一种微反应条件或常规反应条件下二氢茚酮-2-甲酸酯催化氧化的方法技术

一种微反应条件或常规反应条件下二氢茚酮‑2‑甲酸酯催化氧化的方法，属于有机化学合成技术领域。其是将二氢茚酮‑2‑甲酸酯、催化剂和溶剂混合，得到均相溶液；将氧化剂用溶剂进行溶解并萃取干燥，得到均相溶液；将上述两种均相溶液在微反应条件或常规反应条件反应后得到反应液；将上述反应液用质量分数为10％的盐酸调节pH＝6.5～7.5，搅拌20～30min后降温至5℃以下，过滤，滤饼用0～5℃溶剂冲洗，干燥后得到二氢茚酮‑2‑羟基‑2‑甲酸酯。本发明专利技术利用微通道反应器的高效热传质能力，结合手性磷酰亚胺酸与有机碱的联合催化氧化，相对于常规制备方法具有工艺操作简单、催化氧化效率高，反应时间短，设备简单，安全性高，获得高手性纯度产品的优良效果。

【技术实现步骤摘要】
一种微反应条件或常规反应条件下二氢茚酮-2-甲酸酯催化氧化的方法
本专利技术属于有机化学合成
，具体涉及一种微反应条件或常规反应条件下二氢茚酮-2-甲酸酯催化氧化的方法。
技术介绍
二氢茚酮-2-甲酸酯催化氧化的产物二氢茚酮-2-羟基-2-甲酸酯是一种结构简单、用途广泛的重要化工原料，是合成多种医药、农药的重要中间体。各种结构不同的二氢茚酮-2-羟基-2-甲酸酯类结构广泛存在于从植物以及海洋生物中分离出来的天然产物中。许多含二氢茚酮-2-羟基-2-甲酸酯结构的化合物表现出了多种生物活性，包括高效杀虫活性、杀菌活性等，如茚虫威能有效防治几乎所有的鳞翅目害虫如棉铃虫、夜蛾和小菜蛾等。有些二氢茚酮-2-甲酸酯已形成工业化生产，如5-氟-2,3-二氢茚酮-2-羟基-2-甲酸甲酯，5-溴-2,3-二氢茚酮-2-羟基-2-甲酸甲酯，5-氯-2,3-二氢-1-茚酮都有较大工业需求。市场中常见的手性中间体(S)2-羟基-2,3-二氢茚酮-2-甲酸酯一般有效体含量只有70％；由于其R-构型异构体没有生理活性，相关产品的含量是以单一构型产物计算的，获得较纯单一构型中间体具有重要的意义。国内外有关二氢茚酮-2-甲酸酯的催化氧化工艺路线的报道主要包含以下文献:CN101602670A；CN106397198A；CN105461552A；CN107987068A；CN107474021A；CN102584758B；Synlett,2014,25,2155-2160；J.am.chem.soc,2009,131(13):4562-3等，通过对相关文献调研及汇总分析，合成路线类似:都采用常规工艺路线和单一的催化剂体系，而催化剂的催化效率偏低，最终导致产品有效体含量低，氧化反应时间较长，不适合工业化生产。微反应装置技术也被称为微化工技术，是现代化工技术一个极其重要的发展方向。同传统化工技术相同，微反应器技术也使用反应器、混合器、换热器等单元组件，但是与传统化工装置相比，微反应装置的流体通道尺寸非常小(通常为10～300μm)，比表面积非常大(可达10000～50000m2/m3)，因此在这些微结构装置中可实现反应物料的瞬间混合和对反应温度的精确控制。目前，采用微反应装置进行二氢茚酮-2-甲酸酯催化氧化还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种微反应条件或常规反应条件下二氢茚酮-2-甲酸酯催化氧化的方法。主要在微反应条件或常规反应条件下，以二氢茚酮-2-甲酸酯为原料，催化剂为手性磷酰亚胺酸与有机碱的联合催化体系，在氧化剂的存在下，获得高手性纯度的产品，有效体含量大于95％。改变了现有技术中收率低、有效体含量低的缺点，提高了收率，实现了连续反应。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术路线如下:本专利技术所述的一种微反应条件或常规反应条件下二氢茚酮-2-甲酸酯催化氧化的方法，其步骤如下:a.将二氢茚酮-2-甲酸酯、催化剂和溶剂混合，得到均相溶液；b.将氧化剂用与步骤a相同的溶剂进行溶解并萃取干燥，得到均相溶液；c.二氢茚酮-2-甲酸酯的催化氧化反应，包括在常规反应器中催化氧化或在微反应器中催化氧化两种方法之一；①常规反应器中催化氧化:将上述两种均相溶液在三口烧瓶中混合反应，反应后得到反应液；②微反应器中催化氧化:将上述两种均相溶液同时用计量泵分别注入微反应器中，反应后收集流出的反应液；d.分离结晶：将步骤c中得到的反应液用质量分数为10％的盐酸调节pH＝6.5～7.5，搅拌20～30min后降温至5℃以下(若反应液温度低于5℃，则不需要降温)，过滤，滤饼用0～5℃的与步骤a相同的溶剂冲洗，滤饼干燥后得到二氢茚酮-2-羟基-2-甲酸酯。步骤a中，二氢茚酮-2-甲酸酯的结构式如下所示:R1、R2相同或不相同，为H原子、卤素原子、C1～C10的烷基、甲氧基、乙氧基等；R3为C1～C10的烷基、苄基、苯基及取代芳基，取代芳基的取代基为卤素原子、C1～C10的烷基、甲氧基等；步骤a中催化剂为手性磷酰亚胺酸与有机碱的联合催化体系；步骤b中，氧化剂为叔丁基过氧化氢、过氧化异丙苯、过氧化尿素等；二氢茚酮-2-甲酸酯与氧化剂的摩尔比为1:1～5，优选1:1～4；二氢茚酮-2-甲酸酯与手性磷酰亚胺酸的摩尔比为1:0.001～0.10，优选1:0.005～0.05；手性磷酰亚胺酸与有机碱的摩尔比为1:0.1～2，优选1:0.4～1.5。手性磷酰亚胺酸的结构式为:有机碱的结构式为:步骤a和步骤b中，溶剂为甲苯、1,2-二氯乙烷、二甲苯、四氯化碳、三氯甲烷、乙酸甲酯、四氢呋喃、氯苯等；步骤a中，二氢茚酮-2-甲酸酯与溶剂的摩尔比为1:1～50，优选1:5～20；步骤b中，氧化剂与溶剂的摩尔比为1:1～20，优选1:1～10。步骤c中，在微反应器和常规反应器中，催化氧化反应温度为-40～35℃，优选反应温度为-15～25℃。步骤c中，微反应器中催化氧化的时间为10～180min，常规反应器中催化氧化的时间为15～50h。本专利技术所述的方法利用微通道反应器的高效热传质能力，结合手性磷酰亚胺酸与有机碱的联合催化氧化，相对于常规反应器中的反应，具有工艺操作简单、催化氧化效率高，反应时间短，设备简单，安全性高，获得高手性纯度的产品，有效体含量大于95％，提高了产物的有效体含量，提高了产率。附图说明图1为本专利技术的微反应流程示意图；图2为管式微反应器结构示意图；图3为板式微反应器结构示意图；如图1所述，本专利技术所述微反应装置主要由原料储罐、计量泵和微反应器组成。原料储罐为玻璃储罐，体积10～1000mL；计量泵为流速(0～30mL/min)可调节的计量泵。微反应器(材质为聚四氟乙烯、钛合金、不锈钢等)包括2个进料口(箭头所示位置)和一个出料口(箭头所示位置)，微反应器的反应通道孔径(微反应器的孔径前后一致)为0.2～5mm，长度为10～1000cm。可以为管式微反应器(如图2所示)和板式微反应器(如图3所示)。如图1所示，将分别盛于原料储罐(玻璃)的二氢茚酮-2-甲酸酯和催化剂的溶液、氧化剂的溶液分别通过计量泵注入到微反应器中，由加热或者冷却液控制在适当温度下反应一定时间，得到的反应液调节pH＝6.5～7.5，降温，过滤，滤饼干燥得成品。具体实施方式在下面的实施案例中，以实施案例的方式对本专利技术进行例证说明。实施案例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本专利技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本专利技术。实施例1：制备原材料5-氯-2,3-二氢茚酮-2-羧酸甲酯在氮气保护下，向含有NaH的THF溶液中缓慢加入5-氯-2,3-二氢茚酮的THF溶液，搅拌30min，之后向体系中加入碳酸二甲酯，加热回流，TLC检测。反应结束，除去溶剂，用1mol盐酸调节pH＝4.0，体系用二氯乙烷萃取，有机相干燥，过滤浓缩，柱层析，得产品5-氯-2,3-二氢茚酮-2-羧酸甲酯[1]。[1]HoseaNelson,JigarPatel.Enantioselectivea-AminationEnabledbyaBINAM-DerivedPhase-TransferCatalyst.ChemicalScience,2015,6,170-173。其它结构的二氢茚酮-2-甲酸酯合成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微反应条件或常规反应条件下二氢茚酮‑2‑甲酸酯催化氧化的方法，其步骤如下:a.将二氢茚酮‑2‑甲酸酯、催化剂和溶剂混合，得到均相溶液；b.将氧化剂用与步骤a相同的溶剂进行溶解并萃取干燥，得到均相溶液；c.二氢茚酮‑2‑甲酸酯的催化氧化反应，包括在常规反应器中催化氧化或在微反应器中催化氧化两种方法之一；①常规反应器中催化氧化:将上述两种均相溶液在三口烧瓶中混合反应，反应后得到反应液；②微反应器中催化氧化:将上述两种均相溶液同时用计量泵分别注入微反应器中，反应后收集流出的反应液；d.分离结晶：将步骤c中得到的反应液用质量分数为10％的盐酸调节pH＝6.5～7.5，搅拌20～30min后降温至5℃以下，若反应液温度低于5℃则不需要降温，过滤，滤饼用0～5℃的与步骤a相同的溶剂冲洗，滤饼干燥后得到二氢茚酮‑2‑羟基‑2‑甲酸酯。

【技术特征摘要】
1.一种微反应条件或常规反应条件下二氢茚酮-2-甲酸酯催化氧化的方法，其步骤如下:a.将二氢茚酮-2-甲酸酯、催化剂和溶剂混合，得到均相溶液；b.将氧化剂用与步骤a相同的溶剂进行溶解并萃取干燥，得到均相溶液；c.二氢茚酮-2-甲酸酯的催化氧化反应，包括在常规反应器中催化氧化或在微反应器中催化氧化两种方法之一；①常规反应器中催化氧化:将上述两种均相溶液在三口烧瓶中混合反应，反应后得到反应液；②微反应器中催化氧化:将上述两种均相溶液同时用计量泵分别注入微反应器中，反应后收集流出的反应液；d.分离结晶：将步骤c中得到的反应液用质量分数为10％的盐酸调节pH＝6.5～7.5，搅拌20～30min后降温至5℃以下，若反应液温度低于5℃则不需要降温，过滤，滤饼用0～5℃的与步骤a相同的溶剂冲洗，滤饼干燥后得到二氢茚酮-2-羟基-2-甲酸酯。2.如权利要求1所述的一种微反应条件或常规反应条件下二氢茚酮-2-甲酸酯催化氧化的方法，其特征在于：二氢茚酮-2-甲酸酯的结构式如下所示，R1、R2相同或不相同，为H原子、卤素原子、C1～C10的烷基、甲氧基或乙氧基；R3为C1～C10的烷基、苄基、苯基及取代芳基，取代芳基的取代基为卤素原子、C1～C10的烷基或甲氧基。3.如权利要求1所述的一种微反应条件或常规反应条件下二氢茚酮-2-甲酸酯催化氧化的方法，其特征在于：催化剂为手性磷酰亚胺酸与有机碱的联合催化体系；氧化剂为叔丁基过氧化氢、过氧化异丙苯或过氧化尿素；二氢茚酮-2-甲酸酯与氧化剂的摩尔比为1:1～5，二氢茚酮-2-甲酸酯与手性磷酰亚胺酸的摩尔比为1:0.00...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锁秦，费兆奎，郑良玉，张广良，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22