的重要中间体,在国际市场上具备长期而稳定的需求。该产品现有的、成熟制造工艺路线,是以富酸二乙酯(1A)为原料,经解、干馏得到1,4-丁烯二腈(1B),再与1-甲氧基-1,3-二氢-2-苯并呋喃(1C)反应,得到目标产物。其对应的反应方程式如下:
[0003]
[0004] 在以上的工艺路线中,制备1,4-丁烯二腈(1B)时需要使用大量的五氧化二磷,并在250℃以上进行干馏。该过程不但耗费大量的五氧化二磷、产生大量的废磷酸,环保处理费用极高;而且需要特制的、能在高温条件下承受强酸腐蚀、并实现严密的惰性气体保护的干馏设备;并且干馏过程容易出现物料凝固堵塞管道、原料炭化、恶臭气味等诸多问题。
[0005] 随着我国和世界各地环保意识的增强,这一工艺过程因其高能耗、高污染、高腐蚀,已经很难获得投产许可;同时,其所需要的五氧化二磷也因环保管控,市场供应减少、价格飞涨。
[0006] 因此,亟需研发一种1,4-环氧基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢萘的低污染生产工艺。

发明内容

[0007] 本发明的目的是解决现有的1,4-环氧基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢萘的合成工艺不环保,对设备要求高的高能耗、高污染、高腐蚀问题,设计一种新工艺路线,改用2,3-二氰基丙酸乙酯1E为原料,先经卤代、消除得到2,3-二氰基丙烯酸乙酯1G;再与1-甲氧基-1,3-二氢-2-苯并呋喃(1C)反应,同时发生脱羧过程,得到目标产物。该方法环境友好,且工艺条件温和,生产成本较低。
[0008] 为了达到上述目的,本发明提供一种1,4-环氧基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢萘的合成方法,其包含:2,3-二氰基丙烯酸乙酯1G与1-甲氧基-1,3-二氢苯并-2-呋喃1C在脱羧剂催化下成环并脱羧,制备得到1,4-环氧基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢萘1D,反应式如下:
[0009]
[0010] 可选地,2,3-二氰基丙烯酸乙酯1G与1-甲氧基-1,3-二氢苯并-2-呋喃1C的用量比例为1:(1~1.5),以摩尔比计。
[0011] 可选地,所述的脱羧剂选择乙酸酐,其用量为2,3-二氰基丙烯酸乙酯1G的1~10倍,优选1-5倍,更优为1-2倍,以摩尔比计。
[0012] 可选地,所述的反应温度为加热至回流,乙酸酐通过滴加或分批加入。
[0013] 可选地,所述的2,3-二氰基丙烯酸乙酯1G由2-卤代-2,3-二氰基丙酸乙酯1F通过消除反应制备得到,其反应式如下:
[0014]
[0015] 其中,X=Cl或Br。
[0016] 可选地,所述的消除反应采用不含的弱性物质作为催化剂。
[0017] 可选地,所述的催化剂选自三乙胺、吡啶、三乙烯二胺、乙酸钠、乙酸、DMF中的任意一种或任意多种的组合。
[0018] 可选地,所述的催化剂的用量为2-卤代-2,3-二氰基丙酸乙酯1F的1~5倍,优选1-2倍,以摩尔比计;消除反应中,控制催化剂的滴加速度使得液温不超过-5℃;滴加结束后,于-10~-5℃保温继续反应1-3小时。
[0019] 可选地,2-卤代-2,3-二氰基丙酸乙酯1F是由2,3-二氰基丙酸乙酯1E经卤代反应制备得到,其反应式如下:
[0020]
[0021] 可选地,该卤代反应包含:在0-10℃搅拌条件下,向2,3-二氰基丙酸乙酯1E的水溶液中,加入缓慢加入卤代试剂,反应1-5h,其中,所述的卤代试剂选自包含:氯气,溴素,盐酸次氯酸混合物,溴素或氢溴酸与次溴酸、溴酸钠及过酸钠中的任意一种的混合物的群组。
[0022] 本发明的技术效果:
[0023] 1)本发明采用的起始原料2,3-二氰基丙酸乙酯1E市场供应充足、而且廉价;
[0024] 2)本发明以相对环保、温和的工艺过程和条件,避免了现有的成熟工艺路线中的高能耗、高污染工艺过程;且本发明对工艺设备也没有特殊需求,使用常见的化工设备即可实现。
[0025] 3)本发明的反应路线条件温和,各步骤反应彻底,副产物少,不需要复杂后处理,只需简单分离后即可进入下一步,操作简便,收率高。

具体实施方式

[0026] 下面对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变型和改进,这些都属于本发明保护范围。
[0027] 本文所述的“液温”是指溶液的温度。
[0028] 本发明的技术构思为:以较为廉价的2,3-二氰基丙酸乙酯1E为原料,先经卤代、消除得到2,3-二氰基丙烯酸乙酯1G;再与1-甲氧基-1,3-二氢-2-苯并呋喃1C反应,同时发生脱羧过程,得到目标产物,具体合成路线如下式:
[0029]
[0030] 上述从化合物1E到化合物1F的卤代反应,采用的卤素可以是氯元素或者溴元素;卤代的反应条件,可以是羰基α位发生氯代或溴代的各种经典、常见的反应条件,如卤代试剂可以采用氯气,溴素,盐酸和次氯酸混合物,溴素(或氢溴酸)与次溴酸、溴酸钠及过硼酸钠中的任意一种的混合物,等等。卤代试剂的用量按反应方程的化学计量比,可根据需要适当过量。该卤代反应较为彻底,副产物少,反应结束后只需简单的分离即可将粗产品应用于下一步。
[0031] 从化合物1F到化合物1G的消除反应,可以采用各种经典、常见的卤化氢消除反应条件,催化剂可以采用不含水的弱碱性物质,如三乙胺、吡啶、三乙烯二胺、乙酸钠、乙酸钾、DMF(N,N-二甲基甲酰胺)等等中的任意一种或任意多种的混合。所述的催化剂的用量为2-卤代-2,3-二氰基丙酸乙酯1F的1~5倍,优选1-2倍,以摩尔比计;消除反应中,控制催化剂的滴加速度使得液温不超过-5℃;滴加结束后,于-10~-5℃保温继续反应1-3小时。该消除反应较为彻底,副产物少,反应结束后只需简单的分离即可将粗产品应用于下一步。
[0032] 化合物1G与化合物1C在脱羧剂,如乙酸酐的作用下,加成成环,并同时脱除羧基,得到目标产物1D。其中,该乙酸酐还起到促使化合物1C发生消除反应,脱去一个甲醇分子,形成呋喃环中间产物的作用。乙酸酐的用量为2,3-二氰基丙烯酸乙酯1G的1~10倍物质的量,优选1-5倍,更优为1-2倍。2,3-二氰基丙烯酸乙酯1G与1-甲氧基-1,3-二氢苯并-2-呋喃1C的用量比按反应方程的化学计量比,可根据需要适当过量1C,较佳的比例为1:(1~1.5),以摩尔比计。该成环反应较为彻底,副产物少,反应结束后只需简单的分离,粗品的纯度就很高,方便后续进一步提纯。
[0033] 以下结合实施例具体说明本发明的一种1,4-环氧基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢萘的合成方法。
[0034] 实施例
[0035] 合成路线如下式所示:
[0036]
[0037] S1、2-溴-2,3-二氰基丙酸乙酯(1F,X=Br)的制备:
[0038] 向500ml的三口玻璃瓶中依次加入30.4g(0.2mol)的2,3-二氰基丙酸乙酯(1E),300g水。搅拌下将反应液降温至0~10℃;向反应液中滴加32g(0.2mol)溴素(Br2),控制滴加速度使得液温不超过10℃;滴加结束,继续保温0-10℃搅拌反应4h。然后,静置、分液。有机层取样进行气相色谱分析,结果显示本反应的目标产物2-溴-2,3-二氰基丙酸乙酯(1F)含量为91.22%,可以直接投入下一步反应。
[0039] S2、2,3-二氰基丙烯酸乙酯(1G)制备:
[0040] 将上一步有机层加入到500ml三口玻璃瓶中,降温至-10℃以下。将20.2g(0.2mol)三乙胺溶于50ml甲苯,缓慢滴加到反应液中,控制滴加速度使得液温不超过-5℃;滴加结束后,于-10~-5℃保温继续反应1小时。向反应液中加入200ml水,搅拌10分钟,然后,静置、分液。有机层用水洗至中性。减压蒸馏除去甲苯,得23g深红色油状物,即为本反应的目标产物2,3-二氰基丙烯酸乙酯(1G)的粗品;取样进行气相色谱分析,其纯度为82.4%;可直接用于下一步反应。
[0041] S3、1,4-环氧基-2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢萘(1D)制备:
[0042] 向500ml三口玻璃瓶中,依次加入:23g(0.15mol)上一步的产物的2,3-二氰基丙烯酸乙酯(1G),30.4g(0.2mol)的1-甲氧基-1,3-二氢苯并-2-呋喃(1C),及150ml二甲苯。开启搅拌,升温至120℃进行回流,向反应液中滴加20.4g(0.2mol)乙酸酐,约40分钟滴加结束。滴加完,回流反应4小时。反应结束,将反应液降温至25℃进行结晶,抽滤得到1,4-环氧基-
2,3-二氰基-1,2,3,4-四氢萘(1D)的粗品21.2g,收率70.6%。取样进行气相色谱分析,其纯度为98.2%。
[0043] 综上所述,本发明以较为廉价的2,3-二氰基丙酸乙酯1E为原料,先经卤代、消除得到2,3-二氰基丙烯酸乙酯1G;再与1-甲氧基-1,3-二氢-2-苯并呋喃1C进行成环反应,同时发生脱羧过程,得到目标产物。原料廉价易得,反应条件温和,每个步骤反应彻底,副产物少,经简单分离后即可直接进入下一步,操作简便,收率高,生产成本低,且环境友好。
[0044] 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
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