專利名稱：丙二酸酯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用通式I表示的丙二酸酯的制備方法
R為C1-10烷基、C3-10鏈烯基或芳基C1-4烷基。
兩種常規(guī)的丙二酸酯制備方法是以氯乙酸衍生物為原料。在一種方法中，在羰基鈷基催化劑的存在下使氯乙酸酯與一氧化碳和醇反應(yīng)(DE-A 2359963，DE-A2524389)；而在另一種方法中，第一步中使氯乙酸鹽與氰化物反應(yīng)，形成氰基乙酸鹽，然后在第二步中使該中間體與醇反應(yīng)轉(zhuǎn)化成丙二酸酯。由于氫氰酸和氰化物的毒性以及大量廢物，特別是第二種方法與安全和生態(tài)問(wèn)題有關(guān)。在這種情況下，用合適的醇對(duì)酸進(jìn)行直接酯化制備酯的已知方法不起作用。相反，丙二酸都是通過(guò)丙二酸酯(或氰基乙酸)的水解制備的。
本發(fā)明的目的是提供制備丙二酸酯的另一種途徑。這個(gè)目的可根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1中的方法加以實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，如果存在相轉(zhuǎn)移催化劑，丙二酸的堿金屬鹽可以在水的存在下與通式R-X(II)(式中R為C1-10烷基、C3-10鏈烯基或芳基C1-4烷基，X為氯、溴或碘)的鹵化物反應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)的通式I丙二酸酯。
式中R與上述定義相同。
這里和下文中，C1-10烷基可以是直鏈或支鏈的含有1-10個(gè)碳原子的伯、仲或叔烷基，如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、異戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等。
C3-10鏈烯基是含有3-10個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的鏈烯基，特別是雙鍵與自由價(jià)相隔至少一個(gè)飽和碳原子的鏈烯基，如烯丙基、甲基烯丙基、2-丁烯基(巴豆基)、3-丁烯基、2-戊烯基等。
芳基C1-4烷基具體是苯基取代的C1-4烷基，如芐基、苯乙基或3-苯基丙基，其中的苯基也可帶有一個(gè)或多個(gè)相同或不同的取代基，如C1-4烷基、C1-4烷氧基或鹵素。
這里和下文中，相轉(zhuǎn)移催化劑是通常用于這個(gè)目的的化合物，特別是季銨鹽或磷鎓鹽。
作為丙二酸的堿金屬鹽，較好使用丙二酸二鈉鹽。
作為R-X(II)，較好使用氯化物或溴化物。
較好使用水溶液形式的丙二酸的堿金屬鹽。最好使用在堿金屬氫氧化物水溶液的存在下催化氧化1，3-丙二醇制得的溶液。該溶液的制備方法例如描述在DE-A4107986。
作為相轉(zhuǎn)移催化劑，較好使用季銨鹽。特別好是鹵化四正C4-10烷基銨、鹵化芐基三正C1-8烷基銨或鹵化甲基三正C4-10烷基銨，其中鹵化物較好是氯化物或溴化物。上述的實(shí)例是溴化四丁基銨、溴化四己基銨和氯化芐基三丁基銨。
當(dāng)便利地在超計(jì)大氣壓下使用低沸點(diǎn)鹵化物(II)時(shí)，本發(fā)明的方法較好在80-150℃的溫度下進(jìn)行。
除水以外，較好使用與水不相混溶的惰性溶劑。這種合適的惰性溶劑的實(shí)例是反應(yīng)活性較低的脂族或芳族氯代烴(如氯苯)或醚(如叔丁基甲醚)。
如下的實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明方法的實(shí)施方法，但它并不意味著限制本發(fā)明。
實(shí)施例1丙二酸二甲酯在一個(gè)高壓釜中，在冰中冷卻下將10克(約0.2摩爾)氯甲烷通入2.96克(20毫摩爾)丙二酸二鈉和0.64克(2毫摩爾)溴化四丁基銨在5毫升水中的溶液。在45分鐘內(nèi)將該混合物加熱到100℃，這時(shí)高壓釜內(nèi)的壓力由4巴上升到14巴。在100℃反應(yīng)3小時(shí)后，將該混合物冷卻至室溫，并釋放壓力。用1M氫氧化鈉溶液將水相從pH4.6調(diào)節(jié)到pH5.7，用叔丁基甲基醚(2×10毫升)萃取。合并的有機(jī)相用硫酸鈉干燥，用氣相色譜法分析(內(nèi)標(biāo)為丁二酸二甲酯)。
產(chǎn)率為48％。
在其它/相同/條件下將叔丁基甲基醚/水(體積∶體積＝8∶5)用作反應(yīng)介質(zhì)時(shí)，所得的產(chǎn)率為46％。
實(shí)施例2丙二酸二乙酯在一個(gè)高壓釜中，將10.9克(約0.1摩爾)溴乙烷加入2.96克(20毫摩爾)丙二酸二鈉和0.64克(2毫摩爾)溴化四丁基銨在5毫升水和10毫升叔丁基甲基醚中的溶液。在30分鐘內(nèi)將該混合物加熱到100℃，這時(shí)高壓釜內(nèi)的壓力上升到3.5巴。在100℃反應(yīng)3.5小時(shí)后，將該混合物冷卻至室溫，并釋放壓力。用1M氫氧化鈉溶液將水相從pH4.2調(diào)節(jié)到pH5.5，用叔丁基甲基醚(2×5毫升)萃取。合并的有機(jī)相用硫酸鈉干燥，用氣相色譜法分析(內(nèi)標(biāo)為丁二酸二甲酯)。
產(chǎn)率為45％。
實(shí)施例3丙二酸二芐酯在一個(gè)高壓釜中，將17.1克(約0.1摩爾)芐基溴加入2.96克(20毫摩爾)丙二酸二鈉和0.64克(2毫摩爾)溴化四丁基銨在5毫升水和10毫升叔丁基甲基醚中的溶液。在30分鐘內(nèi)將該混合物加熱到100℃，這時(shí)高壓釜內(nèi)的壓力上升到2.5巴。在100℃反應(yīng)3.5小時(shí)后，將該混合物冷卻至室溫，并釋放壓力。用1M氫氧化鈉溶液將水相從pH1.8調(diào)節(jié)到pH5.8，用叔丁基甲基醚(2×5毫升)萃取。合并的有機(jī)相用硫酸鈉干燥，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸餾掉溶劑，殘余物在減壓下(1毫巴)除去殘余溶劑。
產(chǎn)率2.43克(43％)。
1H NMR(CDCl3，400MHz)S＝7.25-7.40(m，10H)；5.16(s，4H)；3.47(s，2H).
當(dāng)用芐基氯代替芐基溴時(shí)，在相同的條件下獲得的產(chǎn)率為34％。
實(shí)施例4丙二酸二烯丙酯在一個(gè)高壓釜中，將7.65克(約0.1摩爾)烯丙基氯加入2.96克(20毫摩爾)丙二酸二鈉和0.64克(2毫摩爾)溴化四丁基銨在5毫升水和10毫升氯苯中的溶液。在30分鐘內(nèi)將該混合物加熱到100℃，這時(shí)高壓釜內(nèi)的壓力上升到2.5巴。在100℃反應(yīng)3.5小時(shí)后，將該混合物冷卻至室溫，并釋放壓力。用叔丁基甲基醚(2×5毫升)萃取水相。合并的有機(jī)相用硫酸鈉干燥，用氣相色譜法分析(內(nèi)標(biāo)為丁二酸二甲酯)。
產(chǎn)率為16％。
實(shí)施例5-12丙二酸二甲酯一般步驟在一個(gè)高壓釜中，在冰中冷卻下將10克(約0.2摩爾)氯甲烷通入2.96克(20毫摩爾)丙二酸二鈉和0.1當(dāng)量(2毫摩爾)相轉(zhuǎn)移催化劑在5毫升水和10毫升氯苯中的溶液。在30分鐘內(nèi)將該混合物加熱到所需的溫度。在合適的溫度下反應(yīng)3小時(shí)后，將該混合物冷卻至室溫，并釋放壓力。用1M氫氧化鈉溶液將水相調(diào)節(jié)到pH5.5-6.5，用叔丁基甲基醚(2×10毫升)萃取。合并的有機(jī)相用硫酸鈉干燥，用氣相色譜法分析(內(nèi)標(biāo)為丁二酸二甲酯)。反應(yīng)條件和所得的產(chǎn)率列于如下表1中。
表1
1)TBAB＝溴化四丁基銨，THAB＝溴化四己基銨，BTABCl＝氯化芐基三丁基銨2)GC，內(nèi)標(biāo)丁二酸二甲酯3)加入10％摩爾溴化鉀。
權(quán)利要求
1.一種用如下通式表示的丙二酸酯的制造方法，
式中R為C1-10烷基、C3-10鏈烯基或芳基C1-4烷基，其特征在于在水和相轉(zhuǎn)移催化劑的存在下通過(guò)使丙二酸的堿金屬鹽與通式為R-X(II)的鹵化物反應(yīng)，式中R與上述定義相同，X為氯、溴或碘。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用的丙二酸堿金屬鹽是丙二酸二鈉。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于X是氯或溴。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在水溶液中使用所述的丙二酸堿金屬鹽。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述堿金屬鹽的水溶液是在堿金屬氫氧化物水溶液的存在下催化氧化1，3-丙二醇制得的溶液。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所用的相轉(zhuǎn)移催化劑是季銨鹽。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所用的季銨鹽是鹵化四正C4-10烷基銨、鹵化芐基三正C1-8烷基銨或鹵化甲基三正C4-10烷基銨，較好是氯化物或溴化物。
全文摘要
在水和相轉(zhuǎn)移催化劑的存在下通過(guò)使丙二酸的堿金屬鹽與通式為R－X(Ⅱ)(R為C
文檔編號(hào)C07B61/00GK1263885SQ0010105
公開(kāi)日2000年8月23日 申請(qǐng)日期2000年1月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月11日
發(fā)明者S·希爾德布蘭德, P·漢塞爾曼 申請(qǐng)人:隆薩股份公司