專利名稱：一種丙炔腈類衍生物的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)領(lǐng)域，具體地說是一種丙炔腈類衍生物的合成方法。

背景技術(shù)：
丙炔腈類衍生物的結(jié)構(gòu)式如下所示R-C≡C-CN，其中R為低級的環(huán)烷基、烷基或苯基。
目前大多數(shù)丙炔腈類衍生物的制備方法如下 方法一先生成與R基團(tuán)相應(yīng)的未端乙炔化合物，再與氰酸苯酯、吡啶氰酸酯反應(yīng)制得或與氰化亞銅反應(yīng)制得丙炔腈類衍生物。
通常情況下可由相應(yīng)的酮在五氯化磷、光氣、三氯氧磷及催化劑存在下反應(yīng)生成2-氯-1-烯烴化合物，再通過叔丁醇鉀將其脫去氯化氫生成未端炔烴化合物； 也可由相應(yīng)的甲醛化合物與二鹵代甲基膦酸酯反應(yīng)生成1，1-二鹵-1-烯烴化合物，接著與丁基鋰反應(yīng)繼而水解生成未端炔烴化合物； 或者由相應(yīng)的甲醛化合物與丙二酸反應(yīng)生成丙烯酸化合物，繼而溴化脫羧得1-溴-1-烯烴化合物，接著通過叔丁醇鉀將其脫去溴化氫生成未端炔烴化合物。
方法一的合成路線如下
方法二由R基團(tuán)相應(yīng)的?；~立德化合物熱分解反應(yīng)制得丙炔腈類化合物，而?；~立德易由葉立德與R基團(tuán)相應(yīng)的酰氯制得，其合成路線如下
方法三由R基團(tuán)相應(yīng)的丙炔酸化合物形成酰胺后經(jīng)五氧化磷、氯化亞砜等脫水生成相應(yīng)的丙炔腈類化合物，其合成路線如下 R-C≡C-COOH→R-C≡C-CONH2→R-C≡C-CN 方法四由R基團(tuán)相應(yīng)的丙烯腈化合物溴化生成2，3-二溴丙腈化合物，再脫除二分子溴化氫得丙炔腈類化合物，其合成路線如下 R-CH＝CH-CN→R-CHBr-CHBr-CN→R-C≡C-CN 綜合上述各路線方法一要用到有毒、難以操作的試劑、相當(dāng)昂貴的原料，給化學(xué)合成中帶來了很大的安全隱患；方法二產(chǎn)生大量副產(chǎn)物三苯基氧瞵，其分離麻煩，而且酰基葉立德的熱分解需要很高的溫度；方法三所用的原材料丙炔酸自身是一類難以合成的化合物，不適合作為丙炔腈的原料；方法四在構(gòu)造炔鍵時，因氰基的存在使得脫溴反應(yīng)不能在常規(guī)的堿性試劑如叔丁醇鉀、氫氧化鉀等的DMS0溶液中進(jìn)行，反應(yīng)收率非常底。綜上所述，至今還沒有一個適合工業(yè)生產(chǎn)的合成丙炔腈類衍生物的方法。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種工藝操作簡便、后處理簡單、使用的原料采用常規(guī)試劑的丙炔腈類衍生物的合成方法，以提高產(chǎn)率，降低原料成本，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
為此，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案一種丙炔腈類衍生物的合成方法，丙炔腈類衍生物的結(jié)構(gòu)式為R-C≡C-CN，其中R為低級的環(huán)烷基、烷基或苯基，其制備步驟如下 1)有機(jī)甲酸在脫水劑存在下生成有機(jī)甲酰氯，脫水反應(yīng)溫度為室溫至溶劑的回流溫度；2)在路易斯酸及有機(jī)堿存在下，有機(jī)甲酰氯與氰乙酸乙酯反應(yīng)生成α-氰基-β-羰基丙酸乙酯類化合物，反應(yīng)溫度為-10℃至溶劑的回流溫度，最好為-10℃至室溫；3)在氯化劑及有機(jī)堿存在下，α-氰基-β-羰基丙酸乙酯類化合物進(jìn)行氯化反應(yīng)生成α-氰基-β-氯代丙烯酸乙酯類化合物，氯化反應(yīng)溫度為室溫至溶劑的回流溫度；4)在無機(jī)堿及低級醇溶液存在下，α-氰基-β-氯代丙烯酸乙酯類化合物水解生成α-氰基-β-氯代丙烯酸類化合物，反應(yīng)溫度為室溫至溶劑的回流溫度；5)在有機(jī)堿存在下，α-氰基-β-氯代丙烯酸類化合物發(fā)生脫羧、脫鹵消除反應(yīng)生成丙炔腈類衍生物，消除反應(yīng)溫度為室溫至溶劑的回流溫度。
本發(fā)明的合成路線如下
上述的丙炔腈類衍生物的合成方法，步驟1)中所述的脫水劑選用氯化壓砜、三氯氧磷、草酰氯中的任一種或二種以上的混合物。
上述的丙炔腈類衍生物的合成方法，步驟2)中所述的路易斯酸選用無水氯化鎂或無水氯化鈣，反應(yīng)中用到的溶劑為四氫呋喃、乙腈、二氧六環(huán)中的任一種或二種以上的混合物，氰乙酸乙酯用氰乙酸甲酯或氰乙酸異丙酯代替。
上述的丙炔腈類衍生物的合成方法，步驟3)所述的氯化劑為五氯化磷、三氯化磷、三氯氧磷、三光氣中的任一種或二種以上的混合物，所述的氯化反應(yīng)在催化劑下進(jìn)行，催化劑選用醋酸亞銅、氯化亞銅、三苯基氧膦、三苯基硫膦中的任一種或二種以上的混合物。
上述的丙炔腈類衍生物的合成方法，步驟4)所述的無機(jī)堿為氫氧化鉀、氫氧化鈉或氫氧化鋰，所述的低級醇為甲醇、乙醇、丙醇或異丙醇，以及它們的水溶液。
上述的丙炔腈類衍生物的合成方法，步驟2)、3)、5)中所述的有機(jī)堿為三乙胺、三正丁胺、吡啶、哌啶、嗎啉、喹啉任一種或二種以上的混合物。
上述的丙炔腈類衍生物的合成方法，步驟1)、3)、5)反應(yīng)時用到溶劑，其為二氯甲烷、二氯乙烷或甲苯。
本發(fā)明的工藝具有以下優(yōu)點1)以簡單易得的有機(jī)酸及其他有機(jī)化合物為原料，生產(chǎn)成本低；2)避免了使用劇毒的無機(jī)氰化合物作為腈基的來源，而采用廣泛使用的低毒性氰基乙酸乙酯為腈基前體，生產(chǎn)安全；3)整個工藝操作簡便，后處理簡單，產(chǎn)率高，非常適合工業(yè)化生產(chǎn)。
下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

具體實施例方式 實施例1 環(huán)戊基丙炔腈的合成方法(R為環(huán)戊基) 1)環(huán)戊基甲酰氯的制備在250ml三口瓶中加入115g(1mol)環(huán)戊基甲酸，室溫下滴加165g(1.4mol)氯化亞砜，滴加時間約需1小時。滴加完畢在室溫下反應(yīng)，通過GC監(jiān)測反應(yīng)顯示在此段時間后沒有剩余的甲酸后升溫，常壓蒸除過量的氯化亞砜，殘留物進(jìn)行減壓蒸餾約得118g～125g產(chǎn)物，收率90％～95％。
2)α-氰基-β-羰基環(huán)戊基丙酸乙酯的制備在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將氰乙酸乙酯100g(1.0mol)溶于1000ml四氫呋喃中并加入無水氯化鎂95g(1mol)冷卻到0℃。往此體系中滴加三乙胺200g(2mol)，控制滴加溫度在-5℃～5℃，滴加完畢在此溫度下攪拌1.5小時后開始滴加環(huán)戊基甲酰氯118g(0.9mol)，滴加溫度-5℃～5℃，滴加時間約1小時，滴加完畢在此溫度下攪拌3小時后升至室溫并攪拌過夜。減壓蒸除部分四氫呋喃后，將殘留物傾入到已冷卻至0℃濃度為2mol/l的稀鹽酸500ml中，并用300ml二氯甲烷萃取二次。合并有機(jī)相加無水硫酸鎂干燥并抽濾，所得濾液減壓濃縮。殘留物進(jìn)行減壓蒸餾約得150g～162g產(chǎn)物，收率80％～86％。
3)α-氰基-β-氯代環(huán)戊基丙烯酸乙酯的制備在1000ml三口瓶依次加入α-氰基-β-羰基環(huán)戊基丙酸乙酯160g(0.765mol)、三乙胺100g(1mol)、二氯甲烷500ml，冷卻至0℃后開始滴加三氯氧磷155g(1mol)滴加溫度在0℃～10℃，滴加時間約1小時，滴加完畢在此溫度下攪拌3小時后升至室溫并攪拌過夜。將反應(yīng)體系傾入到300g冰水混和液中水解，水解溫度不超過10℃，必要時可加冰塊降溫。水解結(jié)束靜置分層，分出下層二氯甲烷層，上層水層復(fù)用300ml二氯甲烷萃取一次后棄去，合并有機(jī)相加無水硫酸鎂干燥并抽濾，所得濾液減壓濃縮。殘留物再加400ml石油醚及30g活性碳在室溫下攪拌1小時后抽濾，所得濾液減壓濃縮得淡黃色的油狀物130g～151g，粗品收率75％～87％. 4)α-氰基-β-氯代環(huán)戊基丙烯酸的制備在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將上步所得的粗產(chǎn)物136g(0.6mol)溶于150ml95％的乙醇中，在室溫下滴加由氫氧化鉀37g(0.66mol)及500ml95％的乙醇所配成的溶液，滴加完畢后在室溫攪拌15小時。減壓蒸除部分乙醇，往殘留物加水300ml，攪拌使其溶清。水層復(fù)用200ml二氯甲烷萃取二次，有機(jī)層棄去。水層用濃鹽酸酸化后復(fù)用300ml二氯甲烷萃取二次，水層棄去。合并萃取有機(jī)相加無水硫酸鎂干燥并抽濾，所得濾液減壓濃縮得殘留物87g～101g，粗品收率73％～85％。殘留物可直接進(jìn)入下步反應(yīng)。
5)環(huán)戊基丙炔腈的制備在室溫下，將三乙胺60g(0.6mol)滴入到由上步制得的粗產(chǎn)物100g(0.5mol)及200ml甲苯組成的溶液中并升溫至90℃，在90℃～100℃保溫10小時。冷卻至室溫加水100ml，攪拌溶清后靜置分層。分出下層水層，上層甲苯層復(fù)用50ml飽和的碳酸氫鈉水溶液洗滌一次后分出水層，有機(jī)相加無水硫酸鎂干燥并抽濾。常壓蒸除甲苯后，殘留物減壓蒸餾得48g～54g產(chǎn)物，收率73％～85％。
實施例2 3-苯基丙炔腈的制備(R為3-苯基) 在室溫下，將三乙胺50g(0.5mol)滴入到α-氰基-β-氯代苯基丙烯酸粗產(chǎn)物87g(以1mol苯甲酸為起始物按實施例1中的1-4步驟進(jìn)行仿制而得)及300ml二氯乙烷組成的溶液中并升溫回流24小時。冷卻至室溫加水100ml，攪拌溶清后靜置分層。分出下層有機(jī)層，有機(jī)層復(fù)用50ml飽和的碳酸氫鈉水溶液洗滌一次后再靜置分層。分出有機(jī)相，有機(jī)相加無水硫酸鎂干燥并抽濾。常壓蒸除二氯乙烷后，殘留物減壓蒸餾得43g產(chǎn)物，粗產(chǎn)物用正己烷30ml結(jié)晶并干燥得類白色固體36g，Mp＝41℃～42.7℃，總收率28％。
實施例3 3-異丙基丙炔腈的制備(R為3-異丙基) 在室溫下，將三乙胺75g(0.75mol)滴入到α-氰基-β-氯代異丙基丙烯酸粗產(chǎn)物109g(以1mol異丁酸為起始物按實施例1中的1-4步驟進(jìn)行仿制而得)及300ml二氯乙烷組成的溶液中并升溫回流24小時。冷卻至室溫加水100ml，攪拌溶清后靜置分層。分出下層有機(jī)層，有機(jī)層復(fù)用50ml飽和的碳酸氫鈉水溶液洗滌一次后再靜置分層。分出有機(jī)相，有機(jī)相加無水硫酸鎂干燥并抽濾。常壓蒸除二氯乙烷后，殘留物減壓蒸餾得油狀物48.6g，總收率52％。
權(quán)利要求
1、一種丙炔腈類衍生物的合成方法，丙炔腈類衍生物的結(jié)構(gòu)式為R-C≡C-CN，其中R為低級的環(huán)烷基、烷基或苯基，其制備步驟如下
1)有機(jī)甲酸在脫水劑存在下生成有機(jī)甲酰氯；2)在路易斯酸及有機(jī)堿存在下，有機(jī)甲酰氯與氰乙酸乙酯反應(yīng)生成α-氰基-β-羰基丙酸乙酯類化合物；3)在氯化劑及有機(jī)堿存在下，α-氰基-β-羰基丙酸乙酯類化合物進(jìn)行氯化反應(yīng)生成α-氰基-β-氯代丙烯酸乙酯類化合物；4)在無機(jī)堿及低級醇溶液存在下，α-氰基-β-氯代丙烯酸乙酯類化合物水解生成α-氰基-β-氯代丙烯酸類化合物；5)在有機(jī)堿存在下，α-氰基-β-氯代丙烯酸類化合物發(fā)生脫羧、脫鹵消除反應(yīng)生成丙炔腈類衍生物。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙炔腈類衍生物的合成方法，其特征在于步驟1)中所述的脫水劑選用氯化壓砜、三氯氧磷、草酰氯中的任一種或二種以上的混合物。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙炔腈類衍生物的合成方法，其特征在于步驟2)中所述的路易斯酸選用無水氯化鎂或無水氯化鈣，反應(yīng)中用到的溶劑為四氫呋喃、乙腈、二氧六環(huán)中的任一種或二種以上的混合物，氰乙酸乙酯用氰乙酸甲酯或氰乙酸異丙酯代替。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙炔腈類衍生物的合成方法，其特征在于步驟3)所述的氯化劑為五氯化磷、三氯化磷、三氯氧磷、三光氣中的任一種或二種以上的混合物，所述的氯化反應(yīng)在催化劑下進(jìn)行，催化劑選用醋酸亞銅、氯化亞銅、三苯基氧膦、三苯基硫膦中的任一種或二種以上的混合物。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙炔腈類衍生物的合成方法，其特征在于步驟4)所述的無機(jī)堿為氫氧化鉀、氫氧化鈉或氫氧化鋰，所述的低級醇為甲醇、乙醇、丙醇或異丙醇，以及它們的水溶液。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙炔腈類衍生物的合成方法，其特征在于步驟2)、3)、5)中所述的有機(jī)堿為三乙胺、三正丁胺、吡啶、哌啶、嗎啉、喹啉任一種或二種以上的混合物。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙炔腈類衍生物的合成方法，其特征在于步驟1)、3)、5)反應(yīng)時用到溶劑，其為二氯甲烷、二氯乙烷或甲苯。
全文摘要
一種丙炔腈類衍生物的合成方法。目前的制備方法生產(chǎn)成本高，產(chǎn)率低，不適合工業(yè)生產(chǎn)。本發(fā)明通過有機(jī)甲酸在脫水劑存在下生成有機(jī)甲酰氯；在路易斯酸及有機(jī)堿存在下，有機(jī)甲酰氯與氰乙酸乙酯反應(yīng)生成α-氰基-β-羰基丙酸乙酯類化合物；在氯化劑及有機(jī)堿存在下，α-氰基-β-羰基丙酸乙酯類化合物進(jìn)行氯化反應(yīng)生成α-氰基-β-氯代丙烯酸乙酯類化合物；在無機(jī)堿及低級醇溶液存在下，α-氰基-β-氯代丙烯酸乙酯類化合物水解生成α-氰基-β-氯代丙烯酸類化合物；在有機(jī)堿存在下，α-氰基-β-氯代丙烯酸類化合物發(fā)生脫羧、脫鹵消除反應(yīng)生成丙炔腈類衍生物。本發(fā)明的整個工藝操作簡便，后處理簡單，產(chǎn)率高，非常適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C07C255/06GK101671270SQ200810120910
公開日2010年3月17日 申請日期2008年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月11日
發(fā)明者鄭立強(qiáng) 申請人:杭州澳賽諾化工有限公司