一种功能化离子液体及制备全反式维生素A醋酸酯的方法技术

本发明专利技术属于维生素A及其衍生物生产的技术领域，尤其涉及一种改性的功能化离子液体及制备全反式维生素A醋酸酯的方法；制备全反式维生素A醋酸酯的方法包括：以水为反应介质，在碱和如上所述功能化离子液体的存在下，将十五碳膦盐与五碳醛接触进行Wittig反应，生成所述全反式维生素A醋酸酯。本发明专利技术方法中，通过加入功能化离子液体，使得全反式维生素A醋酸酯的反应收率大幅提高。

A Functionalized Ionic Liquids and the Method of Preparing All-trans Vitamin A Acetate

The invention belongs to the technical field of the production of vitamin A and its derivatives, in particular to a modified functional ionic liquid and a method for preparing all-trans vitamin A acetate. The method for preparing all-trans vitamin A acetate includes: taking water as reaction medium, contacting pentadecarbon phosphates with pentadecarbonaldehyde in the presence of alkali and the above-mentioned functional ionic liquids for Wittig reaction. The all-trans vitamin A acetate is produced. In the method of the invention, the reaction yield of all-trans vitamin A acetate is greatly increased by adding functional ionic liquids.

【技术实现步骤摘要】
一种功能化离子液体及制备全反式维生素A醋酸酯的方法
本专利技术属于维生素A及其衍生物生产的
，尤其涉及一种功能化离子液体及制备全反式维生素A醋酸酯的方法。
技术介绍
维生素A是最早被发现的脂溶性维生素，是一种维持视觉和骨骼健康、直接参与细胞分裂和细胞识别、参与生殖及维持免疫系统完整性的人体必需维生素。维生素A除了用作人体疾病预防和治疗药物外，还广泛用作食品营养强化剂和动物饲料添加剂。维生素A化学结构复杂，化学活性强，异构体众多。在自然界中，维生素A极易氧化和异构化，其中稳定而最有效的是全反式维生素A，维生素A最常见的商品形式是全反式维生素A醋酸酯。全反式维生素A醋酸酯的最常见几种异构体为：(1)全反式维生素A醋酸酯：(2)13-顺式维生素A醋酸酯：(3)11-顺式维生素A醋酸酯：(4)9-顺式维生素A醋酸酯：自1928～1931年Karrer等确定了维生素A结构以来，许多化学工作者致力于维生素A及其衍生物的合成研究。目前全反式维生素A醋酸酯主要采用以下三条不同的技术路线。路线一：Roche公司的C14+C6路线(Roche法)1947年，瑞士Roche公司的O.Isler等人经过多年努力，以β-紫罗兰酮为起始原料，经Darzens反应、Grignard反应、氢化、乙酰化、羟基溴化、脱溴化氢共六步操作完成全反式维生素A醋酸酯的合成。这条路线于1948年首次实现了工业化，以Grignard反应为特征，也是世界各地最为广泛采用的合成维生素A的方法。但是，此路线存在一系列缺陷，比如：所需原料达50多种，反应步骤长；设备种类多，反应条件要求苛刻，固定投资大；反应为串联反应，不易于生产控制；主要中间体六碳醇的生产存在较大的安全隐患。该路线立体异构体比较确定，主要的异构体为全反式和13-顺式，其中顺式异构体的占比为80％左右。路线二：BASF公司的C15+C5路线：迄今为止，在各种合成路线中，能够与Roche公司竞争的主要是BASF公司开发的C15+C5路线。这条路线系BASF公司的Pommer等人于50年代开发的，以Wittig反应为特征，后经不断完善，于1971年投产。该路线早期是将醇类化合物先转变为卤化物再制备其Wittig膦盐，而后期由Sarneeki等人直接以乙烯基-β-紫罗兰醇与Ph3PHX复合物，或分别与Ph3P和HX作用得到氯、溴、碘或硫酸氢盐，反应溶剂为甲醇、乙醇、DMF等。该合成法的路线短、收率高，有进一步取代Roche法的趋势，但操作中的乙炔化、低温及无水等较高技术要求仍不能避免。而且用这种方法合成全反式维生素A醋酸酯时，所用原料三苯基膦价格较贵，生成大量的顺式异构体和氧化三苯基膦副产物难于分离，并且该合成工艺需使用剧毒的光气，对工艺和设备要求高，较难实现大规模工业化生产。该路线由于采用立体选择性不高的Wittig反应进行缩合，所以11-顺式体在其合成的分子骨架阶段占的比例近28％，全反式只有70％左右。路线三：罗纳-普朗克(Rhone-Poulenc)公司的串联路线该路线以砜类化合物中间体为特征，1973年Chabardes等将C15砜在叔丁醇钾作用下和C5醇醋酸酯的卤化物反应，再脱去苯磺酰基得到全反式维生素A醋酸酯。该工艺是典型的串联反应，由β-紫罗兰酮出发，先经Reformatsky反应制得十五碳酯，将其还原、氧化以及Claisen-Schimidt缩合得十八碳酮；再经一次Reformatsky反应制得二十碳酯，将其还原得到维A醋酸酯。该路线的瓶颈在于，主要中间体C15醛、C18酮、C20酯都要经过条件苛刻的高真空分子蒸馏进行提纯，产量小，难以实现规模化生产。该路线虽然13-顺式异构体含量很低，但由于采用Julia反应，在砜的脱去重排过程会形成9-顺式异构体；因此，9-顺式含量较高。近年来，人们对于全反式维生素A醋酸酯的合成研究主要集中于路线二的改进方面。专利文献PCT2005058811、Ger10164041、JP06329623以及专利文献CN101318975、CN101219983和CN102190565均报道了使用C14醛和C1进行Wittig反应，经过步骤繁琐的后处理，得到C15膦酸酯，报道的收率为80～92％，但实际低于80％，C15膦酸酯必须经过彻底干燥或处理后(CN1097414A)方能用于下一步Wittig反应。专利文献CN102180774报道了C15膦酸酯和C5醛进行Wittig反应制备全反式维生素A醋酸酯，单步收率为81％。以上文献涉及的通过Wittig反应合成全反式维生素A醋酸酯的方法，存在全反式含量不高，且所使用的碱NaOCH3、NaNH2、KNH2、C6H5K、NaH、n-C4H9Li等对空气与湿气都很敏感，遇水会迅速分解，容易导致起火等生产事故，不利于工业化生产或者会提高生产设备和技术要求。因此，对现有Wittig反应进行改善十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种制备全反式维生素A醋酸酯的方法，通过在Wittig反应中加入改性后得到的功能化离子液体，使所得产物中全反式维生素A醋酸酯含量提高，同时该方法反应条件温和、易于控制，生产安全、环境友好，反应收率高。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：在本专利技术的一方面，提供一种功能化离子液体的制备方法，将离子液体和改性剂接触进行改性反应，得到所述功能化离子液体；所述离子液体选自[n-BuMim]Im、[n-BuPy]Im和[n-BuNhp]Im中的一种或多种；其中，Im代表咪唑，Mim代表1-甲基咪唑，Py代表吡啶，Nhp代表4-丁内酰胺，n-Bu代表正丁基；所述改性剂为金属碘化物。在优选实施方式中，所述金属碘化物选自碘化钯、碘化镍、碘化银、碘化铅、碘化钆、碘化钇、碘化镝、碘化铈、碘化钐、碘化铑、碘化铒、碘化锡、碘化铱、碘化钌、碘化锌、碘化钕、碘化钙和碘化钴中的一种或多种，优选选自碘化钯、碘化钐、碘化铑、碘化钴和碘化镍中的一种或多种。经过所述的改性剂改性后的功能化离子液体，用于Wittig反应时可以使催化反应朝着有利于生成目标产物全反式维生素A醋酸酯的方向进行。在一些示例中，所述改性剂与离子液体的摩尔比为1：10～1：1，例如，1：5、2：5、3：5、4：5；优选为3：10～1：2。在一些示例中，所述改性反应的反应温度为45～110℃，例如，50℃、60℃、75℃、85℃、95℃、105℃，优选为70～100℃；反应时间为30～90min，例如，40min、50min、60min、70min、80min，优选为45～75min。反应在常压(一个大气压)下进行即可。本专利技术进行改性反应前的离子液体，其制备方法可参考期刊文献“陈学伟,李雪辉,宋红兵等.咪唑阴离子型碱性离子液体的合成及其催化Knoevenagel缩合反应[J].催化学报,2008(10):957-959.”。在一些示例中，改性前的离子液体合成以及通过改性剂对离子液体进行改性的反应式如下：本专利技术还提供一种功能化离子液体，所述功能化离子液体选自如下通式(I)-(III)表示的离子液体中的一种或两种以上的组合：[n-BuMim]Im·nYIx(I)，[n-BuPy]Im·nYIx(II)，[n-BuNhp]Im·nYIx(II本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功能化离子液体的制备方法，其特征在于，将离子液体和改性剂接触进行改性反应，得到所述功能化离子液体；所述离子液体选自[n‑BuMim]Im、[n‑BuPy]Im和[n‑BuNhp]Im中的一种或多种；其中，Im代表咪唑，Mim代表1‑甲基咪唑，Py代表吡啶，Nhp代表4‑丁内酰胺，n‑Bu代表正丁基；所述改性剂为金属碘化物。

【技术特征摘要】
1.一种功能化离子液体的制备方法，其特征在于，将离子液体和改性剂接触进行改性反应，得到所述功能化离子液体；所述离子液体选自[n-BuMim]Im、[n-BuPy]Im和[n-BuNhp]Im中的一种或多种；其中，Im代表咪唑，Mim代表1-甲基咪唑，Py代表吡啶，Nhp代表4-丁内酰胺，n-Bu代表正丁基；所述改性剂为金属碘化物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属碘化物选自碘化钯、碘化镍、碘化银、碘化铅、碘化钆、碘化钇、碘化镝、碘化铈、碘化钐、碘化铑、碘化铒、碘化锡、碘化铱、碘化钌、碘化锌、碘化钕、碘化钙和碘化钴中的一种或多种，优选选自碘化钯、碘化钐、碘化铑、碘化钴和碘化镍中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述改性剂与离子液体的摩尔比为1：10～1：1，优选为3：10～1：2。4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述改性反应的反应温度为45～110℃，优选为70～100℃；反应时间为30～90min，优选为45～75min。5.一种功能化离子液体，其特征在于，所述功能化离子液体选自如下通式(I)-(III)表示的离子液体中的一种或两种以上的组合：[n-BuMim]Im·nYIx(I)，[n-BuPy]Im·nYIx(II)，[n-BuNhp]Im·nYIx(III)；上述通式中，Im代表咪唑，Mim代表1-甲基咪唑，Py代表吡啶，Nhp代表4-丁内酰胺，n-Bu代表正丁基；YIx为金属碘化物，所述金属碘化物优选选自碘化钯、碘化镍、碘化银、碘化铅、碘化钆、碘化钇、碘化镝、碘化铈、碘化钐、碘化铑、碘化铒、碘化锡、碘化铱、碘化钌、碘化锌、碘化钕、碘化钙和碘化钴中的一种或多种，更优选选自碘化钯、碘化钐、碘化铑、碘化钴和碘化镍中的一种或多种；n为0.1～1之间的任意数值；优选的，所述功能化离子液体采...

【专利技术属性】
技术研发人员：林龙，宋明焱，张涛，吕英东，黎源，张旭，程晓波，王延斌，朱龙龙，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37