低醇类溶解度溶剂中合成环丙甲酸酯的方法技术

本发明专利技术公开了一种低醇类溶解度溶剂中合成环丙甲酸酯的方法，包括以下步骤：1)、将γ‑氯丁酸酯与溶剂混合，得混合底料，将所得的混合底料升温至120℃～130℃，溶剂为低甲醇溶解度溶剂；将醇钠或醇钾的相应醇溶液以滴加的方式向保温于120℃～130℃的混合底料进行连续进料，以共沸精馏的方式蒸出溶剂‑醇共沸物，共沸物经冷凝后分层，分出作为冷凝液下层的醇相；当共沸冷凝物中无醇相分出时，环合反应结束，得环合反应液；2)、步骤1)中分出的醇相用水洗涤后，分出位于上层的有机相；3)、将步骤1)所得的环合反应液与步骤2)中分出的有机相合并后进行常压精馏，得环丙甲酸酯。

【技术实现步骤摘要】
低醇类溶解度溶剂中合成环丙甲酸酯的方法
本专利技术涉及一种环丙甲酸酯的合成方法，尤其是以γ-氯丁酸酯为起始原料的合成方法。
技术介绍
环丙甲酸酯(s-1)是合成环丙胺的重要中间体，而环丙胺则是喹诺酮类抗菌剂、杀虫剂、农药的重要中间体。目前，环丙甲酸酯的合成方法中，多数以γ-氯丁酸酯为起始原料，利用醇钠或醇钾作为环合反应的强碱，甲苯、二甲苯等芳香烃溶剂为溶剂，于60～130℃下进行环合反应制备环丙甲酸酯。专利US3711549利用固体甲醇钠为强碱，甲苯为溶剂，采用向甲醇钠-甲苯体系中滴加γ-氯丁酸甲酯的方法合成环丙甲酸甲酯。虽然该方法实现了较高的环丙甲酸甲酯收率，但固体甲醇钠成本高，不易运输和保存，极易变质，且在使用过程中易粘附与反应器表面，在较高温度下存在安全隐患。因此，科研工作者开发了以醇钠或醇钾相应的醇溶液作强碱进行环合反应的工艺。专利CN101693660A、CN1150141A均以醇钠或醇钾相应的醇溶液作强碱进行环合反应，采用的溶剂均为芳香烃类溶剂，如苯、甲苯、二甲苯。甲苯、二甲苯等芳香烃与醇的共沸组成中，醇的含量较低，且由于醇与芳香烃互溶，导致共沸物冷凝后不分层，导致溶剂共沸带甲醇钠效率低、蒸甲醇时间长、溶剂需求量大、难以回收利用的问题。因此，芳香烃类溶剂作为环合反应溶剂并不十分合适，存在副产物生成增多、蒸甲醇时间长、溶剂用量大、难以回收利用的问题。专利CN1125715A虽提供了一种无溶剂合成环丙甲酸甲酯的工艺，但该工艺仍存在副产物含量高、蒸甲醇时间长等问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种低醇类溶解度溶剂中合成环丙甲酸酯的方法，该方法具有副产物生成少、共沸带甲醇效率高、溶剂用量少、易回收的优点。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种低醇类溶解度溶剂中合成环丙甲酸酯的方法，包括以下步骤：1)、将γ-氯丁酸酯与溶剂混合，得混合底料，将所得的混合底料升温至120℃～130℃，所述溶剂为低甲醇溶解度溶剂；将醇钠或醇钾的相应醇溶液以滴加(均匀滴加)的方式向保温于120℃～130℃的混合底料进行连续进料，以共沸精馏的方式蒸出溶剂-醇共沸物，共沸物经冷凝后分层，分出作为冷凝液下层的醇相；醇钠或醇钾与γ-氯丁酸酯的摩尔比为1.00～1.10：1.00，所述滴加时间为120±10min；当共沸冷凝物中无醇相分出时，环合反应结束，得环合反应液；2)、步骤1)中分出的醇相用水洗涤后，分出位于上层的有机相；3)、将步骤1)所得的环合反应液与步骤2)中分出的有机相合并后进行常压精馏，得环丙甲酸酯。作为本专利技术的合成环丙甲酸酯的方法的改进：将步骤3)常压精馏后所得的蒸馏釜底液进行过滤，滤液能替代步骤1)中的溶剂直接进行循环利用。即，实现了溶剂的回收、利用。备注说明：过滤所得滤饼为氯化钠(为反应生成物)。作为本专利技术的合成环丙甲酸酯的方法的进一步改进：所述醇钠为甲醇钠、乙醇钠，所述醇钾为甲醇钾、乙醇钾；所述醇钠或醇钾的相应醇溶液中，醇钠或醇钾的质量浓度为15％～30％。作为本专利技术的合成环丙甲酸酯的方法的进一步改进：γ-氯丁酸酯为γ-氯丁酸甲酯(即，4-氯丁酸甲酯)时，选用甲醇钠或甲醇钾，所得的环丙甲酸酯为环丙甲酸甲酯；γ-氯丁酸酯为γ-氯丁酸乙酯(即，4-氯丁酸乙酯)时，选用乙醇钠或乙醇钾，所得的环丙甲酸酯为环丙甲酸乙酯。作为本专利技术的合成环丙甲酸酯的方法的进一步改进：所述低醇类溶解度溶剂为非极性溶剂，例如为正辛烷、正庚烷、异辛烷、正壬烷。作为本专利技术的合成环丙甲酸酯的方法的进一步改进：所述步骤1)中，溶剂的用量为150-200g(溶剂)/mol(γ-氯丁酸酯)。作为本专利技术的合成环丙甲酸酯的方法的进一步改进：所述步骤2)中，洗涤所用水的量为醇相质量10％～15％。采用本专利技术的方法，收率为96％左右。在本专利技术中：步骤1)中，醇钠或醇钾的相应醇溶液是指甲醇钠的甲醇溶液、乙醇钠的乙醇溶液、甲醇钾的甲醇溶液、乙醇钾的乙醇溶液。上述醇钾或醇钠为环合反应所需强碱。步骤3)回收的溶剂按照步骤1)中的溶剂配比补充新鲜溶剂后按步骤1)～步骤3)进行反应，可得环丙甲酸酯产品，收率96％左右；从而实现溶剂的循环利用。本专利技术环丙甲酸酯的合成方法的反应方程式如下：其中，M为Na，K；R为-CH3，-CH2CH3本专利技术在专利技术过程中发现现有技术所存在的缺陷，即本专利技术发现反应体系中甲醇含量过高对反应不利，主要体现在两个方面：第一，醇钠或醇钾本身在芳香烃类溶剂中的溶解度极小，但在醇类中的溶解度较大。因此，采用醇钠或醇钾相应的醇溶液作强碱进行环合反应，会导致反应体系中醇钠或醇钾的溶解度增大，最终过量的醇钠或醇钾导致副产物4-甲氧基丁酸酯的生成增多，环丙甲酸酯的收率降低。第二，醇类作为反应产物，若不能及时蒸出反应体系，会降低反应温度，延长反应时间。因此，本专利技术对工艺方案进行了改进，从而获得了本专利技术所述的技术方案。本专利技术，采用本专利技术的方法合成环丙甲酸酯，具有如下技术优势：(1)利用与传统溶剂不同的低醇类溶解度溶剂进行环合反应，可实现醇钠或醇钾溶液的直接连续接料，反应效率高。(2)该方法副产物4-甲氧基丁酸酯的生成减少，环丙甲酸酯的收率高。(3)改变传统的进料顺序，实现了甲醇钠甲醇溶液直接进料。(4)、该方法中，所选溶剂共沸带醇效率高，极大节省了溶剂用量，且回收利用较为方便。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此。实施例1、一种环丙甲酸酯的合成方法，依次进行以下步骤：(1)、向装有温度计、搅拌桨、滴液漏斗、顶部安装冷凝回流器的10cm精馏柱的250mL四口烧瓶中，加入4-氯丁酸甲酯68.3g(0.5mol)，正辛烷75g，升温至125℃后，开始滴加(滴加时间为120min)质量浓度为30％的甲醇钠甲醇溶液(含0.51mol甲醇钠)。甲醇与正辛烷共沸蒸出，共沸物冷凝后分相，不断分出下层的甲醇相。当正辛烷-甲醇钠共沸冷凝物中无甲醇相分出时，环合反应结束，得环合反应液。(2)、分出的甲醇相82g，用10g水洗涤后，分出上层有机相。(3)、步骤(1)所得的反应液与步骤(2)中分出的有机相合并后进行常压精馏，收集114.0℃～114.9℃馏分，为环丙甲酸酯产品，共48.5g，纯度99.2％，收率96.2％。蒸馏釜底液进行过滤后，滤液为正辛烷(约72g)，可直接进行循环利用，滤饼为反应生成的氯化钠。(4)步骤(3)中回收的溶剂(即，滤液)可直接用于步骤(1)，补充新的正辛烷直至总重为75g；然后按照(1)、步骤(2)、步骤(3)进行反应，可得环丙甲酸酯产品，纯度99.1％，收率96.1％。根据上述数据，我们得知：溶剂的循环利用并未影响最终产品收率及产品纯度。改变实施例1中的原料种类，强碱种类、浓度及用量，溶剂种类及用量，反应温度，其余等同于实施例1的步骤(1)～(3)，分别得到实施例2～实施例14。所得相应的环丙甲酸酯收率如表1所示。表1不同条件下的环丙甲酸酯收率注：1)γ-氯丁酸甲酯，即为4-氯丁酸甲酯；γ-氯丁酸乙酯，即为4-氯丁酸乙酯。2)、实施例1～实施例14所得的产品中环丙甲酸酯含量≥99.0％。3)、实施例1～实施例14均采用向γ-氯丁酸酯溶液中滴加醇钠或醇钾相应醇溶液的方式进行；滴加时间相同。4)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
低醇类溶解度溶剂中合成环丙甲酸酯的方法，其特征是包括以下步骤：1)、将γ‑氯丁酸酯与溶剂混合，得混合底料，将所得的混合底料升温至120℃～130℃，所述溶剂为低甲醇溶解度溶剂；将醇钠或醇钾的相应醇溶液以滴加的方式向保温于120℃～130℃的混合底料进行连续进料，以共沸精馏的方式蒸出溶剂‑醇共沸物，共沸物经冷凝后分层，分出作为冷凝液下层的醇相；醇钠或醇钾与γ‑氯丁酸酯的摩尔比为1.00～1.10：1.00，所述滴加时间为120±10min；当共沸冷凝物中无醇相分出时，环合反应结束，得环合反应液；2)、步骤1)中分出的醇相用水洗涤后，分出位于上层的有机相；3)、将步骤1)所得的环合反应液与步骤2)中分出的有机相合并后进行常压精馏，得环丙甲酸酯。

【技术特征摘要】
1.低醇类溶解度溶剂中合成环丙甲酸酯的方法，其特征是包括以下步骤：1)、将γ-氯丁酸酯与溶剂混合，得混合底料，将所得的混合底料升温至120℃～130℃，所述溶剂为低甲醇溶解度溶剂；将醇钠或醇钾的相应醇溶液以滴加的方式向保温于120℃～130℃的混合底料进行连续进料，以共沸精馏的方式蒸出溶剂-醇共沸物，共沸物经冷凝后分层，分出作为冷凝液下层的醇相；醇钠或醇钾与γ-氯丁酸酯的摩尔比为1.00～1.10：1.00，所述滴加时间为120±10min；当共沸冷凝物中无醇相分出时，环合反应结束，得环合反应液；2)、步骤1)中分出的醇相用水洗涤后，分出位于上层的有机相；3)、将步骤1)所得的环合反应液与步骤2)中分出的有机相合并后进行常压精馏，得环丙甲酸酯。2.根据权利要求1所述的合成环丙甲酸酯的方法，其特征是：将步骤3)常压精馏后所得的蒸馏釜底液进行过滤，滤液能替代步骤1)中的溶剂直接进行循环利用。3.根据权利要求1或2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新志，张恒，钱超，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33